RU86013U1 - DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY - Google Patents
DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY Download PDFInfo
- Publication number
- RU86013U1 RU86013U1 RU2009115258/22U RU2009115258U RU86013U1 RU 86013 U1 RU86013 U1 RU 86013U1 RU 2009115258/22 U RU2009115258/22 U RU 2009115258/22U RU 2009115258 U RU2009115258 U RU 2009115258U RU 86013 U1 RU86013 U1 RU 86013U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- chambers
- thermal lens
- cuvette
- channel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Устройство для термолинзовой спектрометрии, включающее кювету из диэлектрического прозрачного для спектра материала и зондирующий лазер для анализа сформированной термолинзы, при этом кювета выполнена в виде сэндвича, состоящего из трех пластин, средняя из которых имеет сквозное отверстие и поперечную перегородку - диафрагму, расположенную в центральной его части и делящую образованную боковыми пластинами полость на две камеры, в поперечной перегородке - диафрагме выполнен канал, соединяющий указанные камеры, в камерах расположены электроды, выводы которых размещены на боковых стенках в виде прижимных контактов и подключены к источнику тока, а в стенках камер выполнены каналы для перетекания электропроводящих растворов, отличающееся тем, что кювета дополнительно содержит канал для ввода растворов, выполненный в поперечной перегородке - диафрагме и соединенный одним концом с центральной частью канала перегородки - диафрагмы, а другим с боковой стенкой средней пластины.A device for thermal lens spectrometry, including a cuvette made of a dielectric material transparent for the spectrum and a probe laser for analyzing the formed thermal lens, the cuvette is made in the form of a sandwich consisting of three plates, the middle of which has a through hole and a transverse baffle — a diaphragm located in its central parts and dividing the cavity formed by the side plates into two chambers, in the transverse baffle - the diaphragm, a channel is made connecting these chambers, in the chambers there are electric Electrodes, the terminals of which are placed on the side walls in the form of clamping contacts and are connected to a current source, and channels for flowing of electrically conductive solutions are made in the walls of the chambers, characterized in that the cuvette additionally contains a channel for introducing solutions, made in a transverse baffle - a diaphragm and connected by one end with the central part of the channel of the septum - the diaphragm, and the other with the side wall of the middle plate.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области аналитической химии, а именно к спектрометрии, спектроскопии и спектрофотометрии.The present invention relates to the field of analytical chemistry, namely to spectrometry, spectroscopy and spectrophotometry.
Термолинзовая спектрометрия является одним из наиболее чувствительных оптических методов молекулярной спектроскопии поглощения и все более широко используется как высокочувствительный фотометрический детектор в сочетании с различными методами разделения и концентрирования.Thermal lens spectrometry is one of the most sensitive optical methods of molecular absorption spectroscopy and is increasingly used as a highly sensitive photometric detector in combination with various separation and concentration methods.
Термолинзовое детектирование обеспечивает существенное увеличение чувствительности по сравнению с традиционным детектированием в УФ и видимом диапазоне. Основные процессы, протекающие при формировании термолинзы (теплоперенос и формирование температурного профиля преломления), непосредственно связаны с термооптическими характеристиками среды (теплопроводность, теплоемкость, температурный градиент показателя преломления). Таким образом, за счет изменения термооптических характеристик раствора появляется возможность влиять на процесс образования термолинзы и, как следствие, контролировать величину термолинзового сигнала.Thermal lens detection provides a significant increase in sensitivity compared to conventional detection in the UV and visible range. The main processes that occur during the formation of the thermal lens (heat transfer and the formation of the temperature profile of refraction) are directly related to the thermo-optical characteristics of the medium (thermal conductivity, heat capacity, temperature gradient of the refractive index). Thus, by changing the thermo-optical characteristics of the solution, it becomes possible to influence the formation of the thermal lens and, as a result, to control the magnitude of the thermal lens signal.
Известно устройство формирования термолинзы для термолинзовой спектрометрии, включающее кювету для анализируемого раствора и зондирующий лазер для анализа сформированной термолинзы [Патент РФ №2282180, кл. G01N 25/00, опубл. 2006.08.20].A device for forming a thermal lens for thermal lens spectrometry is known, including a cuvette for the analyzed solution and a probe laser for analyzing the formed thermal lens [RF Patent No. 2282180, cl. G01N 25/00, publ. 2006.08.20].
Кювета содержит диафрагму, расположенную в ее центре, выполненную из диэлектрика и содержащую в центральной части отверстие с диаметром не более 1 мм, и два электрода, расположенных по обе стороны диафрагмы и подключенных к источнику питания, а зондирующий лазер установлен напротив отверстия диафрагмы.The cuvette contains a diaphragm located in its center, made of a dielectric and containing a hole with a diameter of not more than 1 mm in the central part, and two electrodes located on both sides of the diaphragm and connected to a power source, and a probe laser is installed opposite the diaphragm hole.
Кювета выполнена из непроводящего материала прозрачными окнами, расположенными по обе стороны диафрагмы.The cuvette is made of non-conductive material with transparent windows located on both sides of the diaphragm.
В качестве зондирующего лазера для анализа сформированной термолинзы использован гелий-неоновый лазер с длиной волны излучения 628 нм.A helium-neon laser with a radiation wavelength of 628 nm was used as a probe laser to analyze the formed thermal lens.
В качестве анализируемых растворов выбраны электропроводящие растворы на основе кислот, оснований, органических растворителей из числа пропилена карбоната, нитрометана и диметилсульфоксида.As the analyzed solutions, electrically conductive solutions based on acids, bases, organic solvents from the number of propylene carbonate, nitromethane and dimethyl sulfoxide were selected.
Известное устройство формирования термолинзы обладает большими габаритами, которые в свою очередь приводят к необходимости использования для анализа вещества значительные количества химических реагентов и при использовании данного устройства луч зондирующего лазера до взаимодействия с областью, где образуется термолинза проходит через область раствора, в которой возможны флуктуации температуры, соответственно оптической плотности, что в конечном итоги приводит к снижению точности измерения.The known device for forming a thermal lens has large dimensions, which in turn leads to the need to use significant amounts of chemical reagents for analysis of the substance, and when using this device, the probe laser beam interacts with the region where the thermal lens forms through the solution region in which temperature fluctuations are possible, respectively, optical density, which in the final result leads to a decrease in measurement accuracy.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для термолинзовой спектрометрии, включающую кювету из диэлектрического прозрачного для спектра материала, зондирующий лазер и систему детектирования лазерного излучения для регистрации сформированной термолинзы, при этом кювета выполнена в виде сэндвича, состоящего из трех пластин, средняя из которых имеет сквозное отверстие и поперечную перегородку - диафрагму, расположенную в центральной его части и делящую образованную боковыми пластинами полость на две камеры, в поперечной перегородке - диафрагме выполнен канал, соединяющий указанные камеры, в камерах расположены электроды, выводы которых размещены на боковых стенках в виде прижимных контактов и подключены к источнику тока, а в стенках камер выполнены каналы для перетекания электропроводящих растворов [Патент РФ на ПМ №79339, кл. G01N 25/00, опубл. 2008.12.27]The closest technical solution to the proposed one is a device for thermal lens spectrometry, including a cuvette made of a dielectric transparent for the spectrum of the material, a probe laser and a laser radiation detection system for detecting the formed thermal lens, the cuvette made in the form of a sandwich consisting of three plates, the middle of which has a through hole and a transverse baffle - a diaphragm located in its central part and dividing the cavity formed by the side plates into two amers, in the transverse septum – diaphragm, a channel is made connecting these chambers, electrodes are located in the chambers, the terminals of which are placed on the side walls in the form of pressure contacts and connected to a current source, and channels for the flow of electrically conductive solutions are made in the chamber walls [RF Patent on PM No. 79339, cl. G01N 25/00, publ. 2008.12.27]
Известное устройство обладает рядом недостатков: наиболее существенное из них заключается в том, что данное устройство не позволяет отслеживать изменение концентрации определяемого вещества в реальном режиме времени. Это обусловлено тем, что в проточном режиме работы устройства, до попадания анализируемого раствора в область формирование термолинзы, раствор должен пройти через объем камеры перед диалектической перегородкой с отверстием. При этом, в случаи резкого изменения концентрации в потоке раствора в объеме пред перегородкой, будет происходить смешивание поступающего и имеющегося растворов и тем самым существенное искажение концентрационного пика. Таким образом, данное устройство не годится для его использования в качестве детектора для жидкостной или ионной хроматографии. Кроме того, при поступлении концентрационного пика система (устройство) выходит из состояния равновесия (одинаковая проводимость по обе стороны от диалектической перегородки), что может привести к систематическим погрешностям анализа.The known device has several disadvantages: the most significant of them is that this device does not allow you to track the change in the concentration of the analyte in real time. This is due to the fact that in the flow mode of the device, before the analyte enters the formation region of the thermal lens, the solution must pass through the chamber volume in front of the dialectic partition with the hole. Moreover, in cases of a sharp change in the concentration in the flow of the solution in the volume before the partition, mixing of the incoming and existing solutions will occur and thereby a significant distortion of the concentration peak. Thus, this device is not suitable for use as a detector for liquid or ion chromatography. In addition, when a concentration peak arrives, the system (device) leaves the equilibrium state (the same conductivity on both sides of the dialectic septum), which can lead to systematic analysis errors.
Задачей предложенного технического решения является повышение точности измерения за счет быстрого поступления анализируемого раствора в область формирования термолинзы без изменения концентрации в потоке и устранения эффекта связанного с возможным режимом не одинаковой проводимости по обе стороны от перегородки - диафрагмы.The objective of the proposed technical solution is to increase the measurement accuracy due to the rapid arrival of the analyzed solution in the formation region of the thermal lens without changing the concentration in the stream and eliminating the effect associated with a possible mode of unequal conductivity on both sides of the diaphragm septum.
Задачей предложенного технического решения является расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства в качестве детектора для жидкостной, ионной хроматографии или детектора для электрофореза.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of the proposed device as a detector for liquid, ion chromatography or a detector for electrophoresis.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для термолинзовой спектрометрии, включающем кювету из диэлектрического прозрачного для спектра материала и зондирующий лазер для анализа сформированной термолинзы, при этом кювета выполнена в виде трех плотно прилегающих друг к другу пластин, средняя из которых имеет сквозное отверстие и поперечную перегородку - диафрагму, расположенную в центральной его части и делящую образованную боковыми пластинами полость на две камеры, в поперечной перегородке - диафрагме выполнен канал, соединяющий указанные камеры, в камерах расположены электроды, выводы которых размещены на боковых стенках в виде прижимных контактов и подключены к источнику тока, а в стенках камер выполнены каналы для перетекания электропроводящих растворов, кювета дополнительно содержит канал для ввода растворов, выполненный в поперечной перегородке - диафрагме и соединенный одним концом с центральной частью канала перегородки - диафрагмы, а другим с боковой стенкой средней пластины.The problem is solved in that in a device for thermal lens spectrometry, including a cuvette made of a dielectric transparent for the spectrum of the material and a probe laser for analyzing the formed thermal lens, the cuvette is made in the form of three plates tightly adjacent to each other, the middle of which has a through hole and a transverse a septum - a diaphragm located in its central part and dividing the cavity formed by the side plates into two chambers, a channel is made in the transverse septum - diaphragm, the chamber, the electrodes are located in the chambers, the terminals of which are placed on the side walls in the form of pressure contacts and are connected to a current source, and the channels for flowing of electrically conductive solutions are made in the walls of the chambers, the cuvette additionally contains a channel for introducing solutions, made in a transverse diaphragm and connected at one end to the central part of the channel of the septum channel — the diaphragm, and to the other with the side wall of the middle plate.
На фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе.Figure 1 presents a General view of the device in section.
На фиг.2 - вид сбоку.Figure 2 is a side view.
Устройство для термолинзовой спектрометрии состоит из кюветы из диэлектрического прозрачного для спектра материала и зондирующего лазера для анализа сформированной термолинзы (на чертеже не показан).The device for thermal lens spectrometry consists of a cuvette made of a dielectric transparent to the spectrum of the material and a probe laser for analysis of the formed thermal lens (not shown in the drawing).
Кювета выполнена в виде трех плотно прилегающих друг к другу пластин 1, 2 и 3. Средняя пластина 2 имеет сквозное отверстие 4 и поперечную перегородку - диафрагму 5, расположенную в центральной его части и делящую образованную боковыми пластинами 1 и 3 полость на две камеры. В поперечной перегородке - диафрагме 5 выполнен канал 6, соединяющий указанные камеры.The cuvette is made in the form of three plates 1, 2 and 3 tightly adjacent to each other. The middle plate 2 has a through hole 4 and a transverse baffle - a diaphragm 5 located in its central part and dividing the cavity formed by the side plates 1 and 3 into two chambers. In the transverse septum - diaphragm 5, a channel 6 is made connecting these chambers.
В камерах расположены электроды 7 и 8, выводы которых размещены на боковых стенках в виде прижимных контактов 9 и 10 и подключены к источнику тока (на чертеже не показан).The chambers contain electrodes 7 and 8, the terminals of which are placed on the side walls in the form of pressure contacts 9 and 10 and are connected to a current source (not shown in the drawing).
В стенках камер выполнены каналы 11 и 12 для перетекания электропроводящих растворов. Каналы 11 и 12 предназначены для вывода растворов.The walls of the chambers are made channels 11 and 12 for the flow of electrically conductive solutions. Channels 11 and 12 are designed to output solutions.
Кювета содержит канал 13 для ввода растворов, выполненный в поперечной перегородке - диафрагме 5 и соединенный одним концом с центральной частью канала 6 перегородки - диафрагмы, а другим с боковой стенкой средней пластины 2.The cuvette contains a channel 13 for introducing solutions, made in the transverse septum - the diaphragm 5 and connected at one end to the central part of the channel 6 of the septum - the diaphragm, and the other with the side wall of the middle plate 2.
Устройство работает следующим образом. По каналу 13 в поперечной перегородке, анализируемый раствор непосредственно поступает в область устройства, где происходит формирование термолинзы. На электроды периодически импульсно подается напряжение, частота подачи напряжения варьируется от 0,1 до 100 Гц. При этом в момент подачи напряжения в канале перегородки возникает зона с максимальной плотностью тока, которая приводит к локальному разогреву анализируемой жидкости и изменению показателя преломления анализируемой среды. Регистрация изменения показателя преломления осуществляется путем зондирования лазерным лучом направленным перпендикулярно плоскости пластин и проходящим через термолинзу. Непрерывно измеряется интенсивность лазерного излучения за экраном с маленьким отверстием (интенсивность в центральной части зондирующего луча) или изменения диаметра зондирующего луча после прохождения раствора, в котором образовалась термолинза. Аналитический, термолинзовый сигнал как и в случаи классической термолинзы рассчитывают как изменение интенсивности в центральной части зондирующего луча или увеличение его радиуса на детекторе:The device operates as follows. Through channel 13 in the transverse septum, the analyzed solution directly enters the device area where the formation of the thermal lens takes place. Voltage is periodically applied to the electrodes periodically; the voltage supply frequency varies from 0.1 to 100 Hz. In this case, at the moment of supplying voltage, a zone with a maximum current density appears in the channel of the partition, which leads to local heating of the analyzed liquid and a change in the refractive index of the analyzed medium. The change in the refractive index is recorded by sensing with a laser beam directed perpendicular to the plane of the plates and passing through the thermal lens. The intensity of laser radiation behind the screen with a small hole (the intensity in the central part of the probe beam) or changes in the diameter of the probe beam after passing through the solution in which the thermal lens was formed are continuously measured. An analytical, thermal lens signal, as in the case of a classical thermal lens, is calculated as a change in intensity in the central part of the probe beam or an increase in its radius at the detector:
где Ip(0) - интенсивность в центре зондирующего луча на детекторе в начальный момент времени (t=0), до образования термолинзы, Ip(t) - интенсивность в центре зондирующего луча в плоскости детектора для термолинзы, развившейся в момент t, ω0p(0) - радиус луча зондирующего лазера в плоскости детектора до развития термолинзы, ω0p(t) - радиус в момент t.where I p (0) is the intensity in the center of the probe beam at the detector at the initial moment of time (t = 0), before the formation of the thermal lens, I p (t) is the intensity in the center of the probe beam in the plane of the detector for the thermal lens that developed at time t, ω 0p (0) is the radius of the probe laser beam in the plane of the detector before the development of the thermal lens, ω 0p (t) is the radius at time t.
Термолинзовый сигнал связывают с концентрацией определяемого в растворе вещества. Строят градуировочный график и по нему определяют концентрацию вещества в анализируемом растворе.The thermal lens signal is associated with the concentration of the substance determined in the solution. A calibration graph is built and the substance concentration in the analyzed solution is determined from it.
Преимущества предложенного технического решения заключаются в следующем:The advantages of the proposed technical solution are as follows:
- Анализируемый раствор непосредственно поступает в объем термолинза, где происходит формирования аналитического сигнала. Тем самым в отличие от прототипа данное устройство может быть использовано в качестве детектора для жидкостной и ионной хроматографии.- The analyzed solution directly enters the thermal lens volume, where the analytical signal is formed. Thus, unlike the prototype, this device can be used as a detector for liquid and ion chromatography.
- Объем области, в которой формируется аналитический сигнал, может быть очень маленьким (порядка 1 мм3). Это объясняется тем, что луч зондирующего лазера может иметь размер менее 1 мм в диаметра. Тем самым подтверждается эффективность использования данного устройства в качестве детектора для жидкостной и ионной хроматографии.- The volume of the region in which the analytical signal is formed can be very small (about 1 mm 3 ). This is because the probe laser beam may have a size of less than 1 mm in diameter. This confirms the effectiveness of using this device as a detector for liquid and ion chromatography.
- Геометрия устройства такова, что анализируемый раствор из зоны термолинзы выходит равномерно в обе камеры по разные стороны перегородки, содержащие электроды. Это не приводит к изменению проводимости в одной камере относительно другой. Тем самым не нарушается симметрия относительно области образования термолинзы. И тем самым исключается одна из причин, которые могут привести к возникновению систематических погрешностей.- The geometry of the device is such that the analyzed solution leaves the thermal lens area evenly in both chambers on opposite sides of the septum containing electrodes. This does not lead to a change in conductivity in one chamber relative to another. Thus, the symmetry with respect to the region of formation of the thermal lens is not broken. And thus one of the reasons that can lead to the appearance of systematic errors is excluded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009115258/22U RU86013U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009115258/22U RU86013U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU86013U1 true RU86013U1 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009115258/22U RU86013U1 (en) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU86013U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456581C1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Cell for thermal lens spectrometry |
| RU2463568C1 (en) * | 2011-05-11 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Apparatus for thermal lens spectroscopy |
-
2009
- 2009-04-22 RU RU2009115258/22U patent/RU86013U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456581C1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Cell for thermal lens spectrometry |
| RU2463568C1 (en) * | 2011-05-11 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Apparatus for thermal lens spectroscopy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4462962A (en) | Liquid chromatographic flow cell | |
| JP4411457B2 (en) | Optical assembly and method for detecting light transmission | |
| CA2475608A1 (en) | Faims with non-destructive detection of selectively transmitted ions | |
| JPH05240774A (en) | Optical cell and optical detecting device and sample separating/detecting device using them | |
| JPH05503352A (en) | Gas detector using infrared rays | |
| Liu et al. | Progress in thermal lens spectrometry and its applications in microscale analytical devices | |
| Ryvolova et al. | Combined contactless conductometric, photometric, and fluorimetric single point detector for capillary separation methods | |
| JP2005517895A (en) | Chemical microsensor | |
| RU86013U1 (en) | DEVICE FOR THERMAL LENS SPECTROMETRY | |
| Krivtzun et al. | Temperature measurement of liquids by differential absorption of two diode lasers: Application of contactless optical detection in isotachophoresis | |
| JP3692983B2 (en) | Fluorescence measurement method and fluorescence measurement apparatus | |
| US20020094580A1 (en) | Photothermal absorbance detection apparatus and method of using same | |
| KR102007507B1 (en) | Ir spectrometry cell with temperature control means | |
| JPH06138037A (en) | Cataphoresis device | |
| CN102401777A (en) | Particle characterization measuring cell and particle characterization measuring instrument | |
| JP2000283960A (en) | Micro-chip electrophoretic device | |
| CA2326626C (en) | Method and apparatus for analysis of gas compositions | |
| RU2282180C1 (en) | Thermal lens forming unit for thermal-lens spectrometry | |
| RU2456581C1 (en) | Cell for thermal lens spectrometry | |
| US8288713B2 (en) | Laser multi-sensor system for the selective trace analysis of organic materials | |
| Václav et al. | Capillary electrophoresis device with double UV detection and its application to the determination of effective mobilities of peptides | |
| Proskurnin et al. | Thermal lens spectrometry in electromigration methods of analysis | |
| Santos et al. | Artificial neural networks for qualitative and quantitative analysis of target proteins with polymerized liposome vesicles | |
| JP3347264B2 (en) | Concentration analyzer | |
| RU2523765C1 (en) | Photo-ionisation detector for gas analysers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150423 |