Многоканальное фотоэлектрическое устройство

Многоканальное фотоэлектрическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистииеских

Реотублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву= (22) Заявлено 11.01.77 (21) 2444044/18-25 с присоединением заявкиЯ—

Государственный комитет

СССР оо делам нзобреиннй н открытнн (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79. (72) Авторы изобретения

И. И. Трилесник и В. Д. Романова (7!) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к оптической эмис— сионной спектроскопии и может быть использовано для экспресс-анализа металлов, сплавов и неметаллических соединений в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

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

Каждый фотоприемник связан с соответствующим интегрирующим конденсатором, эти конденсаторы последовательно подключаются к входу измерительного прибора.

Наиболее близким по технической сущности является многоканальное фотоэлектрическое устройство, содержащее полихроматор, фотоприемники, установленные на выходе полихроматора, блок интегрирующих конденсаторов, подключенный к выходам фотоприемников через формирователь, измерительный прибор, связанный с блоком интегрирующих конденсаторов через коммутатор и блок калибровочных ячеек, и программный блок с цепями управления формирователя и коммутатором (2).

Основной недостаток прототипа и других известных устройств аналогичного назначения заключается в том, что они не обеспечивают высокую точность анализа многокомпонентных структур, для которых интенсивность аналитических сигналов некоторых компонентов зависит не только от их концентрации, но и от степени и характера их взаимодействия с другими компонентами в источнике возбуждения спектра. В этом случае нарушается однозначная зависимость между концентрацией данного анализируемого элемента и напряжением на соответствующем интегрирующем конденсаторе, что приводит к значительным систематическимм ошибкам.

В известных устройствах учет междуэлементных влияний осуществляется разбиением нелинейного градиуровочного графика на несколько линейных участков, т. е. за счет использования нескольких аналитических программ с различной настройкой калибровочных ячеек. Однако, поскольку связь между содержанием анализируемого эле661263 мента и напряжением на соответствующем интегрирующем конденсаторе неоднозначна, это увеличение аналигитических программ во многих случаях не может уменьшить погрешности определения концентрации до требуемого уровня, особенно в случае анализа" сложных веществ.

Целью изобретения является пОвышение точности эмиссионного спектрального анализа веществ сложного состава за счет использования нескольких аналитических сигналов; соответствующих интенсивностям линий атомов взаимодействующих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное фотоэлектрическое устройство, содержащее полихроматор, фотоприемники, установленные на выходе полихроматора, блок интегрирующих конденсаторов, подключенный к выходам фотопрйемников через формирователь, измерительный прибор; связанный с блоком интегрирующих конденсаторов, через коммутатор и блок калибровочных ячеек, и программный блок с цепями управления формирователем и коммутатором, в него введены множительный блок и однополюсный многопозиционный переключатель, последовательно включенные между коммутатором и блоком калибровочных ячеек, а также вторичный накопитель, подключенный к выходу блока калибровочных ячеек к входу измерительного прибора, при этом программный блок дополнительно снабжен цепями управления переключателем.и вторичным накопителем.

Благодаря введению перечисленных новых блоков и цепей в многоканальном фотоэлектрическом устройстве напряжения на вторичном накопителе, по которым определяется содержание анализируемых элементов, зависят от интенсивности излучения не только линии анализируемого элемента, но и линий элементов, оказывающих существен= ное влияние на излучение атомов данного элемента. Это позволяет полнее и точнее учесть процессы, протекающие в плазме разряда и за счет этого повысить точность анализа.

На чертеже показана прийт ййиальная схема устройства.

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

= поверхностй йолихроматора. Количество фо=топрЪемйиков определяется кОличеством спектральных линий, используемых для анализа, и лежит обычно в пределах от 10 до 40. Выход каждого фотоприемника 3 свя-зан е одним из интегрирующих конденсаторов 4 и блока 5 формирователь 6, содержащий набор-первичных интегрирующих конденсаторов, входной коммутатор для поочередного подключения каждого первичного

= "койденсатора к соответствующему 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 на пример, на операционных усилителях, последовательно включены однополюсной многопозиционный переключатель 9 и блок 10 калибровочных ячеек 11. Количество калибровочных ячеек, т. е. количество позиций переключателя 9, зависит во-первых, от количества элементов, анализируемых в одной программе, а во-вторых, от количества элементов, оказывающих влияние на характе15 ристики анализируемых элементов.

Калибровочные ячейки 11 представляют собой регулируемые потенциометрические делители, настраиваемые предварительно ro данным анализа эталонных образцов.

К выходу блока 10 подключен вторичный накопитель 12, выполненный в простейшем случае на основе конденсатора 13. Вторичный накопитель связан также со входом измерительного прибора 14, например цифрового вольтметра, к кбторому может быть подключен блок 15 регистрации. В устройстве имеется также программный блок 16, содержащий цепь 17 управления формирова10 телем 6, цепь 18 управления коммутатором 7, цепь 19 управления переключателем 9, цепь

20 управления вторичным накопителем 12, т. е. цепь подключения или отключения це30 пи 21 разряда конденсатора 13.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от пробы (образца) разлагается полихроматором 1 в спектр, причем узкие

35 участки спектра в области линий анализируемых элементов выводятся на фотоприемники 3. В результате на первичных конденсаторах формирователя 6 накапливается заряд; пропорциональный интенсивности излучения в соответствующем спектральном

4о интервале. По командам цепи 17 управления программного блока 16 формирователь 6 последовательно подключается к интегрирующим конденсаторам 4 блока 5 и к соответствующим первичным конденсаторам, в результате каждый из этих конденсаторов

45 заряжается до напряжения, зависящего от интенсивности излучения соответствующей линии.

Для определения содержания заданного элемента коммутатор 7 по командам цепи

17 управления программного блока 16 подключает к входу множительного блока 8 не только интегрирующий конденсатор, соответствующий. линии данного элемента, но и конденсаторы, соответствующие линиям тех элементов, которые оказывают сущест55 венное влияние на интенсивность излучения анализируемого элемента. Интегрирующие конденсаторы 4 подключаются к множительному блоку 8 по одному или попарно. В последнем случае сигнал на его выходе про661263

5 порционален произведению напряжений на подключенных конденсаторах. Выбор формы подключений конденсаторов 4 (последовательного или попарного) зависит от характера и сил взаимодействия соответствующих элементов в плазме разряда и от сложности состава пробы и других факторов.

Переключатель 9, срабатывающий по командам цепи 19 управления программного блока 16, одновременно с коммутатором 7 каждый раз подключает к выходу множительного блока соответствующую калибровочную ячейку 11 блока 10. С выхода всех используемых ячеек 11 сигналы поступают на общий вторичный накопитель 12, связанный с измерительным прибором 14. В результате 15 сигнал на входе прибора равен сумме сигналов, снимаемых с калибровочных ячеек 11, т. е. представляет собой требуемую функцию интенсивности излучения нескольких спектральных линий различных элементов, включая анализируемый. Таким образом, при

20 соответствующем выборе используемых интегрирующих конденсаторов 4 и калибровочных ячеек 11 заявляемое устройство позволяет учесть влияние других компонентов на излучение атомов анлизируемого элемента для различных вариантов взаимодействия компонентов в плазме разряда.

После подключения к множительному блоку 8 всех конденсаторов 4, используемых для анализа одного элемента, по команде цепи 20 управления программного бло- ЗО ка 16 производится разряд вторичного накопителя 12, т. е. сброс отсчета прибора 14.

В результате устройство готово к анализу содержания 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, Cr 279,2нм, Мп 293,3нм, Fe 271,4 нм точность оценки содержания хро- 4р ма с учетом только аналитического сигнала по линии Nn 293,3 нм повышается в 6 раз.

Точность определения содержания Ni повышается в этом случае в 2 раза. Повышение точности анализа, достигаемое с помощью заявляемого устройства, позволяет расши- 45 рить диапазон концентраций компонентов, определяемых в одном режиме работы.

Тем самым обеспечивается возможность анализа нескольких марок сплавов без перестройки программного блока и блака калибровочных ячеек.

Помимо изображенного на чертеже возможны другие варианты реализации заявляемого устройства. Например, количество интегрирующих конденсаторов 4 может быть выбрано равным не общему-количеству спектральных линий, а количеству линий, используемых для анализа одного элемента. В этом случае при переходе к анализу следующего элемента, т. е. одновременно с разрядог вторичного накопителя необходимо осуществлять разряд тех интегрирующих конденсаторов 4, которые не используются при анализе этого элемента.

Формула изобретения

Многоканальное фотоэлектрическое устройство, содержащее полихроматор, фотоприемники, установленные на выходе полихроматора, блок интегрирующих конденсаторов, подключенный к выходам фотоприемников через формирователь, измерительный прибор, связанный с блоком интегрирующих конденсаторов через коммутатор и блок калибровочных ячеек, и программный блок с цепями управления формирователем и коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности анализа веществ сложного состава за счет одновременного использования нескольких аналитических сигналов, соответствующих интенсивностям линии атомов взаимодейтсвующих элементов, в него введены множительный блок и однополюсной многопозиционный переключатель, последовательно включенные между коммутатором и блоком калибровочных ячеек, а также вторичный накопитель, подключенный к выходу блока калиброванных ячеек и входу измерительного прибора, при этом программный блок снабжен цепями управления переключателем и вторичным накопителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3537796, кл. 356 †, 1970.

2. Трилесник И. И. Автоматизация эмиссионного спектрального анализа с помощью многоканальных фотоэлектрических установок-квантометров. Журнал прикладной спектроскопии. т. 16, № 1, с. 168 †1, рис. 3.

661963

Составитель. Субочев

Редактор А. Абрамов Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Заказ 2425/36 Тираж 765 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЙП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4