Способ анализа микропримесей веществ в газах

 

Изобретение относится к газовому анализу и может использоваться для обнаружения микропримесей веществ в газах. Изобретение может использоваться в газовой хроматографии в качестве основы чувствительного детектора с перестраиваемой избирательностью. Целью изобретения является повышение избирательности анализа. Способ анализа заключается в ионизации микропримесей в потоке анализируемого газа, разделении ионов в переменном, периодическом, несимметричном по полярности электрическом поле и их регистрации. Кроме того, разделение проводят в электрическом поле, подчиняющемся соотношению где E^*(t) - напряженность электрического поля; Т - период колебания; t - текущее время; d - характерный размер потока анализируемого газа в направлении действия переменного электрического поля; K_a - коэффициент подвижности анализируемых ионов. 2 ил.

Изобретение относится к газовому анализу и может использоваться для обнаружения микропримесей веществ в газах, в частности в атмосфере. Изобретение может использоваться также в газовой хроматографии в качестве основы чувствительного детектора с перестраиваемой избирательностью. Цель изобретения - повышение избирательности анализа за счет отсева фоновых ионов. В нейтральном газе плотностью N₁ ион под действием электрического поля напряженностью E движется со скоростью V_d = K·E, где К - коэффициент подвижности, являющийся функцией поля E. На фиг. 1 изобретение траектории движения в потоке газа ионов двух сортов: фонового 1 и иона анализируемого вещества 2 в электрическом поле. Размер потока в направлении действия электрического поля ограничен двумя проводящими параллельными поверхностями; на фиг. 2 приведены четыре спектора смеси ионов, снятые при следующих условиях. Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем. Движение неотклонившихся ионов, для которых скорость дрейфа равна нулю, представляет собой колебания вокруг среднего положения с амплитудой A_d. Как правило, у большинства фоновых ионов, например таких, как (H₂O) H⁺, K = 35 = 2,3 см²/B·C; (H₂O) NO⁺, K = 2,5; (H₂O) O^-, K = 2,5; O^-, K = 3,28; (H₂O) OH^-, K = 2,94 и т.п., коэффициент подвижности больше, чем у анализируемых. Соответственно и амплитуда колебаний фоновых ионов A_d. Поэтому, создав электрическое поле, обеспечивающее соотношение где A_d - амплитуда колебаний анализируемых ионов; d - характерный размер потока анализируемого газа; t - время, c, фоновые ионы отсеиваются из потока (например, в результате рекомбинации на проводящих поверхностях, ограничивающий поток), а анализируемые проходят на регистрацию. Наиболее оптимальный режим отсева фоновых ионов соответствует условию как показано на фиг. 1 (1 - траектория движения ионов анализируемых микропримесей). Так как при A_ф <d происходит неполный отсев фоновых ионов, а при A_d <d <A происходит частичный отсев анализируемых ионов. Пример. Разделение смеси ионов производится в поле, образованном в полости между двумя параллельными токопроводящими поверхностями. Расстояние между поверхностями 0,5 мм, ширена полости 5 мм, длина 50 мм. скорость потока анализируемой смеси газа через полость 50 см³/с. Ионизация производится под действием b - излучения от радиоактивного источника N⁶³; активностью 10 млКи. Амплитуда напряженности переменного периодического несимметричного по полярности электрического поля E^* (t) варьируется вблизи 30 кВ/см (общий размах), частота 2 мГц. Спектры, представленные на фиг. 2, наглядно иллюстрируют эффект отсева фоновых ионов. На спектре "а" фоновый пик полностью маскирует анализируемый; на спектре "б", снятом вблизи оптимальной границы отсева, интенсивность фонового пика снижена почти в 15 раз; на спектре "в", соответствующем оптимальным условием отсева, фоновый пик полностью отсутствует; на спектре "г" фоновый пик отсутствует, но при этом заметно уменьшается и интенсивность анализируемого (1 - пик фоновых ионов, 2 - пик анализируемых ионов.)$

Формула изобретения

Способ анализа микропримесей веществ в газах, включающий ионизацию микропримесей в потоке анализируемого газа, разделение ионов в переменном, периодическом, несимметричном по полярности электрическом поле и их регистрацию, отличающийся тем, что, с целью повышения избирательности анализа за счет отсева фоновых ионов, разделение проводят в электрическом поле, подчиняющемся соотношению где E^*(t) - напряженность электрического поля;
T - период колебаний;
t - текущее время;
d - характерный размер потока анализируемого газа в направлении действия переменного электрического поля;
K_a - коэффициент подвижности анализируемых ионов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2