SU1303908A1

SU1303908A1 - Устройство дл лазерного атомно-абсорбционного и молекул рного абсорбционного анализа

Info

Publication number: SU1303908A1
Application number: SU853861266A
Authority: SU
Inventors: Олег Игоревич Матвеев; Владимир Анатольевич Прибытков
Original assignee: Предприятие П/Я А-3844
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1987-04-15

Abstract

Изобретение относитс к области аналитического приборостроени . Цель - уменьшение пределов обнаружени атомов и молекул. На пути дополнительного луча установлена вакуумированна чейка с атомами или молекулами того же сорта, что и анализируемые. Регистрирук ций детектор снабжен вакуумированной чейкой. ил. со о со СО

Description

Изобретение относитс к аналити- ческому приборостроению и может найти применение дл анализа ульт- рамалых концентраций атомов и молекул .

Целью вл етс уменьшение пределов обнаружени атомов и молекул.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазер , делитель 2 луча, модул тор 3 дополнительного луча, вакуумированна поглощающа чейка 4 с атомами или молекулами того же типа, что и анализируемые , чейка 5 анализи{;г уемого вещества, регистрируюп1ее устройство 6.

При наличии в чейке 5 частиц, рассеивающих излучение дополнительного луча за счет релеевского рассе ни света, в телесном угле основного луча будет по вл тьс промоду- лированное с частотой f шумовое рассе нное излучение, которое будет попадать в регистрирующее устройство .

В предложенном устройстве существенное уменьшение или даже практическое полное подавление шумового сигнала, обусловленного рассе нным дополнительным излучением, достигаетс путем размещени на пути дополнительного луча чейки 4 с достаточно высокой концентрацией атомных или молекул рных паров и регистрацией полезного сигнала в частотном диапазо не (; меньшем, чем полуширина линии

15

ного излучени равна , должна быть йеличина Ф дл различных соотношений полуширины линий ) .

Запишем условие равновеси дл 5 двухуровневой системы в чейке 5

OttW

« тТ-б JTCS) ) 4 JOd))) di

о .

. где ш п - концентраци соответствен JO но невозбужденных и возбужденных анализируемых атомов или молекул в чейке 5; f среднее врем жизни возбужденного состо ни ; G- сечение резонансного .поглощени в центре

;1

линии поглощени ; () )

контур линии поглощени ; Т ()di) - плотность мощности дополнительного излучени в спектральном интервале di) .

Дл идеального случа плотность мощности дополнительного излучени сосредоточена в бесконечно малой ус окрестности точки , :

9 4o) S(J-,)J,

где В()-)д) - дельта функци .

Лазерное излучение Ф ()), направ- ленное в поглощающую чейку 4 и настроенное на частоту 1 , описыва-- етс выражением

20

30

Ф(0)(1).), где (v))

uVpVJl

. ..

,Лазерное излучение () ) после

поглощени ЛУ-,, атомов или молекул в,

чейке 4. Концентраци атомных поглощени в чейке 4 по закону Буили молекул рньпс паров п„ в чейке 4,. гера-Ламберта-Бера преобразуетс к

при которой „.,(гтютт тт,гп ппгтп-- ВИДУ Ф ()) И поступает в чейку 5

будет наблюдатьс поло жительный эффект,должна составл ть п„ /( Т., где б - сечение резонансного поглощени атомами или молекулами излучени лазера в центре аналитической линии, 1 - длина поглощающей чейки.

Поскольку дополнительный луч пропускают через поглощающую чейку и его плотность мощности Ф из-за

о

этого уменьшаетс , то дл достижени заданного уровн просветление анализируемой среды с помощью дополнительного из лучени , его платность мощности Фд должна быть больше, чем в обычных услови х измерений.

Рассмотрим, кака по сравнению с идеальными услови ми, когда требуема плотность мощности дополнительФ , (V) 9 . I

.,, -Eh ir2(J-OJ т2 где Ч ())е L---j- -J -Ho6o f- foC )

контур

45

линии поглощени атомами или молекулами в чейке 4.

Найдем отношение /ф дл од- ного и того же уровн просветлени анализируемой среды, подставив в условие равновеси (1) значение /) . из формул (2, 4)

55г

- I г К

ООЧч1п пР О k l2

J ех21-Гп2-К. о) -PInlO-e Jdu)f )

ного излучени равна , должна быть йеличина Ф дл различных соотношений полуширины линий ) . :

Запишем условие равновеси дл двухуровневой системы в чейке 5

OttW

« тТ-б JTCS) ) 4 JOd))) di,

о .

где ш п - концентраци соответствен- но невозбужденных и возбужденных анализируемых атомов или молекул в чейке 5; f среднее врем жизни возбужденного состо ни ; G- сечение резонансного .поглощени в центре

;1

линии поглощени ; () )

Дл идеального случа плотность мощности дополнительного излучени сосредоточена в бесконечно малой окрестности точки , :

9 4o) S(J-,)J,

где В()-)д) - дельта функци .

Лазерное излучение Ф ()), направ- . ленное в поглощающую чейку 4 и настроенное на частоту 1 , описыва-- етс выражением

Ф (0)(1).), где (v))

uVpVJl

..

Ф, (V) 9 . I

.,, -Eh ir2(J-OJ т2 где Ч ())е L---j- -J -Ho6o f- foC )

контур

55г

- I г К

ООЧч1п пР О k l2

J ех21-Гп2-К. о) -PInlO-e Jdu)f )

где К,/дЛ , , 1/ /1п10 18 Ф,,/Ф,(о1, ..1

uv).

переменна интегf

рировани .

Отношение I параметрически зависит от отношений полупшрины линий К и b и от подавлени Р лазерного излучени в чейке 4 в центре линии .

Значени I вычислены по формуле (5) на ЭВМ МК-56 дл различных К, b и Р. При посто нных b и Р найдены значени К , такие, что отноhiihi

шение I минимизируетс к I. . Даже

Tlin

если отношение Ь полуширин линий поглощени в чейках 5 и 4 равно двум, необходима дл просветлени (или насыщени ) рабочего перехода мощность лазерного излучени , при его подавлении в центре линии на 6 пор дков, увеличиваетс по сравнению с идеальными услови ми не более чем в 8 раз. При этом оптимальна полу Г1ирина линии спектра генерации лазера дО (0,77-2,1)

Устройство возможно и целесообразно примен ть также и во внутри- резонаторном варианте измерени слабых линий поглощени . В таком варианте чейка 5 устанавливаетс внутри резонатора основного лазера, а чейка 4 - дополнительного, модули3039084

рующего. Во внутрирезонаторном варианте шумовой сигнал, обусловленный рассе нием излучени дополнительного лазера, будет значительно г выше за счет его усилени в активной среде.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл лазерного атомно- абсорбционного и молекул рного абсорбционного анализа, содержащее источник лазерного излучени , светоде- лител.ь, два оптических канала - основной и дополнительный, в основном установлена исследуема чейка, в дополнительном установлены модул тор луча, причем оптическа ось дополнительного канала проходит через центр исследуемой чейки, а выход основного канала соединен с блоком регистрахщи интенсивности лазерного излучени , о т л и ч а ю- D; е е с тем, что, с уменьшени пределов обнаружени атомов и молекул, в дополнительном канале за модул тором установлена вакуумиро- ванна термостатированна поглощающа чейка с атомами или молекулами того же вида, что и анализируемые, а блок регистрации выполнен в виде резонансного детектора фотонов с ва- куумированной чейкой.

Ч

Составитель О.Баттиева Редактор А.Долинич Техред М.Ходанич

Заказ 1300/43 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород,ул. Проектна , 4

Корректор М.Демчик