Пламенный фотометрический анализатор. (Рис. 48) [50]

Использует в своей работе явление э\м эмиссии, создаваемой атомами возбужденных элементов. Для возбуждения атомов элементов используется энергия пламени. Воздух, горючий газ и ан. газ или жидкость непрерывно подаются в анализатор через регуляторы расхода. Жидкость при подаче должна превращаться в аэрозоль. В камере 4 в горелке 5 создается пламя, а воздух подается через рассекатель потока 10. Поступающие в пламя атомы ан. элемента возбуждаются, излучают э\м волны и переходят в стационарное состояние. Э\м эмиссия от пламени через окно 6 и фильтр 7 направляется в фотоэлектрический умножитель 8. Последний преобразует излучение в электрический сигнал, который записывается и измеряется потенциометром 9. Длина волны и фильтр 7 выбираются так, чтобы при наличии атомов нескольких элементов их спектры излучений не перекрывались. Пламенный фотометрический анализатор обеспечивает измерение концентрации 80 элементов таблицы Менделеева, когда их концентрация составляет 10-3 – 10-5 мг/л. Класс точности: 1-2. Сигнал определяется формулой: I = acb, где: а и b постоянный коэффициент и степень; c – концентрация; I – интенсивность излучения.

Атомный абсорбционный анализатор. (Рис. 49) [51]

Принцип действия основан на поглощении э\м излучения возбужденными атомами. В рассматриваемом приборе возбуждение осуществляется за счет энергии пламени. Спектры поглощения возбужденных атомов в большинстве случаев совпадают с их спектрами излучения. В этих приборах имеется возможность выбирать интенсивность э\м излучения, которым облучается пламя. Из источника 11 через оптическую систему 12 пламя просвечивается лучом света, а часть не поглощенного излучения попадает через светофильтр в фотоэлектронный умножитель. В камере 4 в горелке 5 создается пламя, а воздух подается через рассекатель потока 10. Поступающие в пламя атомы ан. элемента возбуждаются, излучают э\м волны и переходят в стационарное состояние. Э\м эмиссия от пламени через окно 6 и фильтр 7 направляется в фотоэлектрический умножитель 8. Последний преобразует излучение в электрический сигнал, который записывается и измеряется потенциометром 9. Возможность выбора интенсивности излучения обеспечивает увеличение чувствительности измерений на 2-3 порядка. Такие анализаторы способны измерить концентрацию элементов 10-4 – 10-8 мг/л.

Хемилюминесцентные анализаторы. (Рис. 50) [52]

В их работе используется явление люминесценции, которым сопровождаются химические реакции. Хемилюминесцентные анализаторы используются для контроля концентрации озона и окислов азота, когда их содержание соответствует предельно допустимым концентрациям. Рис. а). Анализатор используется для измерения концентрации озона в разных газах, например в воздухе. Ан. газ через стабилизатор расхода 6 подается в камеру 1. Параллельно через стабилизатор расхода 7 из газового баллона 8 подается с постоянным расходом этилен (C2H4). В камере 1 этилен вступает в химическую реакцию с молекулами озона (О3) и в результате образуются озониды и одновременно происходит люминесценция. Её интенсивность тем больше, чем больше концентрация озона в ан. газе. Возникающее э\м излучение через окно 2 направляется в фотоэлектронный умножитель 3, который преобразует это излучение в электрический сигнал. Этот сигнал дополнительно усиливается электронным усилителем 4, а результат измерения отображается на аналоговом или цифровом вольтметре 5. Диапазоны: 0-0,05 мг/м3; 0-1,5 мг/м3. Класс точности: 20. Рис. б). Анализатор окиси азота (NO). Все элементы, включая цифру 7, идентичны в схеме а). Ан. воздух, содержащий окислы азота, поступает в два канала. В верхнем канале он очищается от окисла азота в устройстве 10 за счет адсорбции, а затем, через регулятор расхода, поступает в озонатор, где часть кислорода в воздухе преобразуется в озон. Параллельно, по нижнему каналу, воздух подается в камеру 1. В камере, за счет реакции окиси азота (активное вещество) вступает в реакцию с молекулами озона. В результате возникает возбуждение молекул NO2, которые, переходя в стационарное состояние, излучают электромагнитные волны, т.е. люминесцируют. Диапазон измерений: 0-0,25 мг/м3; 0-7,5 мг/м3. Δ=20. Рис. в). Анализатор окислов азота, позволяющий получить полную информацию об их концентрациях. Это комплекс из 2х анализаторов окисла азота (рис.б), идентичных по конструкции. Анализатор 2 обеспечивает получение информации о концентрации окиси азота (NO), а для получения информации о концентрации двуокиси азота (NO2), используется дополнительный конвертер 1, в котором двуокиси азота каталитическим путем превращаются в окись азота. В результате в анализатор 3 окиси азота, идентичный анализатору 2, поступает суммарное соединение окиси азота (концентрация окиси азота, имеющегося в газе + концентрация, образовавшаяся за счет разложения двуокиси). Сигналы анализаторов 2 и 3 поступают в вычислительное устройство 4, которое формирует на выходе 3 сигнала: сигнал о концентрации окиси азота (NO), сигнал о суммарной концентрации окислов азота и сигнал о концентрации двуокиси азота (NO2), определяемый как разность первых двух сигналов. Классы точности: 1-й и 2- сигналы: 20, 3-й сигнал: 30. Диапазоны: 0-0,25 мг/м3; 0-7,5 мг/м3.

Фотоэлектронный умножитель. (Рис. 51) [53]

В работе применяется два физических закона: фотоэлектронная эмиссия и вторичная электронная эмиссия. Прибор представляет собой электронную лампу. Из внутренней полости выкачен воздух и остаточное давление = 10-7 – 10-8 мм рт. столба. Фотопоток попадает в ФЭУ 3 через окно 1, причем он направляется на фотокатод 2. Под действием энергии квантов э\м излучения из фотокатода вылетают электроны. Во внутренней полости ФЭУ также расположены диноды 6 и анод 7. Между динодами, с помощью источника питания 8 и делительного резистора R, создается разность потенциалов. Под действием этой разности потенциалов происходит ускорение электронов при помощи вторичной электронной эмиссии. На один попадающий на динод электрон выбивается от 3 до 10 вторичных электронов. На втором диноде явление повторяется, но уже с большим числом поступающих к нему электронов. Число динодов в ФЭУ может составлять 20-25 штук, поэтому к аноду 7 поступает приблизительно 106-107 электронов на один первичный электрон. Это характеризует коэффициент усиления ФЭУ. Анодный ток измеряется по падению напряжения на R, усиливается и регистрируется. ФЭУ является наиболее чувствительным приемником э\м излучения.

Флуоресцентный анализатор. (Рис. 52) [54]

Принцип действия основан на возникновении момента под действием ультрафиолетового излучения. В данном анализаторе излучение от ультрафиолетовой лампы 6 через кварцево- оптическую систему 5 направляется к кювете 1, снабженной кварцевыми окнами 2 и 3 и окном из обычного стекла 4. При освещении молекул ан. газа ультрафиолетовым излучением, возникает люминесценция. Фотопоток люминесценции посылается через 4 в ФЭУ 7, электронный усилитель 8 и вольтметр 9. Такие анализаторы используются для контроля микроконцентраций SO2. Диапазоны измерений: 0 – 0,5 мг/м3; 0 – 50 мг/м3 . Δ = 20.