Устройство для анализа газовых смесей

 

Изобретение относится к газоаналитическим приборам непрерывного действия и может быть использовано в системах контроля состава технологической атмосферы в химической, газовой и радиоэлектронной промьшшенности . Устройство для анализа газовых смесей содержит измерительную камеру прямоугольного сечения, в которой параллельно размещены канал (К) 1 ионизации и К 2 прокачки с пространственной решеткой из плоскопараллельных пластин 3. 1-3 к, К 4 дрейфа, в котором размещены нулевой и потенциальные электроды 5 и 6 соответственно, коллектор 8, выполненный многосекционным и расположенный вдоль К 4 дрейфа со стороны нулевого электрода 5. Устройство содержит также усилитель 9 тока, индикатор 10, радиоактивный источник 11 ионов, источник 7 питания. Устройство надежно в работе и имеет расширенные функциональные возможности. 2 ил. i (Л

СО103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (191 (11> (5у 4 G N 27/62

ВСЕСОЮЗНАЯ

13 „"„,13

БЬБЛ НОТ А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/71

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4045527/24-21 (22) 22.11.85 (46) 23.05.88. Бюл. 0> 19 (72) Л.Г. Гацак, И.Ф. Кундас, П.Н. Толкач и Е.В. Якубович (53) 621.384(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1081552, кл. Г. 01 N 27/62, 1985.

Патент СИА Р 4362941, кл, G 01 Т 1/18, кл. 250-381, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ГАЗОВЫХ

СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к газоаналитическим приборам непрерывного действия и может быть использовано в системах контроля состава технологической атмосферы в химической, газовой и радиоэлектронной промышленности. Устройство для анализа газовых смесей содержит измерительную камеру прямоугольного сечения, в которой параллельно размещены канал (К) 1 ионизации и К 2 прокачки с пространственной решеткой из плоскопараллельных пластин 3. 1-3 к, К 4 дрейфа, в котором размещены нулевой и потенциальные электроды 5 и 6 соответственно, коллектор 8, выполненный многосекционным и расположенный вдоль К 4 дрейфа со стороны нулевого электрода 5. Устройство содержит также усилитель 9 тока, индикатор 10, радиоактивный источник

11 ионов, источник 7 питания. Устройство надежно в работе и имеет расшиЩ ренные функциональные воэможности.

2 ил.

1397815

Изобретение относится к газоаналитическим приборам непрерывного действия и может бьггь использовано в системах контроля состава технологической атмосферы в химической, газовой и радиоэлектронной промьпнленности, в производстве полупроводниковых приборов и для санитарного контроля воздуха на промышпенных предприятиях. 10

Цель изобретения — упрощение к о иструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности непрерывного анализа многокомпонентных 15 газовых смесей при линейной скорости потока, сравнимой или большей скорости дрейфа ионов °

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А 20 на фиг.1.

В измерительной камере прямоугольного сечения параллельно расположены канал 1 ионизации и канал 2 прокачки с пространственной решеткой иэ плос- 25 копараплельных пластин 3.1-3.к. Последовательно эа каналом ионизации расположен канал 4 дрейфа, в котором размещены нулевой 5 и потенциальный 6 электроды, подключенные к источнику

7 питания. Коллекторы 8 подключены через усилитель 9 тока к индикатору

10. Вблизи канала 1 ионизации распо-< ложен радиоактивный источник 11. Измерительная камера образована крышками 12 и 13 и стенками 14 и 15.

Ч» D

К; Е где 1 — расстояние до x-ro электро1 да

V — линейная скорость потока; л

Š— напряженность электрического поля

D — расстояние между потен55 циальным и нулевым электродами 6 и 5;

К вЂ” подвижность ионов в компоненте анализируемой смеси;

Тонкие пластины 3.1-3.к образуют пространственную решетку, расположенную на входе канала 4 дрейфа. Плоскость раздела канала 2 прокачки и ка-40 нала 4 дрейфа выбрана за начало координат оси, в направлении которой на внутренней поверхности крышки расположены п электродов коллектора 8 в соответствии с выражением

V. D

К. Ч

U — напряжение источника 7 питания.

На крьппке 12 кроме электродов коллектора 8 имеется нулевой электрод

5 источника 7 питания. На крышке 13 расположен потенциальный электрод 6 источника 7 питания и установлен радиоактивный источник 11. Крышки 12 и 13 и стенки 14 и 15 могут бьггь изготовлены из диэлектрического материала (например, фторопласта, оргстекла, стеклопластика и т.п.), причем одна из поверхностей крьш ек 12 и 13 должна быть металлизированной.

Электроды коллектора 8 формируются по технологии, используемой при иэ— готовлении печатных плат в радиоэлектронной промышленности. Пластину

3. 1 пространственной решетки следует изготавливать иэ тонкого листового металла, а остальные к-1 пластин— из тонких диэлектрических листов.

В качестве радиоактивного источника следует использовать тритид на молибденовой подложке (Н ). Выбор

3 радиоактивного источника обусловлен как требованиями радиационной безопасности, так и параметрами излучения, наиболее точно удовлетворяющими процессу ионизации анализируемой смеси.

В качестве индикатора 10 применяется и-канальный индикатор, по каждому каналу которого отображается ток ионов компонентов смеси.

Геометрические размеры измерительной камеры, число и электродов коллектора 8, соответствующее числу усилителей 9 тока и каналов индикатора

10, выбираются, исходя из требований решаемой задачи и величин подвижностей ионов компонентов анализируемой смеси.

Высота канала 1 ионизации ограничена снизу эффективностью использования излучения радиоактивного источника, а сверху — требованием к спектральному разрешению подвижности ионов, Устройство работает следующим образом, 1

Измерительная камера помещается в технологический поток анализируемой среды, имеющий линейную скорость Ч»,.

С помощью пластины 3.1 пространственной решетки поток делится на два (П, и П ), причем толщина потока П, (расстояние между пластиной 3.1 и поверхностью радиоактивного источника

1397815

11) много меньше толщины потока П (расстояния между пластиной 3.1 и нулевым электродом 5) . Поток П, ионизируется за время прохождения вблизи поверхности радиоактивного источника

11 так, что на выходе из пространственной решетки при нулевом напряжении источника 7 питания анализируемый поток будет состоять иэ двух слоев: 10 верхнего ионизированного, нижнего неионизированного. Остальные к-1 пластин пространственной решетки предназначены для снижения возможных завихрений входного потока и потока 15 внутри измерительной камеры.

Если на потенциальный электрод 6 измерительной камеры подан потенциал нужной величины, ионы с верхнего слоя будут дрейфовать в направлении 20 нулевого электрода 5 со скоростью

U дрейфа V . = К вЂ” — и одновременно

)pi переноситься потоком П со скоростью

Благодаря наличию двух составляющих скорости ионов каждая группа ионов с подвижностями К . + аК, будет

I собираться на соответствующих электродах коллектора 8 и поступать на вход соответствующего усилителя 9 30 тока. Величина ионного тока с j ro электрода будет характеризовать концентрацию j-го компонента анализируемой смеси а номер электрода — кали- 3 чие данного компонента. В частности на i-й электрод, как уже указывалось могут собираться ионы основного компонента анализируемой смеси (концентрация этого компонента является пре- 40 обладающей в смеси). При этом условии сигнал с i-ro электрода будет максимальным по сравнению с сигналами с других п-1 электродов и что более важно — будет более стабильным.

Поскопьку газовый поток анализируемой смеси непрерывен, идет непрерывная его ионизация в канале 1 ионизации и ионы непрерывно поступают в канал 4 дрейфа измерительной камеры, осуществляется непрерывное измерение концентрации и состава анализируемой смеси °

Если по каким-либо причинам изме55 нится скорость потока Ч„или давление в потоке, ионный ток основного компонента изменится, так как в этом случае ионы этого компонента будут частично или полностью собираться ня других электродах коллектора 8.

Изменение величины тока указанного электрода приведет к изменению сигнала с выхода i-т о усилителя 9 тока, что отобразится на индикаторе 10.

Оператору необходимо скорректировать уровень напряжения источника 7 питания так, чтобы ионный ток приобрел прежнее значение.

Предлагается следующий порядок определения концентрации примесей в потоке. Измерительную камеру необходимо поместить в технологический по— ток анализируемой смеси. Иаксимальное показание индикатора 10 соответствует основному компоненту смеси, Управляя величиной напряжения источника

7 питания по входу, следует добиться максимального попадания ионов основного компонента на выбранный электрод коллектора 8.

По известным расстоянию 1 от начала канала 4 дрейфа до выбранного электрода коллектора 8, линейной скорости потока V„, высоте канала 4 дрейфа D и величине напряжения U источника 7 питания определяется подвижность К ионов основного компонента иэ выражения

Vh D

К = ------ )

1 . V а значит вещество основного компонента. Концентрация вещества основного компонента считывается с индикатора

10. Аналогично определяется вещество и концентрация остальных компонентов.

Предложенное устройство позволяет проводить непрерывное измерение параметров потока смеси, состоящей из большого числа компонентов из-эа прот странственного разделения групп ионов в отличие от временного разделения пачек ионов в известном устройстве.Вследствие этого скорость потока в предложенном устройстве может быть больше, чем в известном, где при скорости потока, близкой к скорости дрейфа ионов, ухудшается разрешение до полной потери возможности разделения смеси на компоненты.

Благодаря введению пространственной решетки из плоскопараллельных пластин, увеличению числа электродов коллектора и ориентации потенцияльного и нулевого электродов таким образом, что вектор напряженности

1397815

Формула изобретения

A-A

133 11

12ß 3

Фиа 2

Составитель Н. Катинова

Техред A.ÊðàB÷óê Корректор В.Бутяга

Редактор В. Данко

Заказ 2600/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 электрического поля перпендикулярен вектору скорости потока смеси, устройство осуществляет пространственное разделение ионов газовой смеси, а именно выделяет группы ионов по их подвижности, собирает калщую группу на соответствующий электрод коллектора, тем самым обеспечивая высокую разрешающую способность, 10

Устройство для анализа газовых смесей, содержащее канал ионизации с радиоактивным источником ионов, 15 канал дрейфа, коллектор, подключенный через усилитель к индикатору, и источник питания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет обеспечения непрерывного анализа многокомпонентных газовых смесей при линейной скорости потока, сравнимой или большей скорости дрейфа ионов, а также упрощения конструкции и повышения надежности, каналы иониэации и дрейфа выполнены прямоугольного сечения, параллельно каналу иониэации введен канал прокачки, содержащий пространственную решетку иэ плоскопараллельных пластин, вдоль канала дрейфа установлены потенциальный и нулевой электроды, подключенные к источнику питания, а коллектор выполнен многосекционным и расположен также вдоль канала дрейфа со стороны нулевого электрода.