RU2323421C2

RU2323421C2 - Mode of increasing sensitiveness of device for atomic absorption

Info

Publication number: RU2323421C2
Application number: RU2006104587/28A
Authority: RU
Inventors: гов Владимир Иванович Стерл (RU); Владимир Иванович Стерлягов
Original assignee: Владимир Иванович Стерлягов
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2008-04-27
Also published as: RU2006104587A

Abstract

FIELD: invention refers to measuring technique.

SUBSTANCE: at measuring small concentration of substance at values of optical density 0-0,050 multimeter is used on limit of measuring 200 mV, which is switched directly to output of photo electronic multiplier. At that measuring part of scheme is completely switched off and at signal 100.0 mV they receive value of passing scale - 100.0%. For receiving value of scale of optical density bias voltage of 100.0 mV is given in same circuit and they receive "0" of scale of optical density. At that for measuring concentration they use reading on passing scale and at increasing value of bias voltage ensure increase of sensitiveness.

EFFECT: simplification of mode for ensuring high repeatability of analysis and reduction volume of used reagents.

Description

Изобретение относится к количественному анализу в различных отраслях: геологии, химии, металлургии, медицине и т.д., и относится к пламенным АА приборам типа Сатурн-3 и его аналогам в тех случаях, когда не хватает чувствительности прибора, но его же также можно использовать для измерения и больших концентраций вещества.The invention relates to quantitative analysis in various fields: geology, chemistry, metallurgy, medicine, etc., and relates to flaming AA devices of the Saturn-3 type and its analogs in cases where the sensitivity of the device is not enough, but it can also be use for measurement and high concentrations of the substance.

Известны не пламенные способы повышения чувствительности для атомно-абсорбционного анализа (АА анализа) с помощью графитовой кюветы или вольфрамовой спирали, но они имеют колебания в "нуле" по шкале Д, даже большие, чем при анализе на пламенных приборах, и не обеспечивают необходимой для достоверного анализа воспроизводимости результатов. Реализация указанных не пламенных способов требует отдельных сложных методик, которые учитывают индивидуальные особенности приборов для проведения количественного анализа.Non-flame methods of increasing sensitivity are known for atomic absorption analysis (AA analysis) using a graphite cuvette or tungsten spiral, but they have fluctuations in the “zero” on the D scale, even larger than when analyzed on flame devices, and do not provide the necessary reliable analysis of reproducibility of results. The implementation of these non-flame methods requires separate complex techniques that take into account the individual characteristics of the devices for quantitative analysis.

Особенный интерес для повышения чувствительности представляет начальный участок шкалы Д: 0-0,050 Д, где обычно не хватает чувствительности прибора. Но именно этот участок в уровне техники остается без внимания.Of particular interest for increasing sensitivity is the initial portion of the D scale: 0-0.050 D, where the sensitivity of the device is usually not enough. But it is this area in the prior art that is ignored.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа повышения чувствительности при обеспечении высокой воспроизводимости количественного анализа и уменьшении используемого при анализе объема реактивов.The technical result of the invention is to simplify the method of increasing sensitivity while ensuring high reproducibility of quantitative analysis and reducing the volume of reagents used in the analysis.

Способ повышения чувствительности прибора для пламенной атомной абсорбции типа Сатурн-3 и его аналогов заключается в том, что при измерении малых концентраций вещества при значениях оптической плотности 0-0,050 Д используют мультиметр на пределе измерения 200 мВ, который подключают прямо к выходу ФЭУ, измерительную часть схемы при этом полностью отключают и при сигнале 100,0 мВ получают значение шкалы пропускания - 100,0%, а для получения значений шкалы оптической плотности в эту же цепь подают напряжение смещения 100,0 мВ и получают «0» шкалы оптической плотности, при этом для измерения концентрации используют отсчет по шкале пропускания и при увеличении величины напряжения смещения обеспечивают повышение чувствительности.A way to increase the sensitivity of a device for flame atomic absorption of the Saturn-3 type and its analogues is that when measuring low concentrations of the substance at optical densities of 0-0.050 D, a multimeter is used at the measurement limit of 200 mV, which is connected directly to the output of the PMT, the measuring part the circuits are completely turned off and, with a signal of 100.0 mV, a transmission scale value of 100.0% is obtained, and to obtain values of the optical density scale, a bias voltage of 100.0 mV is supplied to the same circuit and an “0” optical scale is obtained Coy density, the concentration used to measure the reading on the scale and the transmittance with increasing magnitude of the bias voltage provide increased sensitivity.

Поскольку шкала Оптической Плотности по своей сути - это Lg, то вместо Логарифмической зависимости можно брать отсчеты по шкале Т, т.е. по прямой линии как для Атомной Абсорбции, так и для фотометрии, а для повышения чувствительности нужно будет просто изменить граничные условия (или масштаб) этого Логарифма.Since the Optical Density scale in its essence is Lg, instead of the Logarithmic dependence, we can take samples on the T scale, i.e. in a straight line for both Atomic Absorption and photometry, and to increase the sensitivity, you just need to change the boundary conditions (or scale) of this Logarithm.

Повышение чувствительность анализа при фотометрии на любом приборе для фотометрии может быть реализовано, когда вместо отсчета по шкале Д в диапазоне: 0-0,050 Д - берется отсчет по шкале Т в диапазоне 90-100% (на приборе КФК-3 обозначение: П вместо Т), а к стрелочному прибору КФК-2 (или его аналогам) можно подключить любой мультиметр на пределе измерения 0,2 В. При реализации способа приходится брать разность отсчетов: (100,0-Х) по шкале Т, а для того чтобы брать отсчеты от «нуля» шкалы Д нужно подать смещение 100,0 мВ и тогда получают отсчет 108 вместо 50, а не разность отсчетов: (100,0-89,2=10,8 или отсчет 108). В данном случае это и будет 2-кратное повышение чувствительности прибора.An increase in the sensitivity of analysis during photometry on any photometry device can be realized when instead of reading on the D scale in the range: 0-0.050 D, a reading on the T scale in the range of 90-100% is taken (designation on the KFK-3 device: P instead of T ), and any multimeter can be connected to the KFK-2 switchgear (or its analogs) at a measurement limit of 0.2 V. When implementing the method, you have to take the difference in readings: (100.0-X) on the T scale, and in order to take readings from the “zero” of the D-scale need to give an offset of 100.0 mV and then get a sample of 108 instead of 50, not NOSTA samples: (100,0-89,2 = 10.8 countdown or 108). In this case, this will be a 2-fold increase in the sensitivity of the device.

Если к прибору КФК-2 подключен мультиметр, то для избавления от общеизвестных недостатков усилителей можно этот же мультиметр на пределе измерения 200 мВ подключить прямо к фотоприемнику (ФЭ, ФЭУ и т.д.) в качестве его нагрузки (их токи - одного порядка), но в этом случае получают значения шкалы Т.If a multimeter is connected to the KFK-2 device, then in order to get rid of the well-known disadvantages of amplifiers, you can connect the same multimeter at the measurement limit of 200 mV directly to the photodetector (PV, PMT, etc.) as its load (their currents are of the same order) , but in this case, the values of the scale T.

Снова подают смещение 100,0 мВ и снова получают «ноль» шкалы Д и опять-таки при 2-х кратном повышении чувствительности, но уже без усилителя.Again, a bias of 100.0 mV is applied, and again a “zero” of the D-scale is obtained, and again, with a 2-fold increase in sensitivity, but without an amplifier.

При реализации способа можно увеличить смещение до 200 мВ (или 100+100) мВ, и тогда уже может быть получен отсчет 216 вместо 50, т.е. в 4 раза выше. Изменяя (увеличивая) величину напряжения смещения может быть получен линейный и регулируемый «Преобразователь Логарифма» - ПЛ - с «плавающей» шкалой, с помощью которого увеличивают чувствительность самого прибора - до 20 раз (оптимальный вариант - 10 раз) и уменьшают ошибку измерения. При этом увеличивается точность анализа и снижается и предел обнаружения - тоже до 20 раз.When implementing the method, it is possible to increase the bias to 200 mV (or 100 + 100) mV, and then a reading of 216 instead of 50 can already be obtained, i.e. 4 times higher. By changing (increasing) the magnitude of the bias voltage, a linear and adjustable "Logarithm Converter" - PL - with a "floating" scale can be obtained with which the sensitivity of the device itself is increased - up to 20 times (the best option - 10 times) and the measurement error is reduced. This increases the accuracy of the analysis and decreases the detection limit - also up to 20 times.

Комбинируя кратность этого «Преобразователя» и длину кювет (5-10-20-30-50 мм), можно выйти на шкалу концентраций, пригодную для анализа любого вещества без использования компьютера или микропроцессора. При этом можно отказаться от построения графика по «концентрациям» с его обработкой по способу наименьших квадратов.Combining the multiplicity of this “Transducer” and the length of the cuvettes (5-10-20-30-50 mm), you can go to the concentration scale suitable for the analysis of any substance without using a computer or microprocessor. In this case, you can refuse to build a graph for "concentrations" with its processing by the least squares method.

При использовании в кюветном отделении анализатора кюветы типа СФ вместо объема раствора 5 мл для анализа будет достаточно раствора пробы объемом 1 мл, что позволяет сократить расход реактивов в 3 раза.When using an SF type cuvette in the cuvette compartment of the analyzer, instead of a solution volume of 5 ml, a sample solution of 1 ml will be sufficient for analysis, which allows to reduce reagent consumption by 3 times.

При использовании этой «новой» методики и нового Российского прибора «мини-ГЕМ 540» разработки 2003 г. с кюветой типа СФ (вместо кюветы типа КФК) для анализа тоже вполне достаточно объема 1 мл раствора.Using this “new” methodology and the new Russian mini-GEM 540 instrument developed in 2003 with an SF type cell (instead of a KFK type cell), a volume of 1 ml of solution is also quite sufficient for analysis.

При анализе посредством атомной абсорбции проводят аналогичные действия, т.е. полностью отключают схему измерительной части используемого прибора и подключают "Преобразователь" с регулируемой кратностью в пределах 2-20 раз, для того чтобы выйти на прямую линию при К=1.In the analysis by atomic absorption, similar actions are carried out, i.e. completely turn off the circuit of the measuring part of the device used and connect the "Converter" with adjustable multiplicity within 2-20 times, in order to get on a straight line at K = 1.

При анализе воды для повышения чувствительности прибора Сатурн предлагается использовать 20-кратный «Преобразователь» и подключить его к атомно-абсорбционному прибору Сатурн-3 хотя бы в виде приставки.When analyzing water, to increase the sensitivity of the Saturn device, it is proposed to use a 20-fold “Converter” and connect it to the Saturn-3 atomic absorption device, even if in the form of a prefix.

Для стандарта на Cu - 1 ед. вместо отсчета (0,050±0,002)Д можно получить отсчет "1000±1", в результате ошибка измерения и предел обнаружения уменьшаются в 20 раз. При этом лучше всего использовать мультиметр типа DT-830B на пределе измерения 200 мВ, который подключают прямо к выходу ФЭУ, хотя бы в виде приставки. В большинстве случаев при проведении анализа для всех определяемых элементов вполне достаточно иметь 2-кратный «Преобразователь».For the standard for Cu - 1 unit. instead of reading (0.050 ± 0.002) D, you can get the reading "1000 ± 1", as a result, the measurement error and the detection limit are reduced by 20 times. In this case, it is best to use a multimeter of the DT-830B type at the measurement limit of 200 mV, which is connected directly to the output of the PMT, at least in the form of a prefix. In most cases, when conducting an analysis for all the elements being determined, it is enough to have a 2-fold “Converter”.

Для Cd и Pb, исходя из их ПДК в питьевой воде, достаточно иметь 6-кратный «Преобразователь». Для стандарта на Cd - 0,1 ед. получаем отсчет 100±1, а для стандарта на Pb - 1 ед. - тоже 100. При этом график будет представлять прямую линию (а не параболу и не квадратичный полином) и необходимо лишь задать угол наклона этой прямой, равный 45°, т.е. К=1.For Cd and Pb, based on their MPC in drinking water, it is enough to have a 6-fold "Converter". For the standard for Cd - 0.1 units. we get a count of 100 ± 1, and for the standard for Pb - 1 unit. - also 100. In this case, the graph will represent a straight line (not a parabola and not a quadratic polynomial) and it is only necessary to set the slope of this straight line equal to 45 °, i.e. K = 1.

Данные действия используются для малых значений шкалы Д: 0-0,050 Д при анализе проб с малыми концентрациями.These actions are used for small values of the D scale: 0-0.050 D in the analysis of samples with low concentrations.

Границы диапазона измеряемых концентраций пламенного атомно-абсорбционного прибора могут быть расширены на 1 порядок в сторону измерения больших концентраций следующим путем:The boundaries of the range of measured concentrations of a flame atomic absorption device can be expanded by 1 order in the direction of measuring large concentrations in the following way:

1. Разбавление раствора.1. Dilution of the solution.

2. Переход на менее чувствительную длину волны.2. Transition to a less sensitive wavelength.

3. Но наилучший результат можно получить, если повернуть горелку по отношению к лучу на угол до 90°, и тогда его чувствительность упадет в 10-20 раз, и вместо значения 1 Д получают значение порядка 0,050 Д. В этом случае график будет линейным, а ошибка измерения уменьшается. Однако при повороте горелки до 90° работает только часть горелки (пересекается с лучом только 5 мм - вместо 10 см), при этом зря расходуется ацетилен. При уменьшении длины горелки с 10 см до 5-10 мм сокращается расход ацетилена в 10-20 раз. В этом случае для нормального горения пламени нужно еще убавить давление воздуха и ацетилена до 0,1 А, и прибор будет более безопасным в эксплуатации.3. But the best result can be obtained if the burner is turned up to 90 ° with respect to the beam, and then its sensitivity drops 10-20 times, and instead of 1 D, a value of the order of 0.050 D is obtained. In this case, the graph will be linear, and the measurement error is reduced. However, when the burner is turned up to 90 °, only part of the burner works (only 5 mm intersects with the beam - instead of 10 cm), while acetylene is wasted in vain. By reducing the length of the burner from 10 cm to 5-10 mm, the consumption of acetylene is reduced by 10-20 times. In this case, for normal flame burning, it is still necessary to reduce the pressure of air and acetylene to 0.1 A, and the device will be safer to use.

Использование изобретения позволяет упростить процесс повышения чувствительности прибора для атомной абсорбции при обеспечении высокой воспроизводимости количественного анализа и уменьшении используемого при анализе объема реактивов.Using the invention allows to simplify the process of increasing the sensitivity of the device for atomic absorption while ensuring high reproducibility of quantitative analysis and reducing the volume of reagents used in the analysis.

Claims

A way to increase the sensitivity of a device for flame atomic absorption of the Saturn-3 type and its analogues is that when measuring low concentrations of the substance at optical densities of 0-0.050 D, a multimeter is used at the measurement limit of 200 mV, which is connected directly to the output of the PMT, the measuring part the circuits are completely turned off and, with a signal of 100.0 mV, a transmission scale value of 100.0% is obtained, and to obtain values of the optical density scale, a bias voltage of 100.0 mV is supplied to the same circuit and an “0” optical scale is obtained Coy density, the concentration used to measure the reading on the scale and the transmittance with increasing magnitude of the bias voltage provide increased sensitivity.