КОМПЛЕКС ДЛЯ АТОМНОГО ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Полезная модель относится к области металлургии и машиностроения, предназначена для определения химического состава сплавов.
Наиболее близким решением к предлагаемому техническому решению является вакуумный фотоэлектрический спектрометр семейства Polyvac- Polyvac E983, включающий в себя вакуум-камеру, контактирующую с вакуумным насосом, состоящую из корпуса, с закрепленной в его стенке линзой, в котором закреплены жесткая рама с прикрепленным к ней устройством, содержащим входную щель напротив линзы корпуса спектрометра, и дифракционная решетка на оси линзы и входной щели на круге Роуланда, прикрепленная к жесткой раме; блок информационного анализа и управления, регулирующий работу источника возбуждения спектра, координирующий работу блока возбуждения спектра, взаимодействующего с печью для очистки аргона и, через световод, с вакуум-камерой спектрометра и с источником возбуждения спектра [1].
Недостатком данной конструкции является постепенная потеря первоначальных характеристик: снижаются качество осуществления дисперсии спектрометром и его чувствительность к слабому аналитическому сигналу исследуемых химических элементов сплава; теряется концентрационная чувствительность спектральных линий химических элементов в коротковолновой области спектра, снижается чувствительность фотоэлектронных умножителей устройства, происходит помутнение зеркал.
Эти изменения приводят к потере точности результатов спектрального анализа. Вследствие этого получение достоверных результатов спектрального
анализа требует дополнительного времени для проведения повторных анализов, что крайне затруднительно в условиях непрерывного производства.
Технической задачей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков.
Указанная задача достигается тем, что в полезной модели на круге Роуланда напротив дифракционной решетки установлен многоканальный анализатор эмиссионных спектров (далее - МАЭС), представляющий собой сборку линеек из фотодиодов, взаимодействующий с блоком информационного анализа и управления, регистрирующим полный спектр излучения, преобразующим его в информацию о процентном соотношении химических элементов исследуемого образца и координирующим работу источника возбуждения спектра и блока возбуждения спектра; в вакуум-камере спектрометра между линзой и входной щелью, - закреплена металлическая шторка; в световод встроена втулка; между вакуум-камерой и вакуумным насосом имеется ловушка паров масла.
На фиг.1 - комплекс для атомного эмиссионного спектрального анализа, общий вид;
на фиг.2 - вакуум-камера комплекса для атомного эмиссионного спектрального анализа, детальный чертеж.
Комплекс для атомного эмиссионного спектрального анализа, включает в себя вакуум-камеру 1 (фиг.1), контактирующую с вакуумным насосом 2, обеспечивающим вакуум в вакуум-камере 1, через ловушку паров масла 3, не позволяющую парам масла из вакуумного насоса 2 проникать в вакуум-камеру 1. Вакуум-камера 1 состоит из корпуса 4 со встроенной в него линзой 5 (фиг.2); в корпусе 4 закреплены жесткая рама 6 с прикрепленным к ней устройством, содержащим входную щель 7 напротив линзы 5 корпуса 4, и с прикрепленной к раме 6 дифракционной решеткой 8 на оси линзы 5 и входной щели 7; причем, в вакуум-камере 1 спектрометра между линзой
5 и входной щелью 7, размещена металлическая шторка 9 для регулирования времени попадания светового потока, поступающего через входную щель 7 и дифракционную решетку 8 на МАЭС 10, установленный на круге Роуланда 11 жесткой рамы 6 вакуум-камеры 1 напротив дифракционной решетки 8, представляющий собой сборку линеек 12 из фотодиодов, взаимодействующий с блоком информационного анализа и управления 13, регистрирующим полный спектр излучения исследуемого сплава, преобразующим его в информацию о процентном соотношении химических элементов исследуемого образца и координирующим работу источника возбуждения спектра 14 и блока возбуждения спектра 15, контактирующего с печью для очистки аргона 18 и, через световод 16, содержащий встроенную втулку 17, для ограничения светового потока, - с вакуум-камерой 1.
Комплекс для атомного эмиссионного спектрального анализа работает следующим образом.
Анализируемый образец сплава закрепляется в блоке возбуждения спектра 15, обдуваемом изнутри очищенным аргоном, поступающим из печи для очистки аргона 18. Анализ образца происходит за счет возбуждения участка его поверхности в результате воздействия на него электрического разряда, создаваемого источником возбуждения спектра 14. Возбужденные атомы металла испаряются с поверхности образца и создают облако разряда. Излучение от источника излучения 19, инициируемое разрядом, после прохождения по световоду 16, с ослаблением интенсивности излучения за счет втулки 17, встроенной в световод 16, попадает через линзу 5, закрепленную в стенке корпуса вакуум-камеры 4, фокусирующую световой поток, и далее через находящееся на одной оси с линзой 5 устройство, содержащее входную щель 7, во время открытия металлической шторки 9, закрепленной между линзой 5 и входной щелью 7, - на дифракционную решетку 8, закрепленную на жесткой раме 6.
Необходимость ослабления излучения за счет втулки 17, встроенной в световод 16, вызвана невозможностью регистрации атомно-эмиссионного спектра из-за сильного светового сигнала дугового разряда, создаваемого необходимым режимом работы источника возбуждения спектра 14. Необходимость регулирования времени поступления светового потока на дифракционную решетку 8 с помощью металлической шторки 9, закрепленной между линзой 5 и входной щелью 7, вызвана целью повышения точности измерения светового потока многоканальным анализатором эмиссионных спектров 10.
Дифракционная решетка 8 осуществляет дисперсию поступающего светового потока. Разделенный по длинам волн световой поток от дифракционной решетки 8 направляется на МАЭС 10, представляющий собой сборку из линеек 12, состоящих из фотодиодов. Полный спектр излучения записывается, обрабатывается и преобразуется в информацию о процентном соотношении химических элементов исследуемого образца в блоке информационного анализа и управления 13. В то же время блок информационного анализа и управления 13 координирует работу источника возбуждения спектра 14 и блока возбуждения спектра 15.
Для сохранения работоспособности узлов вакуум-камеры 1, между вакуумным насосом 2, создающим вакуум в вакуум-камере 1 спектрометра, и вакуум-камерой 1 спектрометра размещена ловушка паров масла 3, не позволяющая парам масла из вакуумного насоса 2 проникать в вакуум-камеру 1 спектрометра.
Полезная модель «Комплекс для атомного эмиссионного спектрального анализа» позволяет не только устранить недостатки работы спектрометра Polyvac E983, проявляющиеся в результате длительной и интенсивной эксплуатации (необратимые потери первоначальных характеристик: снижаются качество осуществления дисперсии спектрометром и его чувствительность к слабому аналитическому сигналу исследуемых химических элементов сплава; теряется концентрационная чувствительность спектральных линий химических элементов в коротковолновой области спектра; теряется точность результатов
спектрального анализа; увеличивается время для получения достоверных результатов спектрального анализа, что крайне затруднительно в условиях непрерывного производства), но и расширить возможности комплекса для спектрального анализа:
- возможность регистрации полного спектра излучения анализируемого образца и выбор любых аналитических линий определяемых химических элементов;
- возможность осуществления спектрального анализа других сплавов - в том числе цветных на основе меди, алюминия, цинка.
Источник информации, принятый во внимание при составлении заявки:
1. Инструкция по эксплуатации электрометров Поливак Е980 и Е982, Hilger Analytical, Westwood, Margate, Kent CT9 4JL, 11-1985.