SU1700449A1 - Флуоресцентный газоанализатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  количественного газового анализатора, работающим на принципе флуоресценции, и может быть использовано дл  анализа атмосферного воздуха. Цель изобретени  - повышение точности и стабильности измерени . Это достигаетс  тем, что в газоанализаторе , содержащем импульсный источник излучени , флуоресцентную камеру с входным окном, первичную и вторичную оптические системы, фотоприемник и блок обработки информации, установлен люминофор , оптически св занный с источником излучени  и вторичной оптической системой , при этом спектральна  область свечени  люминофора совпадает со спектральной областью свечени  анализируемого вещества, а врем  свечени  люминофора превышает врем  свечени  анализируемого вещества. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к аналитической технике, а именно к устройствам дл  количественного газового анализа, работающим на принципе флуоресценции и предназначенным дл  непрерывного автоматического анализа загр зн ющих веществ в воздухе.

Известны флуоресцентные газоанализаторы дл  определени  загр зн ющих веществ в газовых средах, в частности S02. N0, N02, СО, С02, содержащие источник возбуждающего излучени , флуоресцентную камеру, первичную и вторичную оптические системы, фотоприемник, расположенный под пр мым углом к направлению возбуждающего излучени , регистрирующий сигнал, пропорциональный флуоресцентному излучению измер емого

компонента и Энергии рассе нного излучени , а также блок обработки информации, содержащий одноканальную электронную схему, работающую по принципу непосредственного отсчета.

К недостаткам газоанализаторов относитс  снижение точности вследствие наличи  рассе нного (фонового) излучени ,

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  флуоресцентный газоанализатор , содержащий импульсный источник возбуждающего излучени , флуоресцентную камеру, первичную и вторичную оптические системы, два фотоприемника, один из которых (фотоэлектронный умножитель) расположен под пр мым углом к возбуждающему излучению и регистрирует сигнал, пропорциональный флуоресцентному излучению

XI

О

I

О

измер емого компонента и энергии рассе нного излучени  (измерительный канал), а второй фотоприемник (вакуумный фотодиод ) расположен вдоль оптической оси источника излучени  и регистрирует сигнал, пропорциональный его интенсивности (сравнительный канал), блок обработки информации, содержащий двухканальную .электронную схему, обеспечивающую вы- мтание сигналов, поступающих по изме- Ьительному и сравнительному каналам, а также схему измерени  отношени  полученной разности к сигналу канала сравнени ,

К недостатку известного газоанализатора О коситс  наличие двух фотоприемников и двух электронных каналов измерени , изменение параметров во времени и при воздействии внешних факторов не может быть абсолютно идентичным, поэтому здесь имеет место погрешность, вызванна  различной нестабильностью приемников .излучени  и элементов электронной схемы. |Не устран етс  также погрешность из-за нестабильности вторичной оптической сис- темы, котора  может быть -вызвана загр з- нением выходного окна флуоресцентной Iкамеры или разъюстировкой оптической си- |стемы.

Цель изобретени  - повышение точности и стабильности измерени  флуоресцентного газоанализатора.

Флуоресцентный газоанализатор, содержащий импульсный источник возбуждающего излучени , флуоресцентную камеру, первичную и вторичную оптаче- (ские системы,, фотоприемник, блок обработки информации, снабжен источником калибровочного сигнала, представл ющим собой люминофор, оптически св занный с источником излучени  с помощью световода и вторичной оптической системой , при этом спектральна  область свече- ни  люминофора совпадает со спектральной областью свечени  анализируемого вещества, а врем  свечени  люминофора превышает врем  свечени  анализируемого вещества.

На чертеже представлена схема флуоресцентного газоанализатора.

Флуоресцентный газоанализатор содержит импульсный источник 1 возбуждающего излучени , флуоресцентную камеру 2, первичную 3 и вторичную 4 оптические системы , содержащие фокусирующую оптику 5, первичный б и вторичный 7 светофильтры, фотоприемник 8, расположенный под пр мым углом к направлению возбуждающего флуоресценцию анализируемого компонента излучени , элементы газовой схемы 9,

обеспечивающие очистку от пыли и осушку анализируемой пробы, прохождение ее с заданным расходом и давлением через флуоресцентную камеру, световод 10, характеристический люминофор 11, входное окно 12, блок 13 обработки информации, цифровой показывающий прибор 14 и блок 15 синхронизации .

Газоанализатор работает следующим

0 образом.

В режиме работы Нуль через флуоресцентную камеру 2 прокачиваетс  анализируема  проба, осушенна  и очищенна  от пыли и анализируемого компонента (нуле5 вой газ). Возбуждающее излучение от источника 1 фокусируетс  с помощью оптики 5 во флуоресцентной камере. Первичный светофильтр 6 служит дл  выделени  спектральной области возбуждени  флуоресцен0 ции анализируемого компонента. Из-за несовершенства спектральных характеристик первичной оптической системы в камеру в момент вспышки лампы поступает излучение как в узкой спектральной области

5 возбуждени  флуоресценции анализируемого компонента, так и в области его флуоресценции , но во много раз меньшей интенсивности.

При прохождении через камеру нуле0 вого газа в ней наблюдаетс  только лишь рассе нное стенками излучение, пропорциональное интенсивности возбуждающего излучени , которое, пройд  вторичную оптическую систему 4, попадает на фотокатод

5 фотоприемника 8. В это же врем  возбужда- v ющее излучение, пройд  первичную оптическую систему 3, световод 10, попадает на характеристический люминофор 11, который начинает флуоресцировать в той же

0 спектральной области, что и анализируемый компонент. Флуоресцентное свечение люминофора , пропорциональное интенсивности возбуждающего излучени , пройд  входное окно 12, флуоресцентную камеру,

5 вторичную оптическую систему 4, попадает на фотокатод фотоприемника.

После прекращени  вспышки источника излучени  флуоресцентное свечение люминофора начинает медленно затухать

0 (врем  жизни т - с) по экспоненциальному закону. Интенсивность флуоресцентного излучени  характеристического люминофора в начальный момент затухани  пропорциональна энергии поглощенного

5 возбуждающего излучени . Это затухающее излучение, пройд  входное окно 12, флуоресцентную камеру, вторичную оптическую систему 4, попадает на фотокатод фотоприемника . До начала следующего импульса возбуждающего излучени  флуоресцентмое послесвечение люминофора полностью затухает.

Таким образом, в режиме Нуль в момент вспышки лампы на фотоприемник поступает фоновое излучение, состо щее из рассе нного стенками камеры и флуоресцентного излучений люминофора. Преобразованное в электрический сигнал фоновое излучение после фотоприемника 8 поступает в блок 13 обработки информации. После прекращени  возбуждени , т.е. в период между вспышками лампы, на фотоприемник поступает медленно затухающее флуоресцентное излучение от характеристического люминофора, несущее информацию о стабильности источника излучени  и оптической системы. Преобразованное в электрический сигнал это излучение после фотоприемника поступает в блок обработки информации. В этом блоке сигналы, поступающие в момент вспышки и в промежутках между вспышками, запоминаютс . Затем производ тс  операции вычитани  и делени  и на цифровом табло показывающего прибора 14 высвечиваютс  показани  в единицах концентрации анализируемого компонента. В режиме Нуль в пробе отсутствует анализируемый компонент и на цифровом табло высвечиваютс  нулевые показани . Блок 15 синхронизации служит дл  обеспечени  синхронной работы источника 1 излучени  и блока 13 обработки информации .

В режиме Измерение через флуоресцентную камеру прокачиваетс  проба, содержаща  анализируемый компонент. Во флуоресцентной камере в момент вспышки лампы, помимо фонового, возникает флуоресцентное излучение, пропорциональное концентрации анализируемого компонента

в пробе, и в блок обработки информации после фотоприемника поступает сигнал, пропорциональный сумме флуоресцентного и фонового излучений.

Флуоресцентное излучение анализируемого компонента затухает практически сразу же после прекращени  возбуждени , a s период между вспышками на фотоприемник поступает тот же сигнал, что и в режиме Нуль. В блоке обработки информации в режиме Измерение производ тс  те же операции, что и в режиме Нуль, и на цифровом табло высвечиваютс  показани  о концентрации анализируемого

компонента в пробе.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Флуоресцентный газоанализатор, содержащий импульсный источник излучени ,

   флуоресцентную камеру с входным окном, первичную и вторичную оптические системы , фотоприемник и блок обработки информации , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и стабильности измерени , газоанализатор снабжен источником калибровочного сигнала, представл ющим собой люминофор, оптически св занный с источником излучени  и вторичной оптической системой, при этом спектральна  область свечени  люминофора совпадает со спектральной областью свечени  анализируемого вещества, а врем  свечени  люминофора превышает врем  свечени  анализируемого вещества.
2. 2. Газоанализатор по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что люминофор св зан с источником излучени  с помощью световода , второй торец которого оптически сопр жен с входным окном флуоресцентной

   камеры.

   Выход газа

   12

   z8 L J