СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПОТОКЕ ГАЗА Российский патент 1994 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит для определения содержания примесей в газах.

В данное время чаще всего используется способ анализа с применением детектора газового хроматографа. В этом способе радиоактивное излучение ионизирует газ-носитель и содержащиеся в нем посторонние примеси, а ионизированные молекулы газа-носителя могут частично за счет задержки рекомбинироваться сами, после чего измеряют ионы газа. При таком способе получают, например, измеряемый сигнал в присутствии органических веществ, испаренных в газ-носитель. Также разработаны измерительные устройства, основанные на этом принципе, для анализа в воздухе газов непрерывного действия. Эти устройства бывают двух типов: в первом - ионизированные молекулы заводят в лабиринт, где собственные молекулы воздуха могут сами рекомбинировать, а после этого измеряют ток ионов, вызванный органическими молекулами. В другом случае вхождению легких молекул воздуха в ионное измерительное пространство препятствуют посредством установки в поток газа сеток с напряжением. На практике этот способ и устройство для его осуществления показали недостаточную чувствительность при измерении низких концентраций таких веществ, как газы нервного действия или соответствующие им газы в воздухе, либо сигнал зависит также и от других материалов и примесей, содержащихся в газе, типа табачного дыма, выхлопных газов, взрывных газов, маскирующих дымов и других веществ. Кроме того, причиной изменения сигнала также может стать, например, изменение влажности воздуха, так что измеренный выходной сигнал оказывается неточным и ненадежным [1] .

Известен способ определения содержания примесей в потоке газа, заключающийся в том, что поток газа ионизируют, пропускают ионизированный поток через камеру с созданным в ней электрическим полем и измеряют полевой ток [2] .

Целью изобретения является повышение точности.

Цель достигается за счет того, что в способе определения содержания примесей в потоке газа, заключающемся в том, что поток газа ионизируют, пропускают ионизированный поток через камеру с созданным в ней электрическим полем, измеряют полевой ток, ионизированный поток пропускают через по крайней мере одну дополнительную камеру с электрическим полем, отличающимся по величине от величины электрического поля в первой камере, причем электрические поля в камерах ориентируют перпендикулярно направлению потока газа, измеряют полевой ток во второй и определяют содержание примесей по отношению полевых токов.

Кроме того, ионизированный поток газа можно пропускать через смежные камеры или через последовательно установленные камеры.

В соответствии с изобретением газ и находящиеся в нем вещества подаются через камеры с различными электрическими полями и по меньшей мере по прохождении через одну камеру измеряют ток поля, за счет чего получают измерительный сигнал, который говорит о наличии посторонних веществ в газе. Весь объем газа сначала ионизируют, а после этого поток газа обрабатывают в различных электрических полях. По меньшей мере в одной камере электрического поля измеряют ток между пластинами напряжения. После того, как ионизированный газ прошел обработку в различных электрических полях, можно уже анализировать при одном токе, позволяющем, например, измерять наличие высокомолекулярных органических веществ в воздухе. Отличительным признаком изобретения является то, что перемещение и рекомбинация различных молекул улучшаются в различных электрических полях, когда весь объем газа сначала ионизируется.

На фиг. 1 показано выполнение устройства для определения содержания примесей в потоке газа; на фиг. 2 - вариант такого устройства.

Устройство содержит ионизационную камеру 1 и измерительные камеры, образованные электродами 2, которые подсоединены к усилителю 3, второй вход которого соединен с общей заземленной шиной. Устройство снабжено входным 4 и выходным 5 штуцерами для ввода и вывода анализируемой смеси. Анализируемое пространство создается электрическими полями 6, которые образуются между пластинами, являющимися электродами 7, а при другом варианте исполнения - между фигурными пластинами 8, которые также выполняют функцию электродов. Для ионизации потока используется подходящий радиоактивный изотоп 9.

Способ осуществляется следующим образом. Анализируемый газ вводят путем всасывания через входной патрубок 4 в ионизационную камеру 1, а оттуда ионизированный газ подают через камеры, расположенные друг за другом, через выходное отверстие 5 из устройства. Поток через устройство создают с помощью воздушного насоса, которым газ и его составляющие всасываются через систему анализа устройства. Ионизированные молекулы и расщепленные молекулы транспортируются через камеры и через различные электрические поля, имеющиеся в камерах. После этого молекулы стремятся рекомбинировать или разрушить свои заряды, а в различных электрических полях удаляются из системы также и ионы.

Напряжения образуют вместе с соединенными с землей нижними пластинами силовые линии в промежутке прохода, а когда усилители 3 заземлены, можно начать обработку сигнала. За счет проведения двух или более текущих измерений в одном и том же канале потока можно при использовании электрического поля различной величины отделять различные молекулярные группы друг от друга с помощью типичных сигналов потока из различных мест. При рассмотрении величин сигналов потока, характерных для каждой молекулярной группы, можно получить необходимый результат наблюдения и измерения.

В устройстве, показанном на фиг. 2, ионизационное помещение 1 находится в середине в основном плоского корпуса, где камеры анализа расположены по обеим сторонам от ионизационного пространства. С ионизационной камерой радиально соединяются несколько камер или по меньшей мере каналов, образованных одной камерой. В этом примере стенки камеры образованы пластинами 2 напряжения, а между пластинами напряжения помещены измерительные фигурные пластины 8, измерительные пластины 8 размещены таким образом, чтобы расстояние между ними изменялось. За счет этого между пластинами напряжения образуются по меньшей мере две малые камеры, причем напряженность электрического поля изменяется от камеры к камере. Подлежащий проверке газ подают от ионизационной камеры за счет изменения маршрута газа с разных сторон от измерительных пластин. Измеряют ток измерительных пластин относительно земли с помощью усилителей 3. От ионизационной камеры отходят несколько измерительных каналов (на фиг. 2 показаны два канала), а пластины напряжения находятся под разными потенциалами. За счет этого имеется возможность запускать измерительные сигналы сразу после ионизации, например, в противоположных электрических полях на землю. Содержание постороннего вещества определяют и измеряют за счет направления ионизированного газа в каналы устройства, в которых имеются камеры с разными электрическими полями, а за счет измерения проходящего через измерительные камеры тока электрического поля получают измеренные величины.

Преимущество конструкции, показанной на фиг. 2, заключается в том, что измерительные точки могут выбираться, например, непосредственно на плате электрической схемы, а пластины напряжения находятся наверху изолирующих приспособлений, действующих как защитные экраны конструкции. С помощью двухканального анализатора такого типа можно измерять концентрации газов нервного действия, которые составляют меньше 0,1 мг/куб. м. , когда обычно предел сигнализации сиреной считается 0,5 мг/куб. м. Ложные сигналы, вызываемые табачным дымом, выхлопными газами, взрывными газами и дымовой завесой, могут устраняться с помощью такого многократного измерения.

Таким образом, способ определения содержания примесей в потоке газа заключается в ионизации потока газа, пропускании его через камеры с электрическими полями, ориентированными перпендикулярно направлению потока, и нахождении отношения полевых токов, причем полевые камеры могут быть расположены смежно или последовательно, а поток газа можно пропускать по извилистому пути.

Изобретение не ограничено приведенными предпочтительными режимами реализации, а может трансформироваться в пределах прилагаемой формулы изобретения. Изобретение не связано только с анализом газов нервного действия в воздухе, а может применяться для определения и анализа различных молекул и молекулярных групп вообще в газе, например, в разреженном с помощью вакуумного насоса, а также в парах или испаренных в газовую среду твердых или жидких веществах.

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: способ определения содержания примесей в потоке газа заключается в ионизации потока газа, пропускании его через камеры с электрическими полями, ориентированными перпендикулярно направлению потока, и нахождении отношения полевых токов. Полевые камеры могут быть расположены смежно или последовательно, а поток газа можно пропускать по извилистому пути. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПОТОКЕ ГАЗА, заключающийся в том, что поток газа ионизируют, пропускают ионизированный поток через камеру с созданным в ней электрическим полем, измеряют полевой ток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, ионизированный поток пропускают через по крайней мере одну дополнительную камеру с электрическим полем, отличающимся по величине от величины электрического поля в первой камере, причем электрические поля в камерах ориентируют перпендикулярно направлению потока газа, измеряют полевой ток во второй и определяют содержание примесей по отношению полевых токов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ионизированный поток газа пропускают через смежные камеры. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ионизированный поток газа пропускают через последовательно установленные камеры. 4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что ионизированный поток в камерах пропускают по извилистому пути.