распылитель пробы

Формула изобретения

РАСПЫЛИТЕЛЬ ПРОБЫ, включающий цилиндрический корпус, первый торец которого выполнен полусферическим, распылительную трубку, трубку ввода пробы и внутреннюю конденсационную трубку, при этом корпус снабжен выходной трубкой и сливной трубкой, расположенной вблизи первого полусферического торца корпуса, внутренняя конденсационная трубка установлена соосно с корпусом так, что ее открытый первый торец расположен вблизи сливной трубки, при этом выходная трубка и сливная трубка расположены по разные стороны от оси корпуса, а оси выходной трубки,сливной трубки, распылительной трубки и трубки ввода пробы расположены в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что в распылитель дополнительно введена трубка подачи транспортирующего газа, при этом внутренняя конденсационная трубка имеет цилиндрическую форму, второй торец внутренней конденсационной трубки выполнен заглушенным, причем в нем соосно с корпусом закреплена трубка подачи транспортирующего газа, трубка ввода пробы и распылительная трубка расположены перпендикулярно оси корпуса по разные стороны от нее, причем распылительная трубка установлена соосно с трубкой ввода пробы с зазором между распылительным концом распылительной трубки и выходным концом трубки ввода, центр зазора расположен на оси корпуса вблизи выходного отверстия трубки подачи транспортирующего газа, трубка ввода пробы и выходная трубка размещены с одной стороны относительно оси корпуса, второй торец корпуса неразборно и герметично соединен с внутренней конденсационной трубкой вблизи мест расположения трубки ввода пробы и распылительной трубки, а расстояние от оси выходной трубки до плоскости соединения корпуса и внутренней конденсационной трубки составляет (0,2 0,5) L, где L длина внутренней конденсационной трубки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для смешения жидкости с газом и их распыления для использования в эмиссионном спектральном анализе с индуктивно-связанной плазмой.

Известно устройство для диспрегирования жидкости газом, состоящее из трубки с локальным выступом и расположенным за ним инжектором пробы.

Известен также распылитель Бабингтона, достаточно широко использующийся в спектральном анализе и состоящий из корпуса с внутренней полостью и выходным отверстием, соосно которому расположена трубка ввода распыляющего газа, один конец которой расположен в отверстии желоба, одним концом соединенного с трубкой ввода пробы, а другим концом со сливным отверстием.

Прототипом изобретения является распылитель пробы с двойной трубой, состоящий из цилиндрического корпуса с выходной трубкой и трубкой слива, расположенной у полусферической боковой стенки корпуса, внутренней конусообразной трубы, установленной на подставке соосно с корпусом, причем расширяющийся конец внутренней конусообразной трубы расположен в районе трубки слива, другим концом цилиндрический корпус установлен в держателе, имеющем воронкообразную полость, ось которой совпадает с осью корпуса, а с внешней стороны держателя в узкую часть воронкообразной полости соосно установлены трубка подачи пробы и трубка транспортирующего потока.

В результате исследования параметров потока аэрозоля, получаемого с помощью прототипа, были установлены следующие особенности работы распылителя и его недостатки.

Нестабильность потока получаемого аэрозоля. Причинами ее появления являются, во-первых, механическое соединение корпуса с держателем за счет трения. При этом возможна различная установка корпуса и держателя относительно друг друга, в результате чего возможно неполное попадание распыляемой пробы во внутреннюю конусообразную трубу и, как следствие, изменение параметров аэрозоля после каждой разборки распылителя. Во-вторых, неравномерность потока вызывается неоптимальным расположением выходной трубки вблизи держателя и возникновением вследствие этого турбулентностей и локальных искажений потока в районе выходного отверстия. Причем место расположения выходного отверстия зависит от диаметра внутренней трубы в месте его расположения и расстояния от нее до внешнего корпуса. В-третьих, неравномерность потока обусловлена формированием неодинаковых по размеру капель аэрозоля по всей длине конусообразной трубки.

Невозможность регулировки пребывания частиц исследуемого аэрозоля в плазме и оптимизации условий возбуждения линий анализируемых элементов. Если эту регулировку в прототипе проводить за счет изменения скорости распыляющего потока, то резко ухудшаются параметры получаемого аэрозоля: его плотность, равномерность, величина капель.

Нетехнологичность конструкции. Она обусловлена более высокими требованиями к изготовлению конусообразной трубки, сложностью ее крепления в цилиндрическом корпусе.

Основной технической результат от использования изобретения заключается в повышении стабильности формируемого аэрозоля. Дополнительный технический результат заключается в упрощении конструкции распылителя и повышении технологичности его изготовления. Второй дополнительный технический результат заключается в обеспечении возможности регулировки времени пребывания частиц аэрозоля в плазме без ухудшения параметров потока аэрозоля.

Эти технические результаты достигаются тем, что распылитель пробы, состоящий из цилиндрического корпуса с выходной трубкой и сливной трубкой, расположенной у полусферической боковой поверхности корпуса, распылительной трубки, трубки ввода пробы и внутренней конденсационной трубки, расположенной соосно с цилиндрическим корпусом, причем открытый конец внутренней конденсационной трубки расположен в районе сливной трубки, оси выходной трубки, трубки слива, трубки ввода пробы и распылительной трубки находятся в вертикальной плоскости, а выходная трубка и сливная трубка расположены на противоположных сторонах цилиндрического корпуса, распылительный конец распылительной трубки имеет полусферическую форму с капиллярным отверстием в центре полусферы, дополнительно содержит трубку транспортирующего потока, причем внутренняя конденсационная трубка имеет цилиндрическую форму, другой конец которой имеет боковую стенку, в которой соосно с цилиндрическим корпусом закреплена трубка транспортирующего потока, трубка ввода пробы и распылительная трубка установлены соосно и перпендикулярно оси корпуса, между распылительным концом распылительной трубки и выходным концом трубки ввода пробы имеется зазор, центр которого находится на оси корпуса вблизи выходного отверстия трубки транспортирующего потока, другой конец цилиндрического корпуса неразборно и герметически соединен с внутренней конденсационной трубкой в месте расположения трубки ввода пробы и распылительной трубки, а расстояние от оси выходной трубки до плоскости соединения корпуса и внутренней конденсационной трубки составляет 0,2-0,5 длины внутренней конденсационной трубки.

Сущность изобретения заключается в разработке распылителя пробы, состоящего из собственно распылителя, включающего трубку ввода пробы, распылительную трубку и трубку транспортирующего потока, и распылительной камеры, образованной цилиндрическим корпусом и внутренней конденсационной трубкой, объединенных в едином сварном блоке, при этом внутренняя конденсационная трубка выполнена в виде цилиндра. Сущность изобретения заключается также в выборе места расположения выходной трубки и во введении трубки транспортирующего потока, определенным образом ориентированной относительно распылительной трубки и трубки ввода пробы.

На чертеже схематично изображен распылитель пробы.

Распылитель пробы имеет цилиндрический корпус 1 с выходной 2 и сливной 3 трубками. Сливная трубка 3 расположена у полусферической боковой поверхности 4 цилиндрического корпуса. Внутренняя конденсационная трубка 5 имеет цилиндрическую форму и соосно приварена к цилиндрическому корпусу, причем открытый конец внутренней конденсационной трубки расположен в районе сливной трубки, а другой конец трубки 5 имеет торцовую поверхность. Трубка 6 ввода пробы, распылительная трубка 7 и трубка 8 транспортирующего потока укреплены в корпусе трубки 5 так, что их оси, а также оси выходной трубки и сливной трубки находятся в одной вертикальной плоскости. Выходная трубка 2 и трубка 6 ввода пробы находятся сверху по отношению соответственно к сливной трубке 3 и распылительной трубке 7. Распылительный конец распылительной трубки 7 имеет капиллярное отверстие, между которым и выходным концом трубки ввода пробы имеется зазор, середина которого совпадает с осью корпуса 1, внутренней цилиндрической трубки 7 и осью трубки 8 транспортирующего потока, установленной в торцовой поверхности трубки 5.

Был изготовлен и испытан опытный экземпляр распылителя со следующими геометрическими размерами: диаметр корпуса 50 мм, диаметр внутренней конденсационной трубки 35 мм, диаметр выходной трубки 6 мм, диаметр сливной трубки 11 мм, диаметр трубки подачи пробы 6 мм, диаметр трубки транспортирующего потока 6 мм, величина отверстия в полусфере распылительной трубки менее 0,15 мм, диаметр распылительной трубки 6 мм, общая длина внутренней конденсационной трубки 130 мм, расстояние от среза внутренней конденсационной трубки до полусферы корпуса 20 мм, расстояние от плоскости сварки корпуса и внутренней трубки до торцовой стенки внутренней трубки 50 мм, местоположение выходной трубки менялось по отношению к плоскости сварки трубок от 10 до 60 мм. Корпус и трубки были изготовлены из плавленого кварца.

Распылитель используется следующим образом.

Образование аэрозоля из жидкой пробы осуществляется в зазоре между трубкой 6 подачи пробы и распылительной трубкой 7 под воздействием потока газа из малого отверстия в рабочем конце распылительной трубки. Ввиду малости отверстий в полусфере расход газа в распылительной трубке мал и составляет не более 0,3 л/мин. Перемещение образованного аэрозоля осуществляется под воздействием транспортирующего потока газа из трубки 8, причем изменением расхода транспортирующего газа возможно регулирование времени пребывания частиц исследуемого аэрозоля в плазме, обеспечивая тем самым возможность оптимизации условий возбуждения спектральных линий анализируемых элементов.

Кроме того, наличие транспортирующего потока позволяет независимо от включения распыляющего потока с пробой формировать центральный канал в плазменном тороиде. При этом достигается сокращение времени переходных процессов при включении распыляющего потока с пробой, так как основной поток газа уже сформирован и его параметры стабильны. Суммарный расход газа из-за малости величины распыляющего потока не более обычного транспортно-распыляющего потока в устройстве-прототипе. Стабилизация потока исследуемого аэрозоля с помощью самостоятельного транспортного потока позволила повысить стабильность излучения линий исследуемых элементов и уменьшить относительную среднеквадратическую погрешность излучения в 1,5-2 раза.

Во внутренней трубке 5 и в зазоре между ней и корпусом осуществляется формирование однородного по размерам капель аэрозоля, крупные капли осаждаются на стенках, и осуществляется их слив через трубку 3.

При изменении положения выходной трубки стабильность и эффективность распыления оставались практически постоянными на расстоянии 0,2-0,5 длины внутренней трубки от распыляющей системы. Выполнение распылителя неразборным, отсутствие необходимости юстировки положения трубок подачи пробы, распылительной и транспортирующего потока приводят к отсутствию дрейфа параметров и лучшей воспроизводимости результатов. Среднее квадратическое отклонение воспроизводимости результатов (относительное значение) составляет для разработанного распылителя 0,2-0,5; для прототипа 0,2-0,6; для распылителя Бабингтона 1-1,5, что подтверждает приведенный вывод.

Выполнение внутренней трубки цилиндрической и исключение стойки-опоры для ее установки повышает технологичность изготовления распылителя.

Таким образом, из рассмотрения конструкции распылителя, особенностей его работы и результатов эксперимента видно, что ожидаемый технический результат достигается.