Способ детектирования атомов водорода и его изотопов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено22.05.74 (21) 2029455/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51} М. Кл.

В01 Й 59/12

Гесударстаенный намнтет

Совета Мнннстраа СССР на делам нзебретеннй и еткрытнй (43) Опубликовано25.10,75 Бюллетень № 39 (53) УДК 546.02 (088.8) (45) Дата опубликования описания 08.02.76 (72} Автор изобретения

А. И, Лившиц (71) ЗаЯвитЕль Ленинградский электротехнический институт связи им. М. А. Бонч-Бруевича (б+) СЙОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АТОМОВ ВОДОРОДА

И ЕГО ИЗОТОПОВ

Изобретение относится к физической химии, газовому анализу и ядерной физике.

ILem изобретения - увеличение скорости и повышение чувствительности способа детектирования атомов водорода и его изотопов.

Однако малая скорость детектирования ограничивает применение этого способа областью медленных процессов. В особенности это относится к детектированию малых количеств атомов водорода (или его изото- . пов), когда скорость детектирования оказывается недостаточной деке в случае самых тонких перегородок при самой высокой их температуре.

Известен способ детектирования атомов водорода и его изотопов на существенно превосходящем фоне молекул водорода (или

5 его изотопов), и других газов путем выделения атомов из газовой смеси с помощью пропускания их сквозь полупроницаемую металлическую перегородку (например, пал10 ладиевую). Проходяший сквозь перегородку поток атомов повышает за перегородкой как общее давление газа, так и парциальное давление водорода (или его изотопов) и соответственно может быть обнаружен

I по изменению этого давления.

Достигается это путем введения в мате риал перегородки атомов не подлежашего регистрации изотопа водорода, Например, если регистрации подлежат атомы Д и T то в перегородке растворяют H. Затем за перегородкой измеряют парциальное давление молекул, состоящих из разных изотопов.

В данном примере регистрируют изменение парциального давления ДН и ТН, а не Д и Т, как в известном способе.

Причиной малой скорости регистрации атомов в известном способе является ма,лая вероятность десорбции,атомов по достижении ими выходной границы перегород,ки. B результате атомы газа в перегородке многократно отражаются от ее границы и соответственно многократно проходят тол шу перегородки в противоположных направ лениях, прежде чем десорбируются и могут быть зарегистрированы. Малая вероятность

488603 десорбции атомов из перегородки является, в частности, следствием того, что атомы могут десорбироваться только объединяясь в молекулы, но для этого они должны встретиться друг с другом на границе пе1 регородки. Вероятность такой встречи мала, если мала концентрация атомов водорода (или его изотопов), растворенных в перегородке, поэтому скорость детектирования тем ниже, чем меньшее количество атомов мы детектируем.

В нашу задачу входит детектирование атомов Д. Количество атомов Д, растворенных в перегородке, будет находиться в соответствии с их количеством в газовой фазе и будет недостаточным для обеспечения быстрой десорбции Д . Введем теперь в перегородку каким-либо способом атомы Н в количествах, существенно превышающих количество в ней атомов Д.

Теперь атом Д, достигая границы, будет иметь высокую вероятность встретить там атом Н и десорбироваться в виде ДН.

Таким образом, вероятность десорбпии будет увеличена и соответственно время пребывания атомов Д в перегородке снижено. На выходе перегородки теперь нужно регистрировать увеличение парциального давления ДН (например, методами масс-анализа). При таком способе кроме увеличения скорости детектирования увеличивается и чувствительность. Действительно, если мы за перегородкой регистр рируем Д, то мы фиксируем одну частицу на два атома Д; если же мы регистри-, руем ДН, то мы регистрируем одну частицу на каждый атом Д и таким образом выигрываем вдвое.

На чертеже приведена высоковакуумная установка для осуществления способа.

В объеме 1 высоковакуумной установки в результате каких-то процессов изменяется парциальное давление атомарного дейтерия в газовой смеси в диапазоне

-11 -10

1 0 — 1 0 тор, причем давление м олекулярного дейтерия в объеме 1 много выше,чем атомарного, например 10 5 тор.

Требуется регистрировать изменения пар4 б., циального давления атомарного дейтерия. Иэза большого фона молекулярйого дейтерия прямые и, масспектрометрические методы здесь неприменимы и поэтому целесообразно воспользоваться выделени. ем атомарного водорода из газовой смеси с помощью его пропускания через металлическую, например, палладиевую, перегородку в объем 2, в котором измен i нение парциального давления данного га за в результате его поступлении сквозь ь ! перегородку 3 измеряется датчиком 4 пар.

) циальных давлений, например, омегатроном РМО-4С. Предлагается для ускоре15 ния детектирования в измерительный объем 2, имеющий постоянную откачку, непрерывно подается водород, в результате чего в нем устанавливается стационарное давление Н (например, 10, тор).

20 Для того, чтобы водород более интенсивно растворялся в перегородке в объеме 2 имеется тело накала 5, на котором Н диссоциирует на атомы. В результате парциальное давление атомов Н в объеме 2 становится много, выше, чем атомов Д в объеме 1. Соответственно и в перегородке атомов Н становится много больше, чем Д.

Это приводит, как было сказано, к более быстрой десорбции атомов Д в объеме 2, причем теперь они уже десорбируются не в виде ll, а в виде ДН и соответственно регистрируются датчиком по массе 3, а не 4.

35 .

Предмет изобретения

Способ детектирования атомов водорода

I и его изотопов, например Д, путем их вы деления из газовой смеси с помощью пропускания сквозь металлическую перегородку, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения скорости детектирования и повышения чувствительности, в указанной перегородке растворяют один иэ неподлежащих детектированию изотопов водорода, например Н, и измеряют проходящий сквозь перегородку поток молекул, Состоящих иэ атомов разных изотопов, например ДН.

3) 488603

И Отначне

Составитель Е.Сидорков

Редактор Е.pQ Qp Техред И.Карандашова 1 орре "тор З.Тарасова

Заказ Яф,Иад. ph //, Тираж 782

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие сПатент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24