Проточная реакционная камера для исследования хемилюминесценции

.sая ..„,1мо .а

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик п 1699406

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Залвлено 140377 (21) 2464352/18-25 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки ¹

G 01 И 21/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2511.79. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания . 253.1?9 (53) УДК 543.42. .421 (088.8) (72) Автор изобретения

A.À.Ìèíàåâ (71) Заявитель (54) ПРОТОЧНАЯ РЕАКЦИОННАЯ КАМЕРА

ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХЕИИЛИМИНЕСЦЕНЦИИ

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в особенности к конструкциям проточных реакционных камер и кювет, применяемых в фотометрических, биолюминесцентных измереI ниях, в частности, для непрерывного экспресс-анализа морской воды на содержание в ней окисляющих веществ (растворенного кислорода, перекиси, органических перекисей) .

Известны кюветы и реакционные камеры для исследования биолюминесцентных, хемилюминесцентных и других реакций газов или жидкостей. Например, для проведения хемилюминесцентных реакций газовых смесей 1 используется хемилюминесцентная реакционная камера, в которой исследуемый газ и реагент соединяются у одного края реакционной камеры, имеющей форму диска, образуя газовую смесь (1).

Эта смесь проходит через реакционную камеру в плоскости, параллельной светопроэрачному элементу, который является одной из стенок реакционной камеры. Выпускное отверстие реакционной камеры расположено диаметрально противоположно впускному отверстию.

Воспроизведение нужной степени смешения исследуемого газа и реагента обеспечивается их ламинарным режимом прохождения в рабочей объеме реакционной камеры.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является проточная реакционная камера для исследования хемилюминесценции, содержащая корпус с входным и выход,ным отверстиями, сквозной канал, светопроэрачные диски, ограничивающие канал с двух сторон (2) .

Эта камера пригодна для измерений при условии сохранения ламинарного режима прохода через рабочую полость исследуемой смеси и не может обеспечить достаточно высокую скорость и интенсивность хемилюминесцентной реакции. В случае увеличения скорости протекания исследуемой жидкости и реагента с целью ускорения анализа реакционная смесь будет удаляться иэ рабочего объема камеры гораздо раньше, чем в ней в полной мере. разовьется хемилюминесцентная реакция. Большое несоответствие между минимальным объемом исследуемого вещества и максимальной площадью контакта компонентов реакционной смеси и самой смеси в целом с чувствительным элементом детектора приводит 99408 к неоправданно большому расходу дорогостоящего реагента, Кроме того, конструкция камеры не разборная, а это затруднит удаление осадка в ниде наналета на стенках рабочего объема камеры при длительной ее эксплуатации. Хемилюминесцентная реакция .в жидкостях нсегда сопровождается выделением труднорастноримого осадка конечных продуктов реакции что в итоге ведет к понижению чувствительности измерительной систе>ы в целом.

20

Целью изобретения является повышение эффектинности работы камеры.

Для достижения этого проточная реакционная камера для исследования хемилюминесценции снабжена расположенными одна над другой решетками с параллельными прорезями, соединенными последовательно одна с другой канавками, образующими в местах стыков различные углы, промежуточным диском с равномерно распределеийыми вдоль проекции оси прорезей отверстиями, .диском-отражателем, причем с решетками связаны снетопрозрачный и отражающий диски, образующие с ними двухслойный сквозной эигэагообраэный канал с постепенно увеличивающимся в направлении от входного отверстия к выходному сечением.

На фиг.1 дана проточная реакционная камера совместно с фотодетектором, общий нид; на фиг.2 — диаметральное сечение реакционной камеры, нид сбоку; на фиг.3 — детали проточной реакционной камеры, расположенные в последовательности, предусмотренной сборкой, Проточная реакционная камера для исследования хемилюминесценции имеет корпус 1, выполненный из светонепроэрачного химически инертного материала в виде кольца, в боковой поверхности последнего нарезаны входное и выходное отверстия, в которых крепятся нходной 2 и выходной 3 шту-цера иэ того же материала, что и корпус, фланец 4 накидную гайку 5, герметизирующие прокладки б, T и 8, светопроэрачные диски 9 и 10„ причем одним из них, являющийся промежуточ-;. ным, имеет равномерно распределенные узкие отверстия, исключающие возможное образование газовых пузырьков и обеспечивающие просачивание реакционной смеси во вторую решетку, что способствует образованию турболентных завихрений. Кроме того, проточ- 60 ная камера имеет решетки 11 и 12, поверхность которых выполнена в ниде параллельных прорезей 13, соединенных последовательно одна с другой канавками 14, которые н местах стыков образуют различные углы, и эеркалоотра>катель 15.

Установка и работа проточной реакционной камеры для исследования хемилюминесценции осуществляется следующим образом. Собранная в определенной последовательности, как указано на фиг.3, проточная реакционная камера с помощью накидной гайки 5 навинчинается на све- тонепроницаемый корпус ФЭУ, Исследуемое вещество и реагент, вступая в контакт непосредственно во входном штуцере, непрерывным потоком с заданной скоростью поступает. н рабочий, объем реакционной камеры, представляющий собой зигзагообраз-! » ,ный двухслойный сквозной канал. Зиг.загообразная форма канала, различные углы в нем (тупые, острые, прямые), а также отверстия в промежуточном диске 10, создают турбулентный режим протекания реакционной смеси, способствующий процессу перемешивания исследуемого вещества и реагента, чем достигается повышение интенсивности хемилюминесцентной реакции. Конструкция рабочего объема проточной реакционной камеры обеспечивает проведение хемилюминесцентной реакции в тонком слое (толщина сквозного канала не более 3-5 мм), а общая длина двухслойного зигзагообразного сквозного канала создает оптимальное соответствие минимального объема исследуемой смеси с максимально воэможной площадью оптического контакта смеси и чувствительным элементом фотодетектора. Малая толщина сквоэногo канала и светоотражающий диск-экран 15 в виде зеркала обеспечинаЮт минимальные световые потери самим материалом конструкции . Кроме того, зигзагообразный. канал создает максимально возможной длины путь турбулентного потока реакционной смеси, так что основная часть реакции развивается и проходит в рабочем объеме реакционной камеры. Описанная конструкция проточной реакционной камеры создавалась> на основе того, что основная часть известных хемилюминесцентных реакций развивается в течение нескольких секунд и протекает с достаточно высокой интенсивностью н течение десятка минут и более.

Хемилюминесцентное свечение, возникающее в результате реакции исследуе.мого вещества и реагента в рабочем объеме реакционной камеры улавливает

ФЗУ, преобразует его в электрический сигнал, который записывается регистрирующей аппаратурой. Образовавшиеся н рабочем объеме реакционной камеры в результате турбулентных завихрений, дегазации смеси, а также разности температур исследуемой жидкости и реагента пузырьки газа уда699406 ляютс я через Отв ерсти я В промежуточном диске 10 и выходной штуцер за пределы камеры вместе с отработанной смесью. Благодаря тому, что сечение выходного штуцера несколько больше, чем сечение входного, давление в ра- 5 бочем объеме камеры близко к атмосферному, что исключает нарушение герметичности и целостности камеры и

ФЗУ, Кроме того, большие перепады давления внутри камеры исключаются тем, что зигзагообразный канал имеет сечение постепенно увеличивающееся в направлении к выходному отверстию.

Наличие тонкослойного сквозного зигзагообразного канала, создающего турбулентный режим протекания жидкости (или газа), позволяет увеличить скорость реакции и при минимальном расходе дорогостоящего реагента получить максимально возможную площадь оптического контакта с чувствительным элементом. детектора.

Предлагаемая конструкция камеры г позволяет применить ее в сочетании с любым типом ФЭУ или любым другим оптическим преобразователем. В случае использования реакционной камеры совместно с ФЭУ типа ФЭУ-49, имеющего фотокатод большого размера, диск

9 снимается, а стенкой реакционной камеры служит непосредственно сам ЗО фотокатод ФЭУ, что дополнительно повышает чувствительность регистрируюцей аппаратуры. Другим преимуществом реакционной камеры является простота технологии ее изготов- 35 ления и эксплуатации. Она легко разбирается на отдельные элементы, что очень важно, так как в результате проведения хемилюминесцентной реакции на стенках рабочего объема каме- 4П ры оседают труднорастворимые продукты реакции, удалять которые проще всего механическим путем. Реальность и полезность данной конструкции подтверждена проведенными в 1976 году испытаниями, которые также показали высокую эффективность, надежность в работе и возможность использования ее на скоростях движения корабля до

14-16 узлов. При использовании реакционной камеры зарегистрирована минимальная концентрация перекиси водорода в морской воде равная 10 -10 моль/л, Формула изобретения

Проточная реакционная камера для исследования хемилюминесценции, содержащая корпус с входным и выходным отверстиями, сквозной канал, светопрозрачные диски, ограничивающие канал с двух сторон, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы камеры, она снабжена расположенными одна над другой решетками с параллельными прорезями, соединенными последа-, вательно одна с другой. канавками, образующими в местах стыков различные углы, промежуточным диском с равномерно распределенными вдоль проекции оси прорезей отверстиями, диском-отражателем, причем с решетками связаны светопрозрачный и отражающий диски, образующие с ними двухслойный сквозной зигзагообразный канал с постепенно увеличивающимся в направлении от входного отверстия к выходному сечением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CldP 9 3795489, кл, G 01 N 27/68, 1974.

2, Патент СМА Р 3751173, кл. G 01 8 1/10, 1974.

Составитель С.Соколова

Техред С.Мигай

Корректор Т.Скворцова

Редактор Е, Гончар

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7214/47 Тираж 1073

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5