ФОТОИОНИЗАЦИОННЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР Российский патент 2000 года по МПК G01N27/68 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и, в частности, к фотоионизационным газоанализаторам. Преимущественно изобретение относится к портативным переносным газоанализаторам, предназначенным для контроля содержания примесей вредных веществ в воздухе.

Известны фотоионизационные газоанализаторы, содержащие ионизационную камеру с газовыми линиями для подвода и вывода анализируемого газа, источник УФ-излучения, соединенный с ионизационной камерой, и побудитель расхода, соединенный с газовой линией для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры (см. , например, патенты США N 5394090, 5394091, 5394092, 5393979, 5395589, МПК⁶ G 01 N 27/68, патенты ФРГ N 4320607, N 4419463, G 01 N 30/74 и др.).

УФ-лампа, входящая в состав газоанализатора, излучает фотоны с энергией несколько эВ, которые ионизуют молекулы примесей вредных веществ в воздухе, благодаря чему формируется полезный сигнал. В то же время фотоны, взаимодействуя с кислородом воздуха, вызывают фотохимические реакции, приводящие к образованию озона в ионизационной камере.

Генерирование молекул озона происходит как при использовании ламп тлеющего разряда, работающих на постоянном токе, так и при использовании безэлектродных ламп с индукционным или емкостным высокочастотным возбуждением.

Озон, образующийся в ионизационной камере, с потоком воздуха попадает в побудитель расхода и затем выводится из прибора через газовую линию для вывода анализируемого газа.

Нами были исследованы различные модели фотоионизационных газоанализаторов: переносные, персональные и т.п. с различными типами УФ-ламп и разным уровнем энергопотребления УФ-лампой.

В результате проведенных исследований было установлено, что концентрация озона на выходе из фотоионизационного газоанализатора в несколько раз превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) воздуха рабочей зоны.

Особенности применения переносных газоанализаторов требуют, как правило, постоянного наблюдения за показаниями прибора, при этом выброс озона происходит в непосредственной близости от органов дыхания, что представляет особую опасность для здоровья оператора.

Кроме того, наличие озона в потоке воздуха, проходящего через побудитель расхода, приводит к эрозии резиновых элементов побудителя расхода и уменьшает срок его службы.

Задача изобретения состояла в том, чтобы разработать такой фотоионизационный газоанализатор, в котором при его применении исключалась опасность появления на выходе газоанализатора озона с концентрацией, опасной для здоровья человека.

Указанная задача решается тем, что предложен фотоионизационный газоанализатор, содержащий ионизационную камеру с газовыми линиями для подвода и вывода анализируемого газа, источник УФ-излучения, имеющий окно для ввода УФ-излучения в ионизационную камеру, и побудитель расхода, соединенный с газовой линией для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры, в который согласно изобретению введено приспособление для преобразования озона в нетоксичные вещества, установленное в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры.

В одном из вариантов осуществления изобретения приспособление для преобразования озона выполнено в виде цилиндрической емкости, в которой установлено несколько параллельных тонких металлических трубок. В другом варианте осуществления изобретения приспособление для преобразования озона может быть выполнено в виде емкости, заполненной частицами из вещества, химически связывающего озон.

Другим отличием изобретения является то, что приспособление для преобразования озона установлено в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры на входе побудителя расхода. Это исключает вредное воздействие озона на конструктивные элементы побудителя расхода, выполненные из резины и пластмассы, повышает срок службы побудителя расхода.

В другом варианте выполнения газоанализатора приспособление для преобразования озона может быть установлено в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры на выходе побудителя расхода. Такое расположение преобразователя озона предпочтительно тогда, когда в качестве побудителя расхода используется насос центробежного типа, в конструкции которого отсутствуют элементы из резины и пластмассы, контактирующие с анализируемым газом.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен внешний вид предлагаемого газоанализатора с частичными вырезами.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема одного из возможных вариантов выполнения газоанализатора. Фотоионизационный газоанализатор 1 содержит корпус 2, в котором установлена ионизационная камера 3 с газовой линией 4 для подвода анализируемого газа и газовой линией 5 для вывода анализируемого газа. В корпусе 1 газоанализатора установлен также источник 6 УФ-излучения, имеющий окно 7 для вывода излучения в расположенную в непосредственной близости ионизационную камеру 3. В качестве источника 6 УФ-излучения может быть использована УФ-лампа тлеющего разряда или безэлектродная УФ-лампа с индукционным или емкостным высокочастотным возбуждением. Материалом для окна для вывода УФ-излучения в ионизационную камеру могут служить известные материалы, пропускающие УФ-излучение, например MgF₂.

В корпусе 1 газоанализатора на газовой линии 5 для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры 3 установлены побудитель расхода 8 и приспособление 9 для преобразования озона в нетоксичные вещества. При использовании в качестве побудителя расхода насоса мембранного типа, в состав которого входят элементы, выполненные из резины и пластмассы и контактирующие с анализируемым газом, приспособление для преобразования озона предпочтительно установить на входе побудителя расхода 8 (см. фиг. 1). При использовании в качестве побудителя расхода 8 насоса центробежного типа, в котором отсутствуют резиновые или пластиковые элементы, контактирующие с анализируемым газом, приспособление 9 для преобразования озона предпочтительно установить на выходе побудителя расхода 8 (см. фиг. 2).

Приспособление 9 для преобразования озона может быть выполнено в виде цилиндрической емкости, в которой перпендикулярно ее оси установлены тонкие металлические трубки 10, например никелевые (фиг. 1).

Приспособление 9 может быть выполнено также в виде емкости, заполненной частицами 11 материала, химически преобразующего озон, например гопкалита (см. фиг. 2).

Изобретение относится к портативным переносным газоанализаторам, предназначенным для контроля содержания примесей вредных веществ в воздухе. Предложен фотоионизационный газоанализатор, содержащий ионизационную камеру с газовыми линиями для подвода и отвода анализируемого газа, источник ультрафиолетового излучения для ионизационной камеры и побудитель расхода, в который введено приспособление для преобразования озона в нетоксичные вещества, установленное в газовой линии для вывода анализируемого газа на входе или на выходе побудителя расхода. Технический результат: исключение опасности появления на выходе газоанализатора озона с концентрацией, превышающей ПДК. 4 з.п.ф-лы. 2 ил.

1. Фотоионизационный газоанализатор, содержащий ионизационную камеру с газовыми линями для подвода и вывода анализируемого газа, источник УФ-излучения, имеющий окно для вывода УФ-излучения, соединенный с ионизационной камерой, и побудитель расхода, соединенный с газовой линией для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры, отличающийся тем, что в него введено приспособление для преобразования озона в нетоксичные вещества, установленное в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры. 2. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что приспособление для преобразования озона выполнено в виде цилиндрической емкости, в которой установлены параллельно несколько тонких металлических трубок. 3. Газоанализатор по п.1, отличающийся тем, что приспособление для преобразования озона выполнено в виде емкости, заполненной частицами вещества, преобразуемого озон в нетоксичные соединения. 4. Газоанализатор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что приспособление для преобразования озона установлено в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры на входе побудителя расхода. 5. Газоанализатор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что приспособление для преобразования озона установлено в газовой линии для вывода анализируемого газа из ионизационной камеры на выходе побудителя расхода.