измерительный датчик для портативного анализатора оптической эмиссии

Формула изобретения

Измерительный датчик для портативного анализатора оптической эмиссии, предусматривающий диспергирование оптической эмиссии в спектр, содержащий дифракционную решетку, выполненную с диспергирующим и фокусирующим элементами и оптически связанную с детектором эмиссии, отличающийся тем, что в качестве дифракционной решетки он содержит плоскую полевую решетку, предназначенную для создания спектра и фокусировки спектра на детектор эмиссии, при этом детектор образован одним или несколькими детекторными элементами, расположенными на прямой линии в одной и той же плоской поверхности, и предназначен для изображения созданного спектра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительному датчику для портативного анализатора, использующего оптическое излучение, в котором оптическое излучение разлагают на спектр за счет применения решеточных спектрографов.

Оптическое излучение используют для анализа проводящих образцов различных металлов. При этом способе создают электрический разряд между образцом и зондирующим электродом. При разряде испаряется некоторая часть материала из поверхности образца, и атомы этого материала возбуждаются и ионизируются, образуя плазму. Каждый элемент испускает определенный спектр. Содержание каждого элемента в образце может быть определено за счет изменения испускаемого материалом спектра.

Известен измерительный датчик для портативного анализатора оптической эмиссии, предусматривающий диспергирование оптической эмиссии в спектр, содержащий дифракционную решетку, выполненную с диспергирующим и фокусирующим элементами и оптически связанную с детектором эмиссии.

В современных портативных оптических эмиссионных анализаторах свет рассеивается в спектр за счет применения изогнутой решетки, которая позволяет сфокусировать спектр на круговую орбиту. Свет передается от объекта измерения в спектрограф посредством светового кабеля. Спектральные линии измеряют за счет применения отдельных фотоумножительных трубок. Однако, такие устройства не является портативными.

Анализаторы, применяющие оптическую эмиссию, также могут использовать призмовый спектрограф, за счет чего спектр рассеивается. Измерение осуществляется посредством линейного детектора. В этом случае можно даже говорить о портативности, но применимость спектрографа сильно ограничена нелинейной и зависящей от температуры дисперсий.

Задачей данного изобретения является устранение некоторых из недостатков известных устройств и создание усовершенствованного датчика, пригодного для портативного анализатора, причем этот датчик используется вместе с оптической эмиссией, оптическая эмиссия может разлагаться на спектр с помощью спектрографа, основанного на применении решетки.

Технический результат согласно изобретению достигается за счет того, что измерительный датчик для портативного анализатора оптической эмиссии в качестве дифракционной решетки имеет плоскую полевую решетку, предназначенную для создания спектра и фокусировки спектра на детектор эмиссии, при этом детектор образован одним или несколькими детекторными элементами, расположенными на прямой линии в одной и той же плоской поверхности, и предназначен для изображения созданного спектра.

В измерительном датчике по изобретению создают электрический разряд между исследуемым образцом и электродом, при этом разряде с поверхности образца испаряется материал, Атомы, отделенные от образца, возбуждаются и ионизируются и, таким образом, элементы, входящие в образец, излучают определенный спектр. Спектр образца измеряют посредством измерительного датчика по данному изобретению.

Измерительный датчик по данному изобретению содержит по меньшей мере одну рассеивающую и фокусирующую составляющую. Рассеивающие и фокусирующие свойства могут заключаться либо в одной составляющей, либо в отдельных составляющих. Когда эти свойства заключаются в одной и той же составляющей, в устройстве по изобретению используется плоская полевая решетка, которая рассеивает свет на спектр и фокусирует его на детектор. Когда эти свойства содержатся в отдельных составляющих, свет, испускаемый образцом, отражается с помощью вогнутого зеркала на решетку, а затем рассеянный этой решеткой спектр фокусируется на детектор с помощью другого вогнутого зеркала.

Измерительный датчик по изобретению также содержит детектор, пригодный для определения спектра, причем этот детектор составлен из детекторных элементов, подходящих для измерения спектра. Эти элементы располагают вдоль линии на той же самой поверхности так, чтобы они образовывали линейный детектор, который далее соединен с анализатором и печатающим устройством.

За счет применения измерительного датчика по данному изобретению можно производить анализ спектра, у которого самая короткая длина волны составляет около 180 нм. Таким образом, изобретение может использоваться для исследования элементов с легкой молярной массой и оно может применяться, например для определения содержания угля в стали.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение предпочтительного варианта реализации изобретения; на фиг. 2 схематическое изображение другого предпочтительного изобретения; на фиг. 3 схематическое изображение предпочтительного варианта изобретения, отличного от примеров, показанных на фиг. 1 и 2.

Измерительный датчик для портативного анализатора оптической эмиссии, предусматривающий диспергирование оптической эмиссии в спектр, согласно фиг. 1 3 содержит дифракционную решетку, выполненную с диспергирующим и фокусирующим элементами и оптически связанную с детектором эмиссии, при этом в качестве дифракционной решетки применяется плоская полевая решетка, предназначенная для создания спектра и фокусировки спектра на детектор эмиссии, причем детектор образован одним или несколькими детекторными элементами, расположенными на прямой линии в одной и той же плоской поверхности, и предназначен для изображения созданного спектра.

В соответствии с фиг. 1, между электродом 1, который может быть выполнен, например, из меди, вольфрама или серебра, и образцом 2 в газовом промежутке 3 создают электрический разряд. В газовом промежутке 3 может содержаться какой-либо благородный газ, смесь благородного газа и водорода и/или воздуха. С помощью электрического разряда отделяют материал от образца и создают в газовом промежутке 3 плазму, в которой каждый элемент испускает определенный спектр. В измерительном датчике 4 по изобретению свет, излученный плазмой, проходит через колимматор и/или по кабелю 5 на зеркало 6, а далее через прорезь 7 на плоскую полевую решетку 8. Таким образом, плоская полевая решетка 8 служит и как рассеивающая и как фокусирующая компонента. Затем плоская полевая решетка 8 поводит спектр на линейный детектор 9. Содержание различных элементов в образце 2 определяют на основании спектра, измеренного на линейном детекторе 9, посредством широко известной технологии.

В примере, показанном на фиг. 2, плоская полевая решетка 8 заменена устройством, содержащим решетку и по меньшей мере одно вогнутое зеркало. Теперь рассеяние и фокусирование сосредоточены в отдельных компонентах измерительного датчика 4 по изобретению. Как показано на фиг. 2, свет, излученный плазмой, проходит через зеркало 6 и прорезь 7 на вогнутое зеркало 10, а далее на решетку 8. Рассеянный решеткой 8 спектр фокусируется посредством другого вогнутого зеркала 11, а полученное от него излучение направляется на линейный детектор 9. Содержание различных элементов в образце определяют на основании спектра, измеренного с помощью линейного детектора 9 таким же способом, как и в примере, показанном на фиг. 1.

Изобретение может успешно применяться также с использованием устройства, показанного на фиг. 3, где вогнутые зеркала 10 и 11, показанные на фиг. 2, объединены, образуя одно вогнутое зеркало 12. В остальном пример на фиг. 3 соответствует примеру на фиг. 2.