close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15070

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15070
(13) C1
(19)
G 01J 3/42 (2006.01)
СПОСОБ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО
ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА
(21) Номер заявки: a 20091478
(22) 2009.10.20
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие "Нуклон" (BY)
(72) Авторы: Бузук Александр Александрович; Курейчик Константин Петрович; Сидоренко Виктор Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие "Нуклон" (BY)
(56) SU 711441, 1980.
SU 1332155 A1, 1987.
SU 1018261 A, 1983.
US 2004223154 A1, 2004.
US 5886778 A, 1999.
BY 15070 C1 2011.12.30
(57)
Способ атомно-абсорбционного спектрального измерения концентрации вещества,
включающий подачу сформированного напряжения питания на лампу с полым катодом,
попеременное задание и стабилизацию токов лампы меньшей и большей амплитуды, пропускание излучения лампы сквозь слой атомных паров исследуемого вещества, измерение
интенсивности прошедшего через слой излучения и получение искомой концентрации
расчетным путем, отличающийся тем, что напряжение питания формируют в виде импульса напряжения, ток меньшей амплитуды задают и стабилизируют с момента достижения напряжения зажигания лампы на фронте нарастания указанного импульса, а ток
большей амплитуды задают и стабилизируют после задания тока меньшей амплитуды,
начиная с фронта нарастания указанного импульса и заканчивая на фронте его спада.
Фиг. 1
BY 15070 C1 2011.12.30
Изобретение относится к области атомно-абсорбционной спектрофотометрии и предназначено для использования в атомно-абсорбционном анализе и спектральном приборостроении.
Известен способ атомно-абсорбционных измерений концентрации элементов, согласно которому на лампу с полым катодом подают ток, превышающий паспортный в 1,5100 раз, пропускают полученное излучение через слой атомных паров и измеряют интенсивность полученного излучения в момент развития разряда и после его стабилизации,
после чего расчетным путем получают искомый результат [1].
Известен также способ атомно-абсорбционных измерений, согласно которому через
лампу с полым катодом попеременно задают и стабилизируют токи меньшей и большей
амплитуды, пропускают полученное излучение через слой атомных паров в атомизаторе,
измеряют интенсивность полученного излучения и расчетным путем получают искомый
результат. При этом разность коэффициентов атомного поглощения резонансных линий,
соответствующих указанным токам, изменяется от 2 до 10 раз [2].
Принципиальными недостатками данных способов являются как низкая чувствительность спектральных измерений, так и небольшой срок службы ламп с полым катодом.
Первый недостаток обусловлен неконтролируемым, зависящим от температуры обратным
током ключевых транзисторов, используемых в блоках питания ламп. Этот ток поддерживает тлеющий разряд в лампе, из-за чего перед полостью катода формируется облако
атомных паров, линия уширяется и коэффициент ее атомного поглощения снижается перед измерением излучения, соответствующего току малой амплитуды. Следовательно,
разность коэффициентов атомного поглощения, определенных при токах малой и большей амплитуды падает, что и приводит к снижению чувствительности спектральных измерений.
Второй недостаток обусловлен тем, что токи малой и большой амплитуды различаются в десятки раз, Например, ток небольшой амплитуды может составлять 5 мА, а ток
большой амплитуды может достигать 100 мА для лампы на Zn. Плотность тока в полом
катоде на единицу его площади возрастает, что и обусловливает малый срок службы. Экспериментально получено, что при токе 100 мА для лампы на Zn срок ее службы снижается
до 300-500 мА·час, что составляет всего лишь несколько дней.
Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности спектральных
измерений путем исключения уширения линии лампы с полым катодом при малых токах
при одновременном повышении срока службы лампы с полым катодом.
Поставленная задача достигается тем, что способ атомно-абсорбционного спектрального
измерения концентрации вещества включает подачу сформированного напряжения питания
на лампу с полым катодом, попеременное задание и стабилизацию токов лампы меньшей и
большей амплитуды, пропускание излучения лампы сквозь слой атомных паров исследуемого
вещества, измерение интенсивности прошедшего через слой излучения и получение искомой
концентрации расчетным путем. При этом напряжение питания формируют в виде импульса
напряжения, ток меньшей амплитуды задают и стабилизируют с момента достижения напряжения зажигания лампы на фронте нарастания указанного импульса, а ток большей амплитуды задают и стабилизируют после задания тока меньшей амплитуды, начиная с фронта
нарастания указанного импульса и заканчивая на фронте его спада.
На фиг. 1 изображен атомно-абсорбционный спектрофотометр, реализующий данный
способ.
На фиг. 2 изображены диаграммы работы спектрофотометра.
Предлагаемый способ реализует атомно-абсорбционный спектрофотометр (фиг. 1).
Спектрофотометр содержит оптически связанные лампу с полым катодом 1, осветительную систему 2, атомизатор 3, монохроматор 4, фотоприемник 5, который связан с устройством измерения и управления 6. Блок питания 7, формирующий импульс питающего
напряжения лампы 1, выполнен на основе трансформатора 8, первичная обмотка 9 которо2
BY 15070 C1 2011.12.30
го соединена с питающей сетью, а вторичная обмотка 10 нагружена на резистор 11, который связан с лампой 1 через диод 12, конденсатор 13 и диод 14. Через диод 15 часть
напряжения питания в виде однополярного импульса поступает на лампу 1.
Устройство измерения и управления 6 выполнено на основе микроконтроллера типа
Pic, который снабжен аналого-цифровым и цифроаналоговым преобразователем. Устройство формирует синхроимпульс СИ1, который поступает на вход блока 16, и задает ток
лампы 1. Блок импульсного питания 16 выполнен известным образом [1, 2].
Выход обмотки 10 через резисторы 17 и 18 связан с блоком 7. Амплитуда импульса на
выходе диода 17 должна несколько превышать напряжение горения лампы с полым катодом, т.е. должна быть порядка 250-280 В. Такое повышение напряжения питания связано с
ходом вольт-амперной характеристики тлеющего разряда в полом катоде - с ростом тока
напряжение падения на лампе растет.
Напряжение на выходе диода 14 должно быть не менее напряжения зажигания лампы,
т.е. 450-500 В.
Способ реализуется следующим образом.
Напряжение питания лампы в виде однополярных импульсов (фиг. 2, а) поступает на
лампу 1. Кроме того, импульсы питающего напряжения через резисторы 17 и 18, которые
выполняют роль делителя напряжения, поступают и на блок 6. Блок 6 измеряет их амплитуду. Одновременно через резистор 11 и диод 12 большее по величине напряжение поступает на конденсатор 13, который заряжается практически до 450-500 В. Блок 6 выдает
синхроимпульс СИ1 на стабилизатор тока 16 (фиг. 2, б) при достижении амплитуды импульса напряжения, равного напряжению горения лампы, т.е. равного 200-250 В. Поскольку конденсатор 12 заряжен до 450-500 В, лампа с полым катодом зажигается и через
нее проходит стабилизированный блоком 17 ток малой амплитуды. Резистор 11 ограничивает ток, потребляемый в момент зажигания лампы 2. Поскольку емкость конденсатора 12
мала, а ток заряда ограничен, то конденсатор разряжается до напряжения горения лампы.
Затем блок 6 увеличивает амплитуду синхроимпульса СИ1 (фиг. 2, в) так, что ток через лампу с полым катодом увеличивается и резонансная линия, излучаемая лампой, уширяется.
Блок 6 проводит измерение интенсивности излучения лампы с полым катодом в моменты времени t1 и t2, что соответствует разности коэффициентов атомного поглощения
2-10 раз.
После снижения напряжения до 200 В и менее лампа с полым катодом автоматически
гасится, концентрация атомов перед полостью катода за счет диффузии снижается.
Поскольку лампа с полым катодом перед подачей импульса тока малой амплитуды
погашена, плотность атомов перед полым катодом также снижена, резонансная линия в
момент подачи тока малой амплитуды уширена меньше, а коэффициент атомного поглощения ее больше по сравнению с прототипом. Соответственно, можно сохранить разность
коэффициентов атомного поглощения при меньшем значении большого тока.
Эксперимент показывает, что при частоте сети 50 Гц на входе блока 6, длительности
импульса тока меньшей амплитуды 1 мс, его амплитуде 5 мА, длительности тока большей
амплитуды 4 мс амплитуду большего тока можно снизить примерно до 50 мА, что соответствует увеличению срока службы не менее чем на 200-300 мА·час. Разность коэффициентов атомного поглощения в центре линии при этом более 2.
Длительности t1 и t2 подбирают экспериментально, так, чтобы напряжение на лампе в
конце длительности t2 было несколько, на 5-10 В больше напряжения, при котором лампа
гасится. Это требуется для стабилизации тока лампы.
3
BY 15070 C1 2011.12.30
Источники информации:
1. А.с. СССР 1188545. Спектральный способ определения концентрации веществ /
К.П.Курейчик, В.Л.Макаров., Н.В.Козловский и др. // Бюл. № 40. - 1985.
2. А.с. СССР 711441. Спектральный способ определения концентрации веществ /
С.В.Баранов, И.А.Земскова, Г.И.Сатарина и др. // Бюл. № 3. - 1980 (прототип).
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by15070, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа