Способ регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути

 

Использование: пьезоэлектрические устройства измерения концентрации паров ртути в атмосфере. Сущность изобретения: на свободную поверхность пластины резонаторного сенсора наносят пленочные нагреватели , термодесорбцию паров ртути осуществляют путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150-160°С в течение 10-15 мин. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспУБлик ((9) ((1) (5()5 601 N 5/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2

В (21) 4850641/25 (22) 17.07.90 (46) 30.10.92, Бюл, ¹ 40 (71) Институт геохимии и аналитической химии им, В.И.Вернадского (72) А.Н.Могилевский, А.Д,Майоров, Л.С.Славов, Д.Б.Михайлов, Д.И.Янков, Р.И.Захариева, Э.И,Холцшу и К.С.Бобев (56) Shelde Е.Р.. Taylor3,R., Piezoelectric

$епзог for MercUry In Air. J Environ. Sci, Techno1, 8, N.. 13 (1097). 1974.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности — к пьезоэлектрическим анализаторам паров ртути в атмосфере, и может быть использовано в промышленности и для экологического контроля.

Известен способ регенерации пьезоэлектрического. резонаторного сенсора паров ртути путем нагрева, Сенсор выполнен в виде массочувствительного кварцевого резонатора, на- возбуждающие электроды которого нанесено сорбционное покрытие из золота. При работе сенсора пары ртути сорбируются на золотом покрытии, что приводит к изменению (снижению) собственной частоты резонатора, Нагрев при регенерации осуществляется внешними устройствами (путем помещения сенсора в муфельную печь), Недостатком известного способа регенерации является необходимость проведения демонтажа сенсора из измерительного устройства (анализатора паров ртути) перед помещением его в печь и обратного монтажа сенсора после регенерации. Эти процедуры заметно усложняют процесс регенерации. Кроме того, продол(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ПЪЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРНОГО СЕНСОРА ПАРОВ РТУТИ (57) Использование. пьезоэлектрические устройства измерения концентрации паров ртути в атмосфере, Сущность изобретения. на свободную поверхность пластины резонаторного сенсора наносят пленочные нагреватели., термодесорбцию паров ртути осуществляют путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150 — 160 С в течение 10 — 15 мин. 2 ил. жительность регенерации существенно превышает продолжительность термодесорбции ртути, т.к, включает в себя время разогрева печи. Дополнительным недостатком является значительная электрическая мощность, затрачиваемая на регенерацию (практически — не менее нескольких десятков Вт), Целью изобретения является упрощение процесса регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути методом термодесорбции ртути с поверхности электродов резонатора, Положительный эффект от использования изобретения заключается также в сокращении времени регенерации и потребляемой мощности, Поставленная цель достигается тем, что на.свободные части поверхностей пластины резонатора наносят пленочные нагреватели, а термодесорбцию ртути с возбуждающих электродов осуществля1от путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150-160 С в течение 10-15 мин.

На фиг.1 изображен пьезоэлектрический резонаторный сенсор паров ртути (об.1 772690 щий вид), используемый при реализации предложенного способа регенерации; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 сенсора.

Сенсор содержит пьезоэлектрическую кварцевую пластину 1, на часть поверхно- 5 стей которой нанесены возбуждающие электроды 2 и 3. На свободные от электродов 2 и 3 части поверхностей пластины 1 нанесены пленочные нагреватели 4 и 6 подковообразной формы (по одному нагревате- 10 лю с каждой стороны пластины 1).

Электроды 2 и 3; а также. нагреватели 4 и 5 выполнены из золота.. Нагреватели 4 и S соединены последовательно йеремычкой 6, расположейной на ребре кварцевой пласти- 16 ны1, Способ осуществляется следующим образом, После воздействия на,пьезоэлектрический резонатор сенсор анализируемой 20 смесью паров ртути и воздуха, приводящей к сорбции паров ртути электродами резонатора, подключают пленочные нагреватели 4 и 5, нанесенные на свободные части поверхностей йластины 1 резонатора к источнику 26 напряжения и нагревают сенсор до температуры 160-160 С в течение 10-15 мин. За это время происходит термодвсорбция ртути с электродов резонатора. ЛрМ необходимости контроль полноты десорбции 30 осуществляют измерением собственной частоты сенсора, величина которой после нагрева и последующего остывания. аенсора должна быть равна собственной частоте сенсора до воздействия на него парами рту-, 35 ти. Более удобно оценивать степень регенерации сенсора коэффициентом регенерации К: к-(1- — ) moog, fo — f . 40 то =f1 где f0 — собственная частота сенсора до воздействия на наго парами ртути;

f < — собственная частота сенсора после воздействия парами ртути; 46

f — мгновенное значение собственной частоты сенсора в процессе регенерации (или после процесса регенерации), взятое с учетом поправки на температурную зависимость собственной частоты.

Пример, Взят пьезоэлектрический резонаторный сенсор паров ртути, выполненный на кварцевом резонаторе AT-среза.

Собственная частота сенсора до воздействия ртути fo = 14999515 Гц. Собственная частота после воздействия на сенсоо парами ртути с концентрацией 8 10 4 г/м составила f> = 14999426 Гц. При подведении к пленочным нагревателя сенсора электрической мощности 0,75 Вт температура сенсора составила(156+ 3) С. Собственная частота венсора после нагрева до указанной температуры в течение 12 мин составила f =

14999514,5 Гц. Коэффициент регенерации в данном примере составляет

К (1 ) l00% =994% . Данные, обосновывающие выбор режима регенерации, приведены в таблице, в которой указаны величины коэффициента регенерации К (в,%) для различных температур нагрева и различной продолжительности нагрева, Данные таблицы подтверждают, что нагрев сенсора до температуры 160-160 С (с разбросом температуры -5 C) обеспечивает полную регенерацию за 10 — 15 мин (KC

100%).

Формула изобретения

Способ регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути методом термодесорбции ртути с поверхности электродов, нанесенных на пластину резонатора. о т л. и ч а ю шийся тем; что, с целью упрощения, на свободную поверхность пластийы резонатора наносят пленочные нагреватели, а термодесорбцию ртути осуществляют:путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 160-1600С в течение 10-15 мин.

1772690

Составитель А.Могилевский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Ворович

Редактор Т.Орлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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