<p>Изобретение относится к области оптических методов определения состава смесей. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений. Рефрактометрическую кюве-</p></li></ul>
<p>Изобретение относится к рефрактометрическим методам определения состава веществ - газов, паров, жидкостей, и может найти широкое применение в физико-химическом анализе и др.</p>
<p>Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений,</p>
<p>На чертеже представлена схема устройства.</p>
<p>Устройство содержит источник 1 света, рефрактометрическую призматическую кювету 2, двухцветный дифференциальный селективный фотоприемник 3, имеющий три выхода, соединен</p>
<p>ту облучают спектром излучения, включающим длину волны, соответствующую максимуму поглощения исследуемого компонента смеси, <sub>(</sub> и длину волны, при которой показатель преломления многокомпонентной смеси зависит от концентрации всех ее компонентов,(Ц Дополнительно регистрируют сигнал с дифференциального фотоприемника, соответствующий изменению интенсивности излучения при заполнении кюветы смесью исследуемых веществ на длине волны Λ, , а сигнал, соответствующий отклонению светового пучка на выходе из кюветы при заполнении ее смесью исследуемых веществ, ре- с гистрируют на длине волны , при этом о процентном содержании компонент в смеси судят по отношению зарегистрированных сигналов. 1 ил.</p>
<p>ных с устройством 4 сравнения, к которому подключено регистрирующее устройство 5.</p>
<p>Способ осуществляется следующим образом.</p>
<p>Свет от источника 1, через рефрактометрическую кювету 2, попадает на двухцветный дифференциальный приемник 3, оба плеча которого подключены к устройству 4 сравнения, выход которого соединен с регистрирующим устройством 5.</p>
<p>Фотоприемник 3 имеет две области</p>
<p>селективной спектральной чувствительности А и В, т.е. область А воспри8Ц.„, 1458778 А1</p>
<p>4</p>
<p>3</p>
<p>нимает излучение только с длиной волны ΐ, , область В - с длиной волны ц<sub>г</sub>· Ά, соответствует максимуму поглощения одной компоненты смеси, а на длине волны '\<sub>г</sub>, отличной от Ά, коэффициент преломления смеси наилуч* шим образом зависит от ее состава. В качестве фотоприемников, имеющих две области селективной спектральной чувствительности, могут быть ис1458778</p>
<p>при этом полностью освещена).Электрические сигналы с обоих плеч фотоприемника поступают на устройство 4 сравнения. Электрический сигнал И<sub>( </sub>с половины фотоприемника - области А однозначно связан с компонентом объема V, , сигнал и<sub>2 </sub>общим составом смеси устройстве сравнения чина отношения этих</p>
<p>10</p>
<p>- области В с объема V, В измеряется велисигналов</p>
<p>пользованы, например, полупроводниковые фотоприемники на основе гетероваризонных и ш-8 структур и др.</p>
<p>и, %</p>
<p>ΰ; %</p>
<p>показывающая процентное</p>
<p>содержаний исследуемого компонента в</p>
<p>Могут использоваться также дифференциальные фотоприемники с интерференционными фильтрами, граница разде</p>
<p>ла фильтров при этом должна совпадать с границей раздела областей фотоприемника.</p>
<p>Первоначально, фотоприемник 3 устанавливается таким образом, чтобы световой поток от источника 1, прот. шедший через кювету 2, попадал одним своим краем на границу между областями А и В так, что при отсутствии исследуемого компонента объема V, освещенность области Б была минимальной и область А была полностью освещена при всех перемещениях пучка, а при наличии и увеличении компонента объема V , освещенность области В увеличивалась бы.</p>
<p>При заполнении кюветы анализируемой смесью неизвестного состава происходит одновременное изменение интенсивности, прошедшего через кювету излучения, с длиной волны 7, , за счет поглощения этого излучения компонентом объема ν<sub>(</sub> смеси и изменение линейной дисперсии<sub>;</sub>светового пучка, которую определяют для светового потока с длиной волны Ά<sub>2</sub> . Изменение линейной дисперсии светового пучка, происходящее за счет изменения коэффициента преломления смеси, зависящего наиболее сильно на длине волны β от состава ..многокомпонентной среды приводит к его смещению по поверхности фотоприемника.</p>
<p>Таким образом, освещенность одной половины фотоприемника (область А) уменьшается, так как происходит поглощение световой энергии компонентом объема V, смеси на длине волны 7, , а освещенность второй половины фотоприемника увеличится за счет смещения луча с длиной волны Ά <sub>г</sub>·'(область А </p>
<p>смеси, и поступает на устройство регистрации 6.</p>
<p>При равенстве сигналов с обоих</p>
<p>плеч фотоприемника это отношение равно 1 и, следовательно, = 0,5 V, 2о т.е. составляет 50% соства, при</p>
<p>Тр-41, V. > 50%, + 50%</p>
<p>иг и<sub>2</sub></p>
<p>И т.д.</p>
<p>Для определения концентрации дру25 того компонента объема ν<sub>2</sub> процесс измерения повторяется.</p>
<p>Стабильность, точность и надежность способа обеспечивается одинаковым воздействием случайных вели30 чин (загрязнение стенок кюветы, падение напряжения на источнике и т.д.) на сигналы с обоих плеч фотоприемника, при определении отношения которых погрешности компенсируются.</p>
<p>35 Для определения основных технических характеристик устройства, определялся состав кислородно-азотной смеси. При этом, фоточувствительность одной области дифференциаль40 ного фотоприемника соответствовала . длине волны линии поглощения кислорода 'Л, 0,77 мкм, фоточувствительность другой области выбиралась в спектральном диапазоне, не совпади дающем с линиями поглощения кислорода и азота и составляла =0,6 мкм (на этой длине волны коэффициент преломления смеси зависит от состава) . Источником излучения служила</p>
<p>5θ ксеноновая лампа·. ДКСЭЛ-250, спектр излучения которой охватывает требуемый диапазон .Истинное значение соотно· шения содержания кислорода и азота в смеси определялось взвешиванием на ана</p>
<p>55 литических весах типа ВЛР-200.Этим значениям ставилось в соответствие</p>
<p>измеренное значение концентрации</p>
<p>кислорода и азота по описанному</p>
<p>способу. Таким образом, строится</p>
<p>5</p>
<p>1458778</p>
<p>6</p>
<p>градуировочный график и определяется содержание смеси неизвестной концентрации. При концентрации азота в смеси -10%, точность измерения составляет ΛΘ «=0,1%. При определении процентного состава смеси только по линиям поглощения точность измерения составляла ~(1-3)%. Чувствительность измерения увеличивалась по сравнению с определением содержания смеси по линиям поглощения в 510 раз.</p><p> The invention relates to the field of optical methods for determining the composition of mixtures. The purpose of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of measurements. Refractometric cuvee - </ p> </ li> </ ul>
<p> The invention relates to refractometric methods for determining the composition of substances - gases, vapors, liquids, and can be widely used in physical and chemical analysis, etc. </ p>
<p> The purpose of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of measurements, </ p>
<p> The drawing shows a diagram of the device. </ p>
<p> The device contains a light source 1, a refractometric prismatic cuvette 2, a two-color differential selective photodetector 3, having three outputs, connected </ p>
<p> they are irradiated with a radiation spectrum that includes the wavelength corresponding to the absorption maximum of the studied component of the mixture, <sub> (</ sub>) and the wavelength at which the refractive index of the multicomponent mixture depends on the concentration of all its components, ( a differential photodetector corresponding to a change in the radiation intensity when the cell is filled with a mixture of the investigated substances at a wavelength Λ, and the signal corresponding to the deflection of the light beam at the exit from the cell when it is filled The test substances are recorded at a wavelength, and the percentage content of the components in the mixture is judged by the ratio of registered signals. 1 Il. </ p>
<p> with the comparison device 4, to which the recording device 5 is connected. </ p>
<p> The method is as follows. </ p>
<p> The light from source 1, through a refractometric cell 2, hits the two-color differential receiver 3, both arms of which are connected to the comparator 4, the output of which is connected to the recording device 5. </ p>
<p> Photodetector 3 has two areas </ p>
<p> selective spectral sensitivity of A and B, i.e. Region A percept8. „, 1458778 A1 </ p>
<p> 4 </ p>
<p> 3 </ p>
<p> only radiation with a wavelength ΐ,, region B - with a wavelength η <sub> r </ sub> · соответствует, corresponds to the absorption maximum of one component of the mixture, and at wavelength '\ <sub> r </ sub > other than Ά, the refractive index of the mixture depends best on its composition. 1458778 </ p> can be used as photodetectors with two areas of selective spectral sensitivity.
<p> at the same time fully illuminated). Electric signals from both arms of the photodetector are fed to the device 4 comparison. The electrical signal And <sub> (</ sub> from half of the photodetector - area A is uniquely associated with the volume component V, signal and <sub> 2 </ sub> by the overall composition of the mixture by the comparator, the rank of the ratio of these </ p>
<p> 10 </ p>
<p> - areas B with volume V, B measured by veloc signals </ p>
<p> used, for example, semiconductor photodetectors based on heterovarison and w-8 structures, etc. </ p>
<p> and% </ p>
<p> ΰ; % </ p>
<p> showing interest </ p>
<p> contents of the studied component in </ p>
<p> Differential photodetectors with interference filters may also be used, the boundary is </ p>
<p> la filters in this case should coincide with the boundary between the areas of the photodetector. </ p>
<p> Initially, the photodetector 3 is set so that the luminous flux from source 1 prot. walking through cuvette 2, with one edge of it, hit the border between areas A and B so that in the absence of the volume component V under study, the illumination of area B was minimal and area A was fully illuminated for all beam movements, and if there was an increase in volume component V , the illumination of area B would increase. </ p>
<p> When the sample cell of unknown composition is filled with an unknown composition, a simultaneous change in the intensity of radiation passing through the cuvette occurs, with a wavelength of 7, due to the absorption of this radiation by the volume component ν <sub> (</ sub> of the mixture) and the change in linear dispersion <sub> ; </ sub> of the light beam, which is determined for the light flux with a wavelength of Ά <sub> 2 </ sub>: The change in the linear dispersion of the light beam due to the change in the refractive index of the mixture, which depends most strongly on the wavelength β on the composition. multi-component second medium leads to its displacement on the photodetector surface. </ p>
<p> Thus, the illumination of one half of the photodetector (region A) decreases, since the absorption of light energy by the volume component V, the mixture at a wavelength of 7, and the illumination of the second half of the photoreceiver will increase due to the displacement of the beam with a wavelength Ά <sub> g </ sub> · '(area A </ p>
<p> mixture, and enters the recording device 6. </ p>
<p> With equal signals from both </ p>
<p> of the photodetector arms, this ratio is 1 and, therefore, = 0.5 V, 2o, i.e. makes up 50% of the total, with </ p>
<p> Tr-41, V. > 50%, + 50% </ p>
<p> i and <sub> 2 </ sub> </ p>
<p> Etc. </ p>
<p> To determine the concentration of the other volume component ν <sub> 2 </ sub>, the measurement process is repeated. </ p>
<p> Stability, accuracy and reliability of the method are ensured by the same effect of random values (contamination of the cell walls, voltage drop on the source, etc.) on signals from both arms of the photodetector, when determining the ratio of which errors are compensated. </ p>
<p> 35 To determine the basic technical characteristics of the device, the composition of the oxygen-nitrogen mixture was determined. At the same time, the photosensitivity of one region of the differential photodetector corresponded. the wavelength of the absorption line of oxygen 'L, 0.77 μm, the photosensitivity of another area was chosen in the spectral range, which does not coincide with the absorption lines of oxygen and nitrogen and was = 0.6 μm (at this wavelength the refractive index of the mixture depends on the composition). The radiation source was </ p>
<p> 5θ xenon lamp ·. DXEL-250, whose emission spectrum covers the required range. The true value of the ratio of the content of oxygen and nitrogen in the mixture was determined by weighing it on ana </ p>
<p> 55 lytic scales of type VLR-200. These values were assigned in accordance with </ p>
<p> measured concentration value </ p>
<p> oxygen and nitrogen as described </ p>
<p> way. Thus, builds </ p>
<p> 5 </ p>
<p> 1458778 </ p>
<p> 6 </ p>
<p> calibration curve and determined by the content of the mixture of unknown concentration. When the nitrogen concentration in the mixture is 10%, the measurement accuracy is ΛΘ «= 0.1%. When determining the percentage composition of the mixture only by absorption lines, the measurement accuracy was ~ (1–3)%. The measurement sensitivity increased compared to the determination of the mixture content by absorption lines 510 times. </ P>