Горелка для пламенной спектрометрии

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 5 6 01 й 21/7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕ Я К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СС РЬЬ 1469394, кл. 6 01 й 21/72, 19Авторское свидетельство СС РМ 792085, кл. 6 01,3 3/10, 1978.(54) ГОРЕЛКА ДЛЯ ПЛАМЕННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ(57) Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использовано дляулучшения аналитических характеристипламенных спектрометров. Целью изобре С 86 С ится к области ского эмиссион го и атомно- может быть ис е геологиче гических и д улучшение а к пламенных с планого, луо- ольких, угих али- пектварительно смелью повышения окотемпературстранения проушения горелки кие трубки для х компоненто Известны горелки пред шанных газов в которых с це безопасности работы с выс ными пламенами. а также у скока пламени внутрь и рэзр установлены длинные тон пропускания газообразны охлаждаемые водой,в,Изобретение относ менно-спектрометриче атомно-эбсорбцион но ресцентного анализа и зовано при анализ биологических. эколо объектов, обеспечива тических характеристи рометров,о.,Ж ли 1 700450 А 1 тения является улучшение воспроизводимости результатов анализа, Горелка имеет полый корпус со штуцером для ввода горючей смеси и выступами, в которых выполнены каналы переменного сечения (с уменьшением к выходу) для подачи газообразных компонентов горючей смеси. Дополнительно в выступах выполнена система каналов для подачи окислителя, которая соединена с камерой, размещенной в корпусе и имеющей штуцер для независимой подачи окислителя. Диаметр выходного отверстия канала равен 0,25 - 0,5 диаметра его входного отверстия, Время работы до очистки составляет более 8 ч, воспроизводимость результатов анализа повышается в 2-3 раза. 3 ил табл, 1. Недостатки этих горелок - сложность и подача воды для охлаждения горелки,Известны горелки типа Меккера, в которых пламя предварительно смешанных газов формируется системой перфорированных или щелевых отверстий. Общим с изобретением признаком является наличие полого корпуса и каналов для подачи горючей смеси.Однако данные горелки имеют ряд недостатков: они сильно нагреваются от пламени, не обеспечивают необходимую безопасность работы, быстро засоряются частицами аэрозоля при работе с концентрированными растворами, что требует частой остановки работы и чистки каналов горелки, тем самым снижаются эксплуатационные характеристики устройства, 170045050 55 Известны горелки прямого потребления для плазменной спектрометрии, содержащие коаксиальные каналы длянезависимой подачи раствора пробы, окислителя и горючего к выходу горелки, где 5формируется диффузионное пламя.,Зти горелки обеспечивают лучшуюбезопасность, на не нашли широкого при, менения из-за большой нестабильностиработы. 10Известны горелки для пламеннойспектраметрии, содержащие на полам кор пусе прямоугольный выступ с прямоуголь, ,ной полостью внутри выступа и щелевымотверстием на середине поверхности выступа для формирования пламени. Зти го релки улучшают эксплуатационныехарактеристики по сравнению с горелкамиМеккера, однако конструктивно они малоотличаются ат последних и не дают сушественных преимуществ,Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является горелка дляпламенной спектраметрии, содержащая полый корпус с выступами, в которых выпалнены каналы для подачи газообразныхкомпонентов, соединенные входными отверсгиями с полостью корпуса. Выполнение каналов для подачи горючей смеси ввыступах малой массы обеспечивает более 30эффективное охлаждение горелки подаваемыми газами в смеси с аэрозолем. При этомуменьшается опасность проскока пламенивнутрь и разрушения горелки и камеры распылителя, отверстия горелки меньше засоряются частицами распыляемого аэрозоля,та требует меньше времени и усилий длячистки горелки и улучшает воспроизводимость результатов анализа.Недостатками известной горелки для 40пламенной спектрометрии являются неполное устранение возможноси проскока пламени внутрь и последующего взрыва, а также отлохсение в отверстиях горелки частиц аэрозоля. Зто связано с тем, что каналы для отверстйй в вьступах горелки имеют равный диаметр по длине канала, т,е, являются цллиндрическими. Для высокотемпературных пламен они должны иметь малый диаметр (от 1,мм и меньше). При столь малом диаметре каналов их отверстия. через 5-10 мин эксплуатации засоряются частицами аэрозоля, что сказывается на точности определения микооколичеств элементов, Исследования показали, что для, применяемых в пламенной спектрометрии расходов горючих газов известная горелка достаточно быстро засоряется, не может обеспечить полной безопасности работы и не исключает полностью возможность взрыва, чта ухудшает эксплуатационные характеристики горелки и увеличивает время на ее обслуживание.Целью изобретения является улучшение воспроизводимости результатов анализа и сокращение времени на обслуживание горелки.В горелке для пламенной спектрометрии, содержащей полый корпус с выступами, в которых выполнены каналы для подачи газообразных компонентов, соединенные входными отверстиями с полостью корпуса, диаметр поперечного сечения каналов монотонно уменьшается от входного отверстия к выходному, причем диаметр выходного отверстия составляет 0,25 - 0,5 диаметра входного отверстия, и в выступах корпуса дополнительно выполнены каналы для подачи окислителя, соединенные с камерой, размещенной в корпусе и имеющей штуцер для независимой подачи окислителя.Предлагаемая горелка отличается от из-. вестной тем, чта каналы в выступах выполнены переменного сечения, а диаметр отверстия канала монотонно уменьшается на выходе выступа и увеличивается в направлении полого корпуса горелки. Зто снижает влияние эффекта осаждения частиц аэрозоля на стенках канала, увеличивает время работы на приборе без необходимости чистки горелки и повышает точность определения микроколичеств элементов. Кроме того, в выступах дополнительно выполнена система бтверстий (каналы) для подачи окислителя, а соединенная с этой системой камера размещена в полом корпусе и имеет штуцер для независимой подачи окислителя. Дополнительные элементы позволяют реализовать комбинированную горелку, предназначенную как для низкотемпературныхтэк и для высокотемпературных пламен. При этом обеспечивается полная безопасность работы в связи с независимой системой подачи окислителя.На фиг, 1 схематически изображена предлагаемая горелка; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг, 3 - то же, вид сверху.Палый корпус 1 имеет выступ 2, в котором выполнены каналы. Каналы 3 имеют переменное (например, коническое) сечение, их диаметр монотонно уменьшается на выходе (по течению горючей смеси) л увеличивается на входе 4 при соединении с полым корпусом 1 горелки. Дополнительно в выступе 2 выполнена система каналов 5, которая соединена с камерой 6, играющей роль перепускного звена и имеющей штуцер 7 для независимой подачи окислителя, подсоединяемый к источнику окислителя. На ка 1700450мере смесителя и распылителя горелка устанавливается с помощью переходника 8.Горелка работает следующим образом,Горелку устанавливают на корпус камеры смесителя и распылителя, причем отверстие для ввода компонентов горючей смеси совпадает с соответствующим отверстием камеры, Горючая смесь для образования низкотемпературного пламени, например воздух-ацетилен, в смеси с аэрозолем пробы проходит через полость горелки и поступает в каналы, выполненные в выступах. На выходе каналов смесь газов и аэрозоля пробы воспламеняется и образует пламя, В случае анализа трудноатомизируемых элементов и необходимости работы с высокотемпературными пламенами, например динитроксид ацетилен, дополнительно через штуцер 7 в камеру б и систему каналов 5 подают окислитель для формирования высокотемпературного пламени и одновременно увеличивают расход горючего через каналы 3 подачи горючего и аэрозоля пробы, Наблюдают эмиссию, абсорбцию или флюоресценцию элементов в пламени,Изготовлены горелки из титана с использованием аргоно-дуговой, сварки. Высота выступа составляет 10 мм, длина - 100 мм, диаметр корпуса горелки - 20 мм, а длина 110 мм, 8 выступе выполняют 50 отверстий, образующих сквозные каналы с выходом в полость корпуса горелки, располагая их вблизи центра выступа. Диаметр отверстий нэ конце выступа, формирующих пламя, составляет 1,2 мм, а на противоположном входной конце канала - 1,8; 24: 4,8;5,0 мм, Кроме того, в выступах просверливают две продольные камеры диаметром 3 - 4 мм симметрично оси основных каналов и две системы по 50 отверстий диаметром 1 мм, симметричных основным отверстиям на выходе выступов и соединенных с камерами, Камеры соединены со штуцером для подачи окислителя.Горелки устанавливают на лабораторный пламенный спектрометр для эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений элементов,Характеристики предлагаемой горелки по сравнению с известной даны в таблице.5 10 15 20 25 30 При работе с пламенем воздух-ацетилен горелка обеспечивает высокую чувствительность и воспроизводимость измерений для микроколичеств элементов, превосходящую показатели известной в 2 - 3 раза при определении щелочных металлов, цветных металлов, При этом сохраняется практически полная безопасность работы, устраняется возможность проскока пламени и разрушения системы атомизации, Отверстия горелки практически не забиваются частицами аэрозоля, что позволяет продлить время эксплуатации до чистки до 60,5 ч. по сравнению с 8 ч в известной, Кроме -ого, время затрачиваемое на чистку горелки, сокращается в 5-10 раз. При работе с высоко- температурным пламенем через штуцер 7 подают дополнительно окислитель и увели.ивают расход ацетилена в основном канале, Предлагаемая горелка в таком случае обеспечивает измерения микроколичеств элементов с воспраизводимостью 5 10 мкг/л, э известная горелка - 2 10 мкг/л для трудноатомизируемых в пламени элементов, таких как алюминий, ванадий, молибден и др. Исследования показали, что оптимальные соотнощения диаметров выходного и входного отверстий в каналах составляет 0,25-0,50 (таблица),Оормула изобретения 35 40 45 50 Горелка для пламенной спектрометрии, содержащая польй кОрпус с выступами, в которых выполнены каналы для подачи газообразных компонентов, соединенные входными отверстиями с полостью корпуса, и штуцер для ввода горючей смеси в полость корпуса, о т л и ч а ю щ а я с я тел, что, с целью улучшения воспроизводимости результатов анализа, диаметр поперечного сечения канала монотонно уменьшается от входного отверстия к выходному, причем диаметр выходного отверстия составляет 0,25-0,5 диаметра входного отверстия, и в выступах корпуса дополнительно выполнены каналы для подачи окислителя, соединенные с камерой, размещенной в корпусе и имеющей штуцер для независимой подачи окислителя., ул,Гагарина, 10 Производственно-издательский комбиндт "Патент", г, Ужго аказ 4463 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5