RU2655629C2 - Method for determining of the drop liquids elemental composition - Google Patents
Method for determining of the drop liquids elemental composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655629C2 RU2655629C2 RU2016144762A RU2016144762A RU2655629C2 RU 2655629 C2 RU2655629 C2 RU 2655629C2 RU 2016144762 A RU2016144762 A RU 2016144762A RU 2016144762 A RU2016144762 A RU 2016144762A RU 2655629 C2 RU2655629 C2 RU 2655629C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- discharge
- analyzed
- radiation
- elemental composition
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 4
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- -1 microelectronics Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Способ может применяться для определения состава примесей в жидкостях, использующихся в химической, пищевой промышленности, в фармацевтике, микроэлектронике, медицине, геологии при поиске полезных ископаемых, экологическом мониторинге при контроле гидросферы, для контроля изменений в составе питьевой воды на водозаборах, в системах водоснабжения, а также в других различных направлениях деятельности человека, где необходим контроль элементного состава жидкостей. Суть способа заключается в возбуждении в нормальных условиях плазменного разряда, содержащего частицы анализируемой жидкости, регистрации спектра излучения плазмы, проведении его анализа и получении результата с точностью сертифицированных методик спектрального анализа. При разработке способа ставилась задача регистрации изменений элементного состава анализируемой жидкости с использованием мобильной автономной тест-системы.The method can be used to determine the composition of impurities in liquids used in the chemical, food industry, pharmaceuticals, microelectronics, medicine, geology when searching for minerals, environmental monitoring to control the hydrosphere, to control changes in the composition of drinking water at intakes, in water supply systems, as well as in other various areas of human activity, where control of the elemental composition of liquids is necessary. The essence of the method consists in the excitation under normal conditions of a plasma discharge containing particles of the analyzed liquid, registration of the plasma radiation spectrum, its analysis and obtaining the result with the accuracy of certified spectral analysis techniques. When developing the method, the task was to register changes in the elemental composition of the analyzed fluid using a mobile autonomous test system.
Известен способ, в основе которого лежит использование разряда в жидкости, включающее инициализацию электрического разряда в области диафрагменного отверстия, выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров [1]. Разряд инициируют в присутствии токопроводящего элемента, размещенного в электролите в области разряда вблизи диафрагменного отверстия, обеспечивают квазинепрерывный режим поддержания разряда, перед инициализацией разряда проводят поляризацию токопроводящего элемента током меньшей величины, одноименной с разрядом полярности и регистрируют эмиссионный спектр в начальный момент установления квазинепрерывного режима разряда. Особенностью метода, представленного в качестве первого аналога, является обязательное наличие в жидкости ионов в составе исследуемой жидкости. При отсутствии заряженных частиц в анализируемой жидкости разряд может вообще не возникнуть, поэтому указанный метод может быть использован только для жидкостей, являющихся электролитами, что существенно снижает возможности его применения даже в лабораторных условиях. При формировании разряда в жидкости по представленной методике вблизи токопроводящего элемента формируется повышенная концентрация заряженных частиц, ионов, и в излучении формируемого разряда наиболее заметны будет характеристическое излучение именно этих заряженных частиц. Вместе с тем в составе исследуемой жидкости могут присутствовать молекулы и частицы, не имеющие заряда, но интенсивность их характеристического излучения в полученной спектрограмме будет существенно ниже, что искажает картину диагностики элементного состава и понижает чувствительность метода по отношению к регистрации элементов, являющихся составными частями нейтральных соединений анализируемого раствора. Локализация разряда ограничивает объем анализируемого вещества. Цветовая гамма и прозрачность анализируемых жидкостей также существенно искажает спектрограммы и снижает чувствительность этого метода.A known method, which is based on the use of a discharge in a liquid, including the initialization of an electric discharge in the region of a diaphragm hole made in a structural member of an electrolytic cell, and recording the emission spectra that result from this [1]. The discharge is initiated in the presence of a conductive element located in the electrolyte in the discharge region near the diaphragm orifice, a quasicontinuous mode of maintaining the discharge is provided, before the initiation of the discharge, the conductive element is polarized with a current of the same magnitude as the polarity discharge and the emission spectrum is recorded at the initial moment of establishment of the quasicontinuous discharge mode. A feature of the method presented as the first analogue is the obligatory presence of ions in the liquid in the composition of the studied liquid. In the absence of charged particles in the analyzed liquid, the discharge may not occur at all, therefore, this method can be used only for liquids that are electrolytes, which significantly reduces the possibility of its use even in laboratory conditions. When a discharge is formed in a liquid according to the presented method, an increased concentration of charged particles and ions is formed near the conductive element, and the characteristic radiation of these charged particles will be most noticeable in the radiation of the generated discharge. At the same time, the studied liquid may contain molecules and particles without a charge, but the intensity of their characteristic radiation in the obtained spectrogram will be significantly lower, which distorts the diagnostics of the elemental composition and lowers the sensitivity of the method with respect to the registration of elements that are components of neutral compounds the analyzed solution. The localization of the discharge limits the volume of the analyte. The color gamut and transparency of the analyzed liquids also significantly distort the spectrograms and reduce the sensitivity of this method.
Известен также способ, в основе которого лежит возбуждение плазмы лазерным излучением с фокусировкой этого излучения на анализируемом веществе, получением лазерной плазмы с последующей регистрацией спектра излучения и анализом элементного состава вещества [2]. Возбуждение лазерной плазмы осуществляют электронным пучком, обеспечивают длительность лазерного излучения 15 нс, при этом используют ускоритель электронов с энергией 100-200 кэВ, длительностью импульса 5 нс. Включение лазера, ускорителя и спектроанализатора синхронизировано с помощью специальной системы синхронизации. Представленный способ предполагает формирование вспышки плазмы длительностью не более 15 нс, при этом энергия, которую получают элементы анализируемого вещества для возбуждения, весьма незначительна для формирования адекватных условий для полноценного возбуждения элементов всех примесей, присутствующих в анализируемом веществе и являющихся составными частями молекул и структур анализируемого вещества. По этой причине в анализируемом спектре излучения не будут визуально и полноценно представлены все линии характеристического излучения, свойственные элементам анализируемого вещества. При регистрации излучения представленным способом можно использовать только спектрометры с синхронным накоплением аналитических сигналов. Дополнительно необходимо отметить, что контролируемая область анализируемого вещества ограничена сечением электронного пучка. При условии неоднородности анализируемого вещества локальный контроль элементного состава может быть не объективен.There is also known a method based on the excitation of plasma by laser radiation with the focus of this radiation on the analyte, obtaining a laser plasma with subsequent registration of the radiation spectrum and analysis of the elemental composition of the substance [2]. The laser plasma is excited by an electron beam, the laser radiation is 15 ns long, and an electron accelerator with an energy of 100-200 keV and a pulse duration of 5 ns is used. The laser, accelerator and spectrum analyzer are synchronized using a special synchronization system. The presented method involves the formation of a plasma flash lasting no more than 15 ns, while the energy received by the elements of the analyte for excitation is very small to form adequate conditions for the full excitation of the elements of all impurities present in the analyte and which are components of the molecules and structures of the analyte . For this reason, all lines of characteristic radiation characteristic of the elements of the analyte will not be visually and fully represented in the analyzed radiation spectrum. When registering radiation by the presented method, only spectrometers with synchronous accumulation of analytical signals can be used. Additionally, it should be noted that the controlled region of the analyte is limited by the cross section of the electron beam. Given the heterogeneity of the analyte, local control of the elemental composition may not be objective.
Ближайший аналог относится к способам анализа элементного состава веществ [3]. В способе применяют одноэлектродный высокочастотный плазменный разряд в режиме чередующихся импульсов. При этом в соответствии с направлением газа вдоль, перпендикулярно или навстречу плазмообразующему электроду применятся различные конструкции горелок устройства. Регистрацию спектров излучения ведут в направлении, зависящем от типа применяемого спектрометра: перпендикулярном указанному сформированному разряду для щелевого спектрометра и параллельно - для диафрагменного спектрометра.The closest analogue relates to methods for analyzing the elemental composition of substances [3]. The method uses a single-electrode high-frequency plasma discharge in alternating pulses. Moreover, in accordance with the direction of the gas along, perpendicularly or towards the plasma-forming electrode, various designs of the burners of the device are used. The radiation spectra are recorded in a direction that depends on the type of spectrometer used: perpendicular to the specified generated discharge for a slit spectrometer and in parallel for a diaphragm spectrometer.
К недостаткам способа относится необходимость наличия газа-носителя, элементы которого под воздействием одноэлектродного плазменного разряда в режиме чередующихся импульсов формируют плазменный разряд, в который вводятся исследуемая проба вещества. Газ-носитель имеет собственное излучение, сопровождающееся существенным фоновым излучением, связанным с неконтролируемым поведением элементов газа-носителя и его собственных примесей под воздействием внешнего поля. Такое фоновое излучение препятствует определению полезного сигнала от примесей и элементов исследуемого вещества и существенно снижает чувствительность метода. Уровень фонового излучения плазмы газа-носителя может существенно колебаться в зависимости от изменяющихся внешних условий, связанных с нестабильностью состава газа-носителя, что неизбежно отразится на условиях возбуждения элементов и примесей исследуемого вещества, что также приведет к снижению чувствительности метода и снижению воспроизводимости результатов спектрально анализа микропримесей в исследуемом веществе. Кроме этого контроль элементного состава, представленного по методу ближайшего аналога, лимитирован наличием самого газа-носителя, хранящегося в баллонах и специальных емкостях, что снижает возможность применения этого метода вне лабораторных условий и препятствует созданию мобильной автономной тест-системы.The disadvantages of the method include the need for a carrier gas, the elements of which, under the influence of a single-electrode plasma discharge in the alternating pulse mode, form a plasma discharge into which the sample of matter is introduced. The carrier gas has its own radiation, accompanied by significant background radiation associated with the uncontrolled behavior of the elements of the carrier gas and its own impurities under the influence of an external field. Such background radiation prevents the determination of the useful signal from impurities and elements of the test substance and significantly reduces the sensitivity of the method. The background radiation level of the carrier gas plasma can vary significantly depending on changing external conditions associated with the instability of the composition of the carrier gas, which will inevitably affect the excitation conditions of elements and impurities of the test substance, which will also lead to a decrease in the sensitivity of the method and a decrease in the reproducibility of the results of spectral analysis trace elements in the test substance. In addition, the control of the elemental composition, presented by the closest analogue method, is limited by the presence of the carrier gas itself, stored in cylinders and special containers, which reduces the possibility of using this method outside of laboratory conditions and prevents the creation of a mobile stand-alone test system.
Задачей изобретения является повышение чувствительности способа, упрощение реализации спектральной диагностики элементного состава анализируемой жидкости, снижение себестоимости каждого измерения, создание возможности реализации измерений на основе мобильной тест-системы вне лабораторных условий.The objective of the invention is to increase the sensitivity of the method, simplifying the implementation of spectral diagnostics of the elemental composition of the analyzed liquid, reducing the cost of each measurement, creating the possibility of implementing measurements based on a mobile test system outside of laboratory conditions.
Суть изобретения заключается в определении элементного состава жидкостей, включающем возбуждение плазменного разряда, доставку в зону разряда частиц анализируемой жидкости, регистрацию и обработку спектров излучения анализируемой жидкости. Особенностью предлагаемого способа является то, что возбуждение плазменного разряда проводят при атмосферном давлении, основными носителями заряда в плазме являются электроны, генерируемые катодом плазменной горелки или каким-либо другим источником заряженных элементарных частиц. Регистрацию излучения ведут в направлении максимального сигнала излучения плазмы с применением оптических фокусирующих, фильтрующих, отражающих систем или без них. Для регистрации излучения плазмы используют регистрирующую аппаратуру, имеющую технические возможности регистрации, записи и обработки спектров в диапазоне частот от 10 нм до 1 мм в любом интервале частот этого диапазона. При регистрации спектров излучения плазмы анализируемая жидкость поступает в зону плазменного разряда в виде мелкодисперсных частиц или пара. Для получения достоверной информации о составе анализируемой жидкости в процессе анализа участвует не менее 90% пробы анализируемой жидкости, при этом объем анализируемой жидкости за один цикл измерений составляет не менее 100 мл. Плазменный разряд в среде частиц анализируемой жидкости возбуждается под воздействием либо внешнего высокочастотного поля, либо при формировании дугового или емкостного разряда.The essence of the invention is to determine the elemental composition of liquids, including the excitation of a plasma discharge, delivery of particles of the analyzed liquid to the discharge zone, registration and processing of radiation spectra of the analyzed liquid. A feature of the proposed method is that the plasma discharge is excited at atmospheric pressure, the main charge carriers in the plasma are the electrons generated by the cathode of the plasma torch or some other source of charged elementary particles. Radiation is recorded in the direction of the maximum plasma radiation signal using optical focusing, filtering, reflecting systems or without them. For registration of plasma radiation, recording equipment is used that has the technical capabilities of recording, recording and processing spectra in the frequency range from 10 nm to 1 mm in any frequency range of this range. When registering the plasma emission spectra, the analyzed liquid enters the plasma discharge zone in the form of fine particles or vapor. To obtain reliable information about the composition of the analyzed liquid, at least 90% of the sample of the analyzed liquid is involved in the analysis process, while the volume of the analyzed liquid for one measurement cycle is at least 100 ml. A plasma discharge in the medium of particles of the analyzed liquid is excited under the influence of either an external high-frequency field, or during the formation of an arc or capacitive discharge.
Основное условие для возникновения плазменного разряда - высокая концентрация носителей заряда. В случае представляемого изобретения - это свободные электроны, генерируемые катодом или каким-либо другим источником. Необходимая концентрация электронов достижима в небольшом объеме внутри полости плазменной горелки. Для возникновения плазменного разряда необходимо наличие внешнего поля, которое может быть создано либо ВЧ-индуктором, либо при формировании дугового разряда, либо серией емкостных разрядов с длительностью, обеспечивающей квазидинамическое состояние среды при условии поступления новых носителей заряда (электронов). Генерация плазмы осуществляется при наличии носителей заряда, внешнего поля и частиц анализируемой жидкости в виде мелкодисперсной взвеси или пара, формируемых за счет испарения, эжекции или какого-либо другого механизма распыления. В условиях сформированной плазмы с присутствием частиц анализируемой жидкости, спектр ее излучения содержит характеристические линии излучения, свойственные элементам, из которых состоит исходная анализируемая жидкость, включая ее примеси и ее основной состав. В процессе анализа элементного состава жидкости практически весь объем анализируемой пробы участвует в процессе формирования плазменного разряда с соответствующей генерацией излучения в течение времени проведения анализа. Также в спектре могут присутствовать характеристические линии излучения элементов материала внутренней полости плазменной горелки, прежде всего - катода. Излучение с длинами волн, соответствующих элементам разрядной полости плазменной горелки, будет всегда присутствовать в спектре излучения плазмы, однако, их интенсивность может быть минимизирована и практически сведена к нулю за счет оптимизации потоков подачи частиц анализируемой жидкости. Также нивелировать влияние фонового излучения плазмы можно путем математической обработки сигнала спектрограмм.The main condition for the occurrence of a plasma discharge is a high concentration of charge carriers. In the case of the present invention, these are free electrons generated by a cathode or some other source. The required electron concentration is achievable in a small volume inside the cavity of a plasma torch. For a plasma discharge to occur, it is necessary to have an external field, which can be created either by an RF inductor, or during the formation of an arc discharge, or by a series of capacitive discharges with a duration that ensures a quasi-dynamic state of the medium under the condition that new charge carriers (electrons) arrive. Plasma generation is carried out in the presence of charge carriers, an external field, and particles of the analyzed liquid in the form of finely dispersed suspension or vapor, formed due to evaporation, ejection, or some other spraying mechanism. Under the conditions of the formed plasma with the presence of particles of the analyzed fluid, the spectrum of its radiation contains characteristic emission lines characteristic of the elements that make up the original analyzed fluid, including its impurities and its basic composition. In the process of analyzing the elemental composition of a liquid, almost the entire volume of the analyzed sample is involved in the process of forming a plasma discharge with the corresponding generation of radiation during the analysis. Also in the spectrum there may be characteristic emission lines of the elements of the material of the internal cavity of the plasma torch, especially the cathode. Radiation with wavelengths corresponding to the elements of the discharge cavity of a plasma torch will always be present in the plasma emission spectrum, however, their intensity can be minimized and practically reduced to zero due to the optimization of the flow of particles of the analyzed fluid. The influence of background plasma radiation can also be leveled by mathematical processing of the spectrogram signal.
На Фиг. 1 представлен эскиз модели устройства для формирования плазменного дугового разряда с подачей в зону плазменного разряда пара из частиц анализируемой жидкости, где 1 - Стержневой электрод, 2 - Сквозное отверстие, 3 - Насадка, 4 - Трубчатый электрод, 5 - Держатель электрода, 6 - Капиллярно-пористая оболочка, 7 - Диэлектрическая трубка, 8 - Пробка, 9 - Патрубок, 10 - Возвратная пружина, 11 - Кнопка, 12 - Влаговпитывающий материал, 13 - Шток, 14 - Испаритель, 15 - Резервуар.In FIG. 1 is a sketch of a model of a device for forming a plasma arc discharge with steam being supplied from the particles of the analyzed liquid to the plasma discharge zone, where 1 is a rod electrode, 2 is a through hole, 3 is a nozzle, 4 is a tube electrode, 5 is an electrode holder, 6 is capillary -porous shell, 7 - Dielectric tube, 8 - Cork, 9 - Branch pipe, 10 - Return spring, 11 - Button, 12 - Moisture-absorbing material, 13 - Stem, 14 - Evaporator, 15 - Tank.
Пример конкретного выполнения определения элементного состава водного раствора йодированной поваренной соли с концентрацией соли - 1 мг/л, на основе предлагаемого к патентованию способа.An example of a specific implementation of the determination of the elemental composition of an aqueous solution of iodized table salt with a salt concentration of 1 mg / l, based on the method proposed for patenting.
Через патрубок 9, Фиг. 1, подают водный раствор соли, пропитывая влаговпитывающий материал 12 в резервуаре 15 и заполняя им каналы, сообщающие резервуар с разрядной камерой, до появления капли водного раствора соли из сквозного отверстия 2 насадки 3. Патрубок 9 закрывают пробкой 8. Включают независимый источник электрического тока и подают напряжение на стержневой электрод 1 относительно насадки 3. Нажатием кнопки 11 сообщают возвратно-поступательное перемещение стержневому электроду 1 и кратковременно приближают торец стержневого электрода 1 к насадке 3 вплоть до положения взаимного контакта, затем отпускают кнопку 11, и возвратная пружина 10 отводит стержневой электрод 1 от насадки 3 в исходное положение, создавая зазор, позволяющий водному раствору соли протекать через сквозное отверстие 2 насадки 3. При разрыве электрического контакта стержневого электрода 1 и насадки 3 между ними возбуждается электрическая дуга. Энергия, выделяемая на насадке 3, при протекании электрического тока через дугу разогревает ее, и тепло через трубчатый электрод 4 передается водному раствору соли. Водный раствор соли превращается в пар, используемый в качестве плазмообразующей среды, создавая избыточное давление, под действием которого пар проходит по каналам, сообщающим резервуар с разрядной камерой, сжимает столб электрической дуги и выходит через сквозное отверстие 2 насадки 3 с образованием плазменной струи. Напротив плазменной струи размещают либо спектрометр, либо фокусирующее зеркало для отражения излучения образованной плазмы и его фокусировки на спектрометр. Спектрометр размещают таким образом, чтобы регистрация спектра осуществлялась в зоне максимальной интенсивности излучения плазмы, но без ущерба для его работоспособности. Обработку сигналов спектрограммы осуществляют путем сравнения полученной спектрограммы с эталонной спектрограммой или каким-либо другим способом, включая математическую обработку как цифрового, так и аналогового сигнала спектрограммы.Through the pipe 9, FIG. 1, an aqueous salt solution is supplied by impregnating the moisture-absorbing
Излучение плазмы при анализе элементного состава жидкости содержит фоновый и полезный сигнал, причем уровень фонового сигнала минимизирован, а уровень полезного сигнала близок к 95%.Plasma radiation in the analysis of the elemental composition of a liquid contains a background and a useful signal, the background signal level being minimized and the useful signal level being close to 95%.
Чувствительность обнаружения основных и примесных элементов анализируемой жидкости соответствует уровню сертифицированных методик спектрального анализа.The detection sensitivity of the main and impurity elements of the analyzed liquid corresponds to the level of certified spectral analysis techniques.
Анализ элементного состава жидкостей достаточно прост с точки зрения технической реализации и максимально информативен при условии минимальной себестоимости.Analysis of the elemental composition of liquids is quite simple from the point of view of technical implementation and is as informative as possible with a minimum cost.
На основе мобильной автономной тест-системы диагностики элементного состава жидкости возможна организация on-line - мониторинга гидросферы, систем водоснабжения, промышленных и инфраструктурных объектов с использованием систем беспроводной связи.On the basis of a mobile autonomous test system for diagnosing the elemental composition of liquids, it is possible to organize on-line monitoring of the hydrosphere, water supply systems, industrial and infrastructure facilities using wireless communication systems.
Использование технического решения изобретения позволит создать комплект мобильных автономных тест-систем для экспресс-диагностики элементного состава примесей в жидкостях на уровне лучших методик спектрально анализа, ранее реализуемых только в лабораторных условиях.Using the technical solution of the invention will allow you to create a set of mobile stand-alone test systems for rapid diagnosis of the elemental composition of impurities in liquids at the level of the best spectral analysis techniques previously implemented only in laboratory conditions.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ 23268845.1. RF patent 23268845.
2. Патент РФ 2270994.2. RF patent 2270994.
3. Патент РФ 2252412 – прототип.3. RF patent 2252412 - prototype.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144762A RU2655629C2 (en) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Method for determining of the drop liquids elemental composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144762A RU2655629C2 (en) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Method for determining of the drop liquids elemental composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016144762A RU2016144762A (en) | 2017-06-02 |
| RU2655629C2 true RU2655629C2 (en) | 2018-05-29 |
Family
ID=59031565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144762A RU2655629C2 (en) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Method for determining of the drop liquids elemental composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655629C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715079C1 (en) * | 2019-06-06 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОТЕРА" | Mobile device for determining impurities in water and aqueous solutions |
| RU2779718C1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-09-12 | Игорь Макарович Терашкевич | Method for determining the elemental composition of dropping liquids |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113720811B (en) * | 2021-08-19 | 2022-12-30 | 中国地质大学（武汉） | Micro-plasma excitation source and excitation method based on ultrasonic atomization sampling |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2252412C2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-05-20 | Самойлов Валентин Николаевич | Method for emission spectral analysis if substance composition and device for realization of said method |
| US20100327155A1 (en) * | 2007-10-31 | 2010-12-30 | Agilent Technologies, Inc. | Micro-plasma Illumination Device and Method |
| RU2408871C2 (en) * | 2009-03-19 | 2011-01-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Apparatus for spectral analysis of composition of substance |
| RU2414697C1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-03-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method to detect and identify chemical compounds and device for its realisation |
-
2016
- 2016-11-16 RU RU2016144762A patent/RU2655629C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2252412C2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-05-20 | Самойлов Валентин Николаевич | Method for emission spectral analysis if substance composition and device for realization of said method |
| US20100327155A1 (en) * | 2007-10-31 | 2010-12-30 | Agilent Technologies, Inc. | Micro-plasma Illumination Device and Method |
| RU2408871C2 (en) * | 2009-03-19 | 2011-01-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Apparatus for spectral analysis of composition of substance |
| RU2414697C1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-03-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method to detect and identify chemical compounds and device for its realisation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Томпсон М. и др. "Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно-связанной плазмой". Недра, 1988. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715079C1 (en) * | 2019-06-06 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОТЕРА" | Mobile device for determining impurities in water and aqueous solutions |
| RU2715079C9 (en) * | 2019-06-06 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОТЕРА" | Mobile device for determining impurities in water and aqueous solutions |
| RU2779718C1 (en) * | 2021-04-01 | 2022-09-12 | Игорь Макарович Терашкевич | Method for determining the elemental composition of dropping liquids |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016144762A (en) | 2017-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6578338B2 (en) | System and method for rapid evaporation ionization of liquid phase samples | |
| Albert et al. | Plasma-based ambient desorption/ionization mass spectrometry: state-of-the-art in qualitative and quantitative analysis | |
| EP1273029B1 (en) | Faims apparatus and method with laser-based ionization source | |
| RU2655629C2 (en) | Method for determining of the drop liquids elemental composition | |
| Wang et al. | Rapid microchip-based FAIMS determination of trimethylamine, an indicator of pork deterioration | |
| US6900734B2 (en) | Capillary-discharge based detector for chemical vapor monitoring | |
| US10854440B2 (en) | Ion source | |
| Shah et al. | Historical background: milestones in the field of development of analytical instrumentation | |
| RU2487342C1 (en) | Emission analysis of fluids composition | |
| Schneider et al. | Differential Mobility Spectrometry and Its Application to High‐Throughput Analysis | |
| Ramazanov et al. | Analysis of the water composition using emission spectra of a gas discharge | |
| JP2000111526A (en) | Mass spectrometer | |
| Swiderski et al. | A ceramic microchip with LDA-APGD as the excitation source for OES–a sensitive Hg detecting sensor for microsample analysis | |
| CN105470097B (en) | A kind of interlayer electrospray ionization source device and ioning method | |
| RU2715079C9 (en) | Mobile device for determining impurities in water and aqueous solutions | |
| US11366066B2 (en) | Multi-electrode/multi-modal atmospheric pressure glow discharge plasma ionization device | |
| Coleman et al. | Evidence for an ionic toroidal postdischarge environment in the atmospheric‐pressure spark discharge | |
| WO1995001562A1 (en) | Process for atomising electrolytes and the chemical analysis thereof | |
| von der Geest et al. | Real-time determination of metal concentrations in liquid flows using microplasma emission spectroscopy | |
| Václav et al. | Capillary electrophoresis device with double UV detection and its application to the determination of effective mobilities of peptides | |
| RU2779718C1 (en) | Method for determining the elemental composition of dropping liquids | |
| Wiggershaus et al. | Trace element analysis in lithium matrices using micro-discharge optical emission spectroscopy | |
| Kim et al. | Development of an atmospheric pressure glow discharge detector for capillary column gas chromatography | |
| CN116990287B (en) | Solid sample spectrum-mass spectrum imaging system and method | |
| Sokolov et al. | Local electric discharge in liquid as a source of atomization and excitation for atomic emission spectroscopy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181117 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191204 |