Атомно-абсорбционный способ определения концентраций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 20.10,81 (21) 3348690/18-25с присоединением заявки ЙВ -Дата опубликования описания 150383(72) Авторыизобретения В.С.Ямщиков, С.В.Баранов, Б.Д.Грачев и Е.М.Рукин Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторскийинститут "Цветметавтоматика" и Московскийордена Трудового Красного Знамени горный институтИзобретение относится к технике аналитического контроля веществ и спектральному анализу и может быть "использовано в средствах атомноабсорбционной спектроскопии для экспресс - анализа технологических продуктов на предприятиях различных отраслей народного хозяйства; цветной и черной металлургии, химии, гео. логии, медицине и других.Известен атомно-абсорбционный способ определения концентраций, заключающийся в том, что интенсивность резонансного излучения измеряют дважды - до атомизации анализируемой пробы и в момент ее атомизации, при этом определяют разность двух отсчетов,1) .Этот способ не обладает высокой точностью, так как он не предусматривает учета погрешностей измерений, обусловленных нестабильностью иятенсивности источника излучения, изменением параметров Фотоприемного и измерительного устройства и т.п.Наиболее близким к предлагаемому является способ., использованный в атомно-абсорбциониом анализаторе иСпектр", заключающийся в последовательном измерении аналитических сигналов в режимах ихолостая проба"и "анализируемая проба" с последую. -щим нормированием измеряемых величин 21,Данный способ не обладает достаточной точностью, так как не предусматривает непрерывной коррекции 10 дрейфа измеряемого сигнала. Крометого, указанные выше способы необладают высоким быстродействием,так как измерения производят поокончании времени установления 1 переходного процесса, обусловленноговводом анализируемой пробы в зонуатомизации и т.п. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия при атомно-абсорбционных измерениях,Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу атомно-абсорбционного определения концентраций, включающему последовательное изме рение аналитических сигналов в режимах "холостая проба" и ианализируемая проба" с последующим нормированием измеряемых величин, режим "анализируемая проба" осуществляют ЗО в течение заданных нормированныхпромежутков времени вещества, удовлетворяющих условию: Т,7 Т,ТрФ - ъ 3ст 5где Т - постоянная времени дрейфаизмеряемого сигнала;Т - постоянная времени норминоРрования;Т - постоянная времени установления переходного процессапри вводе анализируемойпробы.На .Фиг. 1 изображена блок-схемаустройства, реализующего данный способ; на фиг, 2 - изменения сигналовво времени, поясняющие существо способа,Блок-схема состоит иэ спектральной лампы 1, атомизатора 2, монохроматора 3 и последовательно соединенных - Фотоэлектронного у ножителя 4, иэмерительного устройства 5, устройства нормирования б, приэтом выход устройства 5 соединен с,регистратором 7, а выход устройства 25нормирования б подключен к спектральной лампе 1.Способ реализуется следующим обрЮзом.В атомизаторе 4 производят атомизацию холостой пробы, при этом резонансное излучение спектральнойлампы 1, не испытывая поглощения взоне атомизации 2, пройдя монохроматор 3, попадает на .Фотоэлектронныйумножи=ель 4, где преобразовываетсяв пропорциональный электрический сигнал еИзмерительное устройство 5 осуществляет аналоговую обработку аналитического сигнала: усилие, синхрон-.ное детектирование, смещение уровняи т.п.С выхода устройства 5 сигнал поступает на регистратор 7 и на входустройства нормирования 8, которое, 45управляя током спектральной лампы,непрерывно поддерживает сигнал навыходе устройства 5 на нулевом уровне. В момент ввода анализируемой пробЫ, удовлетворяющий условию Т Ч50(например: импульсный нагрев, автоматическая подача раствора в атомизатори т.п.) пРоцеос образования поглощающего слоя опережает процесс нормирования сигнала. Это приводит к тому, 55что сигнал, регистрируемый устройством 7, имеет форму пика, амплитудакоторого пропорциональна концентрациианализируемого вещества. Дрейф измеряемого сигнала, обусловленный нестабильностью излучения спектральнойлампы, изменением параметров Фотоприемного и измерительного устройствмедленноменяющаяся во времени мультипликативная помеха, характеризующаясяпостоянной времени дрейфа Тдр (как пра.65 вило Т ) 10 сек) . Для обеспечения точной коррекции дрейфа измеряемогосигнала время операции нормирования выбирают иэ условия ТР = 2-3 Тно т.е. Т = 3-5 С. Достаточно высокая скорость ввода анализируемого вещества в зону .атомизации создает условия; при которых процесс образования поглощающего слоя, характеризующийся временем установления Т , длится не более 1 с, т.е Т Т, . При соблюдении перечисленнйх вьйае условий измеряемый сигнал в момент образования поглощающего слоя имеет форму пика (см, фиг, 2). Форма обусловлена одновременным действием двух конкурирующих факторов: отклонение измеря. емого сигнала от заданного уровня за счет поглощения резонансного излучения атомами анализируемого вещества: сведение к заданному уровню сигнала в процессе его нормирования.Ввод анализируемого вещества в зону атомизации, удовлетворяющий условию Т 7 ТТ, , может произвОдиться различным образом; при этом точная информация о концентрации содержится в амплитуде пика измеряемого сигнала. В частности, при пламенной атомизации измеряемый сигнал в процессе образования поглощающего слоя можно описать выражениемЦ- А(1- 1 ) (1).(см.фиг.2) .где А - амплитуда полного отклоненияпропорциональная концентрации анализируемого вещества;о. - коэффициент, определяющийскорость переходного процесса;время.Измеряемый сигнал в процессе нормирования изменяется по закону11 = А(2) (см.фиг. 2) .где Й - коэффициент, характеризующийскорость операции нормирования.Решая совместно уравнение 1 и 2,определяют в общем виде Тн,уЕ(о/Й)(см. Фиг. 2), При фиксированном с.,что физически означает воспроизводимость условий ввода анализируемоговещества, и фиксированном Я (т,е.установленной постоянной времени нормирования) решение имеет вид Т =сопз 1. Подставляя значение Т,влюбое из уравнений 1 или 2 получаем,что значение амплитуды пика пропорционально амплитуде полного отклонения А т.е. концентрации анализируемого вещества. Из приведенныхвыае математических выражений видно,что полезная информация о концентрации анализируемого вещества содержится в амплитуде пика измеряемого сигнала,,ВНЖПИ Заказ 1853/50 Тираж 871 писнов иал ППП фПатвнт",г,ужгород,ул.Проект Таким образом, предлагаемый спо- соб позволяет производить точное измерение концентраций при наличии муль-. типликативногЬ дрейфа измеряемого сиг нала. Повышение быстродействия измерения определяется тем, что оно .5 производится на переходном процессе, в то время, как в:.известных способах, его осуществляют в установившемся режиме.Полученные результаты измерения Ю могут быть использованы, как в исследовательских целях, так и при массовом экспресс"анализе технологических продуктов горноперерабатывакщих предприятий, предприятий цветной и черной металлургии, химической промышленности и др. Использование способа в средствах аналитического контроля дает возможность оперативно получать точную информацию о составе и качестве технологических продуктов что, в свою очередь, позволяет оптимиэйровать технологический процесс. Атомно-абсорбционный способ определения концентраций, включающий последовательное измерение аналитических сигналов в режимах "холостаяпроба" и фаналиэируемая проба" Ю последующим нормированием измеряезыхвеличин, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности и быстродействия, режим "анализируемая проба" осуществляют в те."чение заданных нормированньпс промежутков времени, удовлетворяющих усло.вию" -3,Ъ:где Т; - постоянная времени нормирования;Т - постоянная времени установления переходного процесса при вводе анализируемой пробы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прайс В. Аналитическая атомноабсорбционная спектроскопии. И.