Устройство для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей

Область техники
Полезная модель относится к устройству для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей, как определено в преамбуле независимого пункта 1 формулы полезной модели.
Атомная/оптическая эмиссионная спектроскопия является способом измерения присутствия или количества элемента в образце. С помощью источника электромагнитной энергии, например лазера, в образце создается плазма, и электроны в элементе возбуждаются и переходят на более высокий уровень, а когда электроны опускаются назад на более низкий уровень, они испускают фотоны на характеристической длине волны. Свет, т.е. фотоны, испущенные плазмой, принимаются и анализируются в спектроскопической системе. Длина волны пропорциональна разности энергий между возбужденным состоянием и состоянием более низкого уровня. Измеренная интенсивность пропорциональна концентрации измеренного элемента в плазме, атомным параметрам измеренного перехода, включая вероятность перехода и энергию возбужденного состояния, а также параметру плазмы, включая плотность электронов и температуру.
Атомная/оптическая эмиссионная спектроскопия может, например, быть использована для измерения присутствия или количества элемента/элементов в потоке образца жидкости.
Один из вариантов устройства для атомной/оптической эмиссионной спектроскопии описан в документе WO 2015/082752.
Проблема с оптической эмиссионной спектроскопией жидкостей заключается в том, что плазма заставляет частицы отрываться от поверхности потока образца в полусферическом образовании, т.е. по направлению к источнику электромагнитной энергии и по направлению к спектроскопической системе. Чем больше используемая электромагнитная энергия, тем больше частиц отрывается от поверхности потока образца. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы продувать газ на поверхность потока образца до по меньшей мере частичного отрывания частиц от поверхности потока образца. Проблема с продувкой газа на поверхность потока состоит, однако, в том, что на поверхности потока образца образуются волны от продуваемого газа, и продуваемый газ заставляет поверхность потока образца вибрировать.
В настоящей полезной модели для решения упомянутых проблем предлагается помещать защитный экран достаточно близко к поверхности вертикального стабилизатора (т.е. на определенном расстоянии) и выполнение отверстия в защитном экране с достаточно малым диаметром (т.е. с определенными размерами). Таким образом, спектроскопическая система может быть защищена от частиц, отрывающихся от поверхности потока образца.
Цель полезной модели
Целью полезной модели является разработка устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей, которое решает вышеуказанные проблемы.
Краткое описание полезной модели
Устройство для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей согласно полезной модели характеризуется признаками независимого пункта 1 формулы полезной модели.
Предпочтительные варианты осуществления устройства определены в зависимых пунктах формулы полезной модели.
Целью защитного экрана может быть защита источника электромагнитной энергии и спектроскопической системы от жидкости потока образца жидкости.
Список чертежей
Далее полезная модель будет описана более подробно со ссылками на чертежи, на которых
Фиг. 1 представляет частично первый вариант осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг. 2 представляет частично второй вариант осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг. 3 представляет частично третий вариант осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг.4 представляет вид сбоку в разрезе детали варианта осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг. 5 представляет вид сбоку в разрезе детали варианта осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг. 6 представляет вид сбоку в разрезе детали варианта осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей,
Фиг. 7 представляет вариант осуществления устройства для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей.
Подробное описание
Полезная модель относится к устройству для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей.
Устройство может быть устройством с оптическим эмиссионным спектрометром с индуктивно связанной плазмой (Inductively Coupled Plasma optical emission spectrometer) (ICP-OES) или устройством с дуговым искровым оптическим эмиссионным спектрометром (Arc spark OES).
Далее будут описаны более подробно устройство для оптической эмиссионной спектроскопии жидкостей и некоторые варианты осуществления и модификации устройства.
Устройство содержит проточную ячейку 2, выполненную с возможностью принимать и выпускать поток 1 образца жидкости, так что поток 1 образца жидкости протекает через проточную ячейку 2.
Устройство содержит источник 4 электромагнитной энергии для подачи электромагнитной энергии 3 на поверхность 5 потока 1 образца жидкости, который протекает через проточную ячейку 2, для индуцирования плазмы 6 в потоке 1 образца жидкости, который протекает через проточную ячейку 2.
Устройство содержит спектроскопическую систему 9, имеющую спектрометр 8 для приема света 7, испущенного плазмой 6, и для анализа света 7, испущенного плазмой 6.
Устройство содержит защитный экран 10 между потоком 1 образца жидкости, который протекает через проточную ячейку 2, и спектрометром 8 спектроскопической системы 9, так что формируется промежуток между защитным экраном 10 и потоком 1 образца жидкости, который протекает через проточную ячейку 2.
Защитный экран 10 имеет отверстие 11, которое позволяет свету 7, испущенному плазмой 6, проходить через защитный экран 10.
Защитный экран 10 может иметь первую сторону 12, которая обращена к потоку 1 образца жидкости, протекающему через проточную ячейку 2. Диаметр отверстия 11 на первой стороне 12 защитного экрана 10 может быть от 4 до 9 мм, предпочтительно от 5 до 7 мм, например приблизительно 6 мм.
Защитный экран 10 может иметь вторую сторону 13, которая отвернута от потока 1 образца жидкости, протекающего через проточную ячейку 2.
Первая сторона 12 может быть плоской, и вторая сторона 13 может быть плоской, и первая сторона 12 и вторая сторона 13 могут быть параллельными.
Проточная ячейка 2 может содержать поверхность 14 вертикального стабилизатора, которая обращена к защитному экрану 10, и горизонтальное расстояние между первой стороной 12 защитного экрана 10 и поверхностью 14 вертикального стабилизатора составляет между 20 и 40 мм, предпочтительно между 25 и 35 мм, например 28 мм.
Поверхность 14 вертикального стабилизатора и первая сторона 12 защитного экрана 10, которая обращена к потоку 1 образца жидкости, протекающему через проточную ячейку 2, могут быть параллельными. Расстояние между первой стороной 12 и второй стороной 13 может быть, например, между 0,5 и 20 мм.
Устройство может содержать средство 16 для газовой продувки, выполненное с возможностью продувать газ 15 на вторую сторону 13 защитного экрана 10. Средство 16 для газовой продувки может быть выполнено с возможностью продувать газ 15 на вторую сторону 13 защитного экрана 10 таким образом, что газ 15 проходит через отверстие 11 в защитном экране 10.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может иметь коническую или конусообразную конфигурацию, которая сужается по направлению к первой стороне 12 защитного экрана 10, как показано на фиг. 5. Диаметр отверстия 11 на первой стороне 12 защитного экрана 10 может быть от 4 до 9 мм, предпочтительно от 5 до 7 мм, например приблизительно 6 мм. Внутренняя поверхность отверстия 11 может быть наклонена под углом В от 5 до 15° по отношению к центральной оси А отверстия 11.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может иметь круглое поперечное сечение и цилиндрическую конфигурацию, как показано на фиг. 4.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может иметь круглое поперечное сечение и диаметр от 4 до 9 мм, предпочтительно от 5 до 7 мм, например приблизительно 6 мм.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может иметь по меньшей мере частично форму параболического конуса.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может иметь по меньшей мере частично форму гиперболического конуса.
Защитный экран 10 может состоять из полимера, такого как политетрафторэтилен (PFTE).
Источник 4 электромагнитной энергии и спектрометр 8 спектроскопической системы 9 могут быть отделены от проточной ячейки 2 посредством окна 21, и защитный экран 10 может быть предусмотрен между образцом жидкости и окном 21, как показано на фиг. 1 и 3.
Спектрометр 8 спектроскопической системы 9 может быть отделен от проточной ячейки 2 посредством окна 21, и защитный экран 10 может быть предусмотрен между образцом жидкости и окном 21, как показано на фиг. 2.
Устройство может быть выполнено с возможностью пропускать свет 7, испущенный плазмой 6, в спектрометр 8 спектроскопической системы 9 в газе.
Устройство может быть выполнено с возможностью пропускать свет 7, испущенный плазмой 6, в спектрометр 8 спектроскопической системы 9 в вакууме.
Устройство может быть выполнено с возможностью пропускать свет 7, испущенный плазмой 6, в спектрометр 8 спектроскопической системы 9 без использования оптических волокон.
Источником 4 электромагнитной энергии является любое из следующего: лазер, такой как лазер Nd:YAG, как на фиг. 2, и дуговой искровой генератор, как на фиг. 2.
Устройство может содержать, как показано на фиг. 1 и 2, трубку, выполненную с возможностью пропускать поток 22 жидкости, причем трубка 17 имеет наклонный участок 18 трубки, при этом трубка 17 ограничивает канал потока для потока 22 жидкости, и устройство может содержать разделительный элемент 20, расположенный в выпускном отверстии 19 в наклонном участке 18 трубки 17 для отделения части потока 22 жидкости, протекающей в наклонном участке 18 трубки 17, для формирования потока 1 образца жидкости, причем проточная ячейка находится в соединении по текучей среде с разделительным элементом 20.
Устройство может содержать, как показано на фиг. 3, трубку 17, выполненную с возможностью пропускать поток 22 жидкости, причем трубка 17 имеет наклонный участок 18 трубки, при этом трубка 17 ограничивает канал потока для потока 22 жидкости, выпускное отверстие 19 в наклонном участке 18 трубки 17 и вертикальный экранный элемент 23 в выпускном отверстии 19 в наклонном участке 18 трубки 17. В таком случае поток 22 жидкости сформирован для его направления на вертикальный экранный элемент 23 из выпускного отверстия 19 в наклонном участке 18 трубки 17 для формирования потока 1 образца жидкости, и вертикальный экранный элемент 23 выполнен с возможностью пропускать поток 1 образца жидкости вдоль вертикального экранного элемента 23 в проточную ячейку 2.
Отверстие 11 в защитном экране 10 может быть выполнено с возможностью обеспечивать прохождение электромагнитной энергии 3, генерируемой источником 4 электромагнитной энергии, через защитный экран 10.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что, поскольку технология развивается, базовая идея полезной модели может быть реализована различными путями. Следовательно, полезная модель и варианты ее осуществления не ограничены вышеприведенными примерами, но могут изменяться в рамках формулы полезной модели.