Способ атомно-абсорбционного спектрального измерения концентрации вещества

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА(71) Заявитель Конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие Нуклон(72) Авторы Бузук Александр Александрович Курейчик Константин Петрович Сидоренко Виктор Николаевич Горных Владимир Андреевич(73) Патентообладатель Конструкторскотехнологическое республиканское унитарное предприятие Нуклон(57) Способ атомно-абсорбционного спектрального измерения концентрации вещества,включающий пропускание рабочего тока заданной величины через лампу с полым катодом синхронно с включением и выключением продольного магнитного поля в атомизаторе, пропускание излучения лампы сквозь слой атомных паров исследуемого вещества,измерение интенсивности прошедшего через слой излучения и получение искомой концентрации расчетным путем, отличающийся тем, что величину рабочего тока при включенном магнитном поле задают в 1,1-100 раз большей по сравнению с величиной рабочего тока при выключенном магнитном поле. Фиг. 1 Изобретение относится к области атомно-абсорбционной спектрофотометрии и предназначено для использования в атомно-абсорбционном анализе и спектральном приборостроении. Известны способы атомно-абсорбционных измерений концентраций элементов, согласно которым синхронно с включением и выключением магнитного поля в атомизаторе задают рабочий ток лампы с полым катодом, излучение лампы пропускают через атомизатор и измеряют его интенсивность, после чего расчетным путем определяют искомый результат 1, 2. 15072 1 2011.12.30 Также известен способ атомно-абсорбционного спектрального измерения концентрации вещества, включающий пропускание рабочего тока заданной величины через лампу с полым катодом синхронно с включением и выключением продольного магнитного поля в атомизаторе, пропускание излучения лампы сквозь слой атомных паров исследуемого вещества, измерение интенсивности прошедшего через слой излучения и получение искомой концентрации расчетным путем 3. Принципиальным недостатком данных способов является низкая чувствительность спектральных измерений, что обусловлено невозможностью посредством магнитного поля расщепить спектральную линию и сдвинуть ее по частоте так, чтобы ее крылья не поглощали резонансное излучение. Поэтому чувствительность атомно-абсорбционного анализа с использованием эффекта Зеемана ниже по сравнению с использованием дейтериевого корректора. Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности спектрального способа измерений концентраций элементов с использованием эффекта Зеемана за счет дополнительного уширения резонансной линии излучения лампы с полым катодом при включении магнитного поля. Поставленная задача достигается способом атомно-абсорбционного спектрального измерения концентрации вещества, который включает пропускание рабочего тока заданной величины через лампу с полым катодом синхронно с включением и выключением продольного магнитного поля в атомизаторе, пропускание излучения лампы сквозь слой атомных паров исследуемого вещества, измерение интенсивности прошедшего через слой излучения и получение искомой концентрации расчетным путем. При этом величину рабочего тока при включенном магнитном поле задают в 1,1-100 раз большей по сравнению с величиной рабочего тока при выключенном магнитном поле. На фиг. 1 изображен атомно-абсорбционный спектрофотометр, реализующий данный способ. На фиг. 2 изображены диаграммы работы спектрофотометра. На фиг. 3 изображены диаграммы уширения и расщепления резонансной линии при включенном магнитном поле. Спектрофотометр содержит оптически связанные лампу с полым катодом 1, осветительную систему 2, атомизатор 3, корректор Зеемана 4, монохроматор 5, фотоприемник 6,который связан с устройством измерения и управления 7. Блок питания лампы 8 связан с устройством 7, с которым связан и корректор Зеемана 4. Устройство измерения и управления 7 выполнено на основе микроконтроллера типа. Устройство формирует синхроимпульсы, управляющие корректором Зеемана 4(фиг. 2. а), и синхроимульсы, управляющие блоком питания лампы 8 (фиг. 2. б и фиг. 2. в). Способ реализуется следующим образом. Блок 7 периодически включает корректор Зеемана (фиг. 2. а), при этом продольное поле в графитовой кювете увеличивается, резонансная линия, излучаемая лампой, начинает расщепляться на две сигма-компоненты. Одновременно блок 7 через блок 8 задает повышенное от 1,1 до 100 раз значение тока через лампу с полым катодом, при этом резонансная линия, излучаемая лампой с полым катодом, начинает уширяться вплоть до самообращения (фиг. 3. а). Расщепленная линия (фиг. 3. б) имеет более узкие крылья по сравнению со прототипом (фиг. 3. в), из-за чего меньше поглощает излучение на основной длине волны. Повышение рабочего тока лампы с полым катодом в 1,1-100 раз по сравнению с током при выключенном магнитном поле, когда линия не расщеплена, обеспечивает требуемое уширение вплоть до самообращения. Выбирать ток меньше 1,1 раза тока при включенном магнитном поле не имеет смысла по причине отсутствия заметного уширения линии. 15072 1 2011.12.30 Выбирать ток больше 100 раз тока при включенном магнитном поле также не имеет смысла из-за быстрого старения лампы и ее разрушения. При выключенном магнитном поле блок 7 задает ток лампы, не превышающий паспортного режима, например для железа - 10 мА. Например, при токе в 500 мА коэффициент атомного поглощения в центре линии падает более чем в 3 раза, чего вполне достаточно для заявляемого способа. Блок 7 проводит измерение интенсивности излучения лампы с полым катодом при задании указанных токов синхронно с включением и выключением магнитного поля и определяет требуемое значение концентрации элементов по текущим результатам. Дополнительным положительным эффектом заявляемого способа является возможность снижения магнитной индукции в кювете примерно на 10 , на каждое увеличение тока лампы в два раза, что позволяет упростить блок питания корректора Зеемана (электромагнита). При индукции в 0,8 Тесла между полюсами электромагнита корректора Зеемана ток электромагнита может составлять десятки ампер. Изменение индукции на 0,1 Тесла приводит к снижению тока на 10 , что снижает потребляемую мощность корректором Зеемана. Перечисленные отличительные признаки не следуют очевидным образом из сегодняшних знаний в данной области науки и техники. Источники информации 1. Семейство атомно-абсорбционных спектрофотометров фирмы Перкин Эльмер с атомизатороми Зееман-корректором, 2000. 2. Спектрофотометр атомно-абсорбционный 700,, 2000. 3. Патент 2007705 1, 1994 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3