SU661263A1 - Многоканальное фотоэлектрическое устройство - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к оптической эмиссионной спектроскопии и может быть использовано дл  экспресс-анализа металлов, сплавов и неметаллических соединений в металлургической, машиностроительной и других отрасл х промышленности.

Известны многоканальные фотоэлектрические устройства (квантометры), в которых измерение интенсивности заданного числа спектральных линий производитс  Одновременно с помощью нескольких фотоприемников , установленных за фокальной .плоскостью полихроматора- 1.

Каждый фотоприемник св зан с соответствующим интегрирующим конденсатором, эти конденсаторы последовательно подключаютс  к входу измерительного прибора.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  многоканальное фотоэлектрическое устройство, содержащее полихроматор , фотоприемники, установленные на выходе полихроматора, блок интегрирующих конденсаторов, подключенный к выходам фотоприемнЯков через формирователь, измерительный прибор, св занный с блоком интегрирующих конденсаторов через коммутатор и блок калибровочных  чеек, и программный блок с цеп ми управлени  формировател  и коммутатором 2.

Основной недостаток прототипа и других известных устройств аналогичного назначени  заключаетс  в том, что они не обеспечивают высокую точность анализа многокомпонентных структур, дл  которых интенсивность аналитических сигналов некоторых компонентов зависит не только от их концентрации, но и от степени и характера их взаимодействи  с другими компонентами в источнике возбуждени  спектра. В этом случае нарушаетс  однозначна  зависимость между концентрацией данного анализируемого элемента и напр жением на соответствующем интегрирующем конденсаторе , что приводит к значительным систематическим ошибкам.

В известных устройствах учет междуэлементных вли ний осуществл етс  разбиением нелинейного градиуровочного графика -на несколько линейных участков, т. е. за счет использовани  нескольких аналитических программ с различной настройкой калибровочных  чеек. Однако, поскольку св зь между содержанием анализируемого элемента и напр жением на соответствующем интегрирующем конденсаторе неоднозначна,

ЭТО увеличение аналигитических программ во МНОГИХ случа х не может уменьшить погрещнбйти определени  концентрации до требуемого уровн , особенно в случае анализГ сложшх веществ: - - . Целью изобретени   вл етс  повышение точности эмиссионного спектрального анализа веществ сложного состава за счет использовани  нескольких аналитических сигтталов , соответствующих интенсивнох;т м линий атомов взаимодействующих элементов. Поставленна:  цель достигаетс  тем, что в многоканальное фотоэлектрическое ycYройство , содержащее полихроматор, фотоприемники , установленные на выходе полихроматора , блок интегрирующих конденсаторов , подключенный к выходам фотопрйемников через формирователь, измерительный прибор, св занный с блоком интегрирующих конденсаторов, через коммутатор и блок калибровочных  чеек, и программный блок с цеп ми управлени  формирователем и коммутатором , в него введены множительный блок и однополюсный многопозиционный переключатель , последовательно включенные между коммутатором и блоком калибровочных  чеек, а также вторичный накопитель, подключенный к выходу блока калибровочНБ1Х  чеек к входу измерительного прибора, при этом программный блок дополнительно снабжен цеп ми управлени  переключателем , и вторичным накопителем.

Благодар  введению перечисленных новых блоков и цепей в многоканальном фотоэлектрическом устройстве напр жени  на вторичном накопителе; по которым опредеЛ етс  содержание анализируемых элементов , завис т от интенсивности излучени  не

только линии анализируемого элемента, но и линий элементов, оказывающих существенн 5ё МШМё на йзлучёйце атомов данШго элемента. Это позвол ет полнее и точнее учесть процессы, протекающие в плазме разрйЖаГиТа счёт Этого ЦОЁЫСИТЬ точность анализа .;:

На ОДртёЖе показана прйндапйальна  схема устройства.

Устройство содержит полихроматор 1 с диспергирующим элементом 2, фотопрнемники 3, установленные вблизи фокальной

Мвёрхностигтолихрбматора. Количество фотШриш ннкбв бпредел етс  количеством спектральныхлиний, используемых дл  анализа , и лежит обычно в пределах от 10 о 40. Выход каждого фотоприемника 3 св зан с Шнтим из интегрирующих конденсаторов 4 и блока 5 формирователь 6, сОДержащии набор-первичных йнтегрйрующНх конденсаторов , входной коммутатор дл  поочередногЬ пЬдключени  каждого первичного

ШнДенсатбра к соот18етствующему конденсатору блока 5 через усилитель и формирующий каскад.

К выходу блока 5 интегрирующих. конденсаторов 4 подключен коммутатор 7, обеспечивающий подключение ко входам множительного блока 8 одного или двух любых

интегрирующих конденсаторов 4. На выходе множительного блока 8, выполненного например , на операционных усилител х, последовательно включены однополюсной многопозиционный переключатель 9 и блок 10 калибровочных  чеек 11. Количество калибровочных  чеек, т. е. количество позиций переключател  9, зависит во-первых, от количества элементов, анализируемых в одной программе, а во-вторых, от количества элемеНтов , оказывающих вли ние на характериГстики анализируем:ых элементо.в.

Калибровочные  чейки 11 представл ют собой регулируемые потенциометрические делители, настраиваемые предварительно по данным анализа эталонных образцов.

К выходу блока 10 подключен вторичный

накопитель 12, выполненный в простейшем случае на основе конденсатора 13. Вторичный накопитель св зан также со входом измерительного прибора 14, например цифрового вольтметра, к которому может быть

подключен блок 15 регистрации. В устрой- . стве имеетс  также программный блок 1р, содержащий цепь 17 управлени  формирователем 6, цепь 18 управлени  коммутатором 7, цепь 19 управлени  переключателем 9, цепь 20 управлени  вторичным накопителем 12,

т. е. цепь подключени  или отключени  цепи 21 разр да конденсатора 13.

Устройство работает следующим образом. Излучение от пробы (образца) разлагаетс  полихроматором 1 в спектр, причем узкие

участки спектра в области линий анализируемых элементов вывод тс  на фотоприемники 3. В. результате на первичных конденсаторах формировател  6 накапливаетс  зар д; пропорциональный интенсивности излучени  в соответствующем спектральном

интервале. По командам цепи 17 управлени  программного блока 16 формирователь 6 последовательно подключаетс  к интегрирующим конденсаторам 4 блока 5 и к соот вбтствующим первичньщ конденсаторам, в результате каждый из этих конденсаторов

зар жаетс  до напр жени , завис щего от интенсивности, излучени  соответствующей линии.

Дл  определени  содержани  заданного элемента коммутатор 7 по командам цепи

17 управлени  программного блока 16 подключает к входу множительного блока 8 не только интегрирующий конденсатор, соответствующий , линии данного элемента, но

и конденсаторы, соответствующие лини м

Claims (2)

1. те1Г элемен гов, которые оказывают существенное вли ние на интенсивность излучени  анализируемого элемента. Интегрирующие конденсаторы 4 подключаютс  к множительному блоку 8 по одному или попарно. В последнем случае сигнал на его выходе про5 .. 66 порционален произведению напр жений н.а подключенных конденсаторах. Выбор формы подключений конденсаторов 4 (последовательного или попарного) зависит от характера и сил взаимодействи  соответствующих элементов в плазме разр да и от сложносхй состава пробы и других факторов. Перекл1рчатеЛь 9, срабатывающий по командам цепи 19 управлени  программного блока 16, одновременно с коммутатором 7 каждый раз подключает к выходу множительного блока соответствующую калибровочную  чейку 11 блока 10. С выхода всех используемых  чеек 11 сигналы поступают на об-, щий вторичный, накопитель 12, св занный с измерительным прибором 14. В результате сигнал на входе прибора равен сумме сигналов , снимаемых с калибровочных  чеек И, т. е. представл ет собой требуемую функцию интенсивности излучени  нескольких спектральных линий различных элементов, включа  анализируемый. Таким образом, при соответствующем выборе используемых интегрирующих копде«саторов 4 и калибровочных  чеек 11 за вл емое устройство позвол ет учесть вли ние других компонентов на излучение атомов анлизируемого элемента дл  различных вариантов взаимодействи  компонентов в плазме разр да. После подключени  к множительному блоку 8 всех конденсаторов 4, используемых дл  анализа одного элемента, по команде цепи 20 управлени  программного блока 16 производитс  разр д вторичного накопител  12, т. е. сброс отсчета прибора 14. В результате устройство готово к анализу содержани  следующего элемента. Экспериментальное исследование показало , что использование устройства обеспечивает значительное повышение точности анализа. Так при анализе высоколегированных сталей с использованием аналитических линий Ni 225,3 нм, Сг 279,2 нм, Мп 293,3 нм, Fe 271,4 нм точность оценки содержани  хрома с учетом толькр аналитического сигнал а по линии Мп 293,3 нм повышаетс  в 6 раЗГ Точность определени  содержани  NinOBbiшаетс  в этом случае в 2 раза. Повыщение точности анализа, достигаемое с помощью за вл емого устройства, позвол ет расшйрить диапазон концентраций компонентов, определ емых в одном режиме работы. Тем самым обеспечиваетс  возможность анализа нескольких марок сплавов без перестройки программного блока и блъка калибровочных  чеек. Помимо изображенного на чертеже возможны другие варианты реализации за вл емого устройства. Например, количество интегрирующих конденсаторов 4 может бы.ть выбрано равным не общему-количеству спектральных линий, а количеству линий, используемых дл  анализа одного элемента. В этом случае при переходе к анализу следующего элемента, т. е. одновременно с разр дов вторичного накопител  необходимо осуществл ть разр д тех интегрирующих кон денсаторов 4, которые не используютс  при анализе этого элемента. Формула изобретени  Многоканальное фотоэлектрическое устройство , содержа1дее полихрома1ор, фотоприемники , установленные на рыходе полихроматора , блок интегрирующих конденсаторов , подключенный к выходам фотоприемкиков через формирователь, измерительный прибор, св занный с блоком интегрирующих конденсаторов через коммутатор и блок калибровочных  чеек, и программный блок с цеп ми управлени  формирователем и коммутатором , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности анализа веществ сложного состава за счет одновременного использовани  нескольких аналитических сигналов, соответствующих интенсивност м лини11 атомов взаимодейтсвующих элементов, в него введены множительный блок и однополюсной многопозиционный переключатель, последовательно включенные между коммутатором и блоком калибровочных  чеек, а также вторичный накопитель, подключенный к выходу блока калиброванных  чеек и входу измерительного прибора, при этом программный блок снабжен цеп ми управлени  переключателем и вторичным накопителем . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США№ 3537796, кл. 356-74, 1970.
2. 2.Трилесник И. И. Автоматизаци  эмиссионного спектрального анализа с помо.щью многоканальных фотоэлектрических установок-квантометров . Журнал прикладкой спектроскопии , т. 16, № 1, с. , рис. 3.

   661263