Устройство для спектрального анализа состава вещества

Устройство для спектрального анализа состава вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для анализа состава веществ и может быть использовано при анализе состава жидких образцов.

Известно устройство спектрального анализа состава вещества на основе индуктивно-связанной плазмы [1], содержащее плазменную горелку, индуктор, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанным индуктором, и анализатор спектров излучения.

Недостатком указанного устройства является высокая мощность (не менее 1 кВт) и сложность применяемого ВЧ-генератора, высокий расход рабочего газа (не менее 10 л/мин) и, как следствие, высокая стоимость прибора и элементного анализа.

Известно также устройство эмиссионного спектрального анализа состава вещества [2], содержащее штуцер для подачи рабочего газа, электроды, ВЧ генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров, в котором указанный электрод выполнен в виде электропроводящего заостренного стержня, а дополнительный электрод - в виде многовитковой металлической спирали.

Недостатком указанного устройства-прототипа является сложность узла, содержащего штуцер для подачи рабочего газа и заостренный электрод, наличие пробойных явлений в этом узле и узле дополнительного электрода, что приводит к нестабильности разряда и снижению предела обнаружения элементов примеси в веществе.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков: упрощение конструкции, повышение надежности чувствительности.

Указанная задача решается за счет того, что в известном устройстве для эмиссионного спектрального анализа, содержащем штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров излучения, оба из указанных электродов выполнены в виде металлических цилиндров, во внутреннюю полость которых введены штуцеры в виде керамических трубок для подачи и вывода смеси рабочего газа и вещества, а указанная горелка выполнена в виде керамической трубки, соединяющей оба электрода, в центре которой присоединен штуцер с оптическим окном или диафрагмой для вывода излучения, на котором расположен коаксиально третий заземленный кольцевой электрод.

На фиг.1 представлено схематическое изображение предлагаемого устройства, где:

1 - вводной штуцер,

2 - первый цилиндрический электрод,

3 - керамическая трубка,

4 - второй цилиндрический электрод,

5 - выводной штуцер,

6 - штуцер для вывода излучения,

7 - заземленный кольцевой электрод,

8 - оптическое окно или диафрагма.

Пример реализации изобретения

Предложенное устройство, изображенное на фиг.1, 2, реализовано следующим образом:

Рабочий газ (аргон) с исследуемым веществом в виде аэрозоля через вводной штуцер 1 из кварца и первый электрод 2 из латуни поступает через кварцевую трубку 3 ко второму электроду 4 из латуни и выводится через штуцер 5. При подаче ВЧ напряжения с частотой 13,33 МГц и мощностью до 300 Вт между электродами зажигается разряд. Атомы вещества образца попадают в горячую разрядную плазму, где за счет столкновений с электронами и атомами аргона периодически переводятся в возбужденное (ионизованное) состояние с последующей релаксацией в основное состояние. Испускаемое при этом оптическое (ионное) излучение выводится через штуцер 6 с электродом 7 через окно 8, собирается линзой и анализируется спектрометром. По длинам волн (соотношению заряда к массе) указанного излучения определяется элементный состав образца, а по интенсивности линий - количество данного элемента. На фиг.3 показан спектр воды с примесью кадмия Cd с концентрацией 10 мкг/л. Горизонтальная ось - длина волны оптического излучения в нанометрах, вертикальная ось - амплитуда сигнала с детектора. Предел детектирования по этому элементу составляет 0.4+-0.15 мкг/л, а предельно допустимая концентрация по гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевой воде, - 1 мкг/л [3]. Расход аргона 0.7 л/мин.

Литература

1. Томпсон М., Уолш Д.Н. Руководство по спектральному анализу с индуктивно-связанной плазмой. - Л.: Недра, 1988 г., с.16.

2. Патент РФ № 2252412, Бюл. № 14 от 20.05.2005 г.

3. СанПиН 2.1.4.1074-01.

Устройство для эмиссионного спектрального анализа, содержащее штуцер для подачи рабочего газа, плазменную горелку, плазмообразующий электрод, дополнительный электрод, ВЧ-генератор, выход которого соединен с указанными электродами, и анализатор спектров излучения, отличающееся тем, что оба из указанных электродов выполнены в виде горизонтально расположенных металлических цилиндров, во внутреннюю полость которых введены штуцеры в виде керамических трубок для подачи и вывода смеси рабочего газа и вещества, а указанная горелка выполнена в виде керамической трубки, соединяющей оба электрода, в центре которой присоединен штуцер с оптическим окном или диафрагмой для вывода излучения, на котором расположен коаксиально третий заземленный кольцевой электрод.