СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСНЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ Российский патент 2011 года по МПК G01N21/64 B82B1/00 

Изобретение относится к способам измерения концентрации примесных газов (например, аммиака) в атмосферном воздухе и может быть использовано в системах контроля за состоянием окружающей среды.

Известны способы определения концентрации газа путем селективного поглощения электромагнитного излучения с целью обнаружения определенного газа в составе газовой смеси (Заявка на изобретение RU 2007143848 А; МПК С01 №21/35; 2007 г. Заявка на изобретение RU 2001114303 А; МПК G01 №1/00; 2003 г.).

Реализация этих способов связана с использованием устройств, обеспечивающих селективное выделение линии поглощения подлежащих определению газов, а также необходимого увеличения длины пути светового потока в слое газа за счет специально применяемых кювет. Все это налагает дополнительные условия на поддержание стабильного состояния плотности газовой смеси в рабочем пространстве кюветы. Кроме того, существенно на процесс поглощения излучения могут влиять частицы пыли, поглощающие и рассеивающие падающее на газ излучение в широкой полосе частот, включающей полосу поглощения анализируемого газа.

Все это может приводить к искажению результатов анализа.

Кроме того, для измерения используются сравнительно сильные световые потоки, для измерения которых применяют интегральные характеристики (фототоки), что уступает по точности измерений методам с использованием счета отдельных квантов излучения.

Техническим результатом является обнаружение примесных газов в условиях, не критичных к жесткой стабилизации газового потока и запыленной атмосферы, и повышение точности измерений.

Технический результат достигается тем, что способ определения примесных газов в атмосферном воздухе включает адсорбирование газовой смеси на поверхности твердого тела, возбуждение люминесценции в образовавшейся системе путем облучения электромагнитным излучением и регистрация после воздействия излучением релаксации люминесценции, характерной для примесных газов, в режиме регистрации отдельных квантов.

Для повышения чувствительности метода в качестве твердого тела (адсорбата) используют наноструктурированный оксид алюминия, получаемый при анодном электрохимическом окислении металлического алюминия в растворах сильных кислот (например, серной или щавелевой). Как известно (Одынец Л.Л, Орлов В.М. Анодные оксидные пленки. - Л.: Наука, 1990. - 200 с), в этом случае образуется пористая оксидная пленка с наноразмерными ячейками, обеспечивающими сильно развитую адсорбционную поверхность, что повышает концентрацию исследуемого газа, а следовательно, и чувствительность метода.

Практическая реализация метода осуществлялась на стандартном оборудовании системы КАМАК с использованием в качестве детектора люминесценции фотоэлектронного фотоумножителя ФЭУ-37 в режиме регистрации отдельных квантов излучения. Возбуждение люминесценции проводилось освещением ртутной лампы высокого давления. Характеристики излучения анализировались с использованием персонального компьютера, включенного в систему через устройство обработки импульсов фотоумножителя. Анализировалось наличие аммиака в атмосферном воздухе.

На чертеже приведена зависимость релаксации люминесценции чистого адсорбата (пленка оксида алюминия) (кривая 1) и в присутствии аммиака (кривая 2). Разница в значениях интенсивности излучения для фиксированного момента времени пропорциональна количеству адсорбированного газа (в данном случае аммиака).

Изобретение относится к способам измерения концентрации примесных газов (например, аммиака) в атмосферном воздухе и может быть использовано в системах контроля за состоянием окружающей среды. Анализируемая газовая смесь адсорбируется на поверхности твердого тела, а затем в этом слое возбуждается люминесценция путем облучения источником электромагнитного излучения. После прекращения воздействия возбуждающего излучения регистрируется релаксация люминесценции, характерная для анализируемого газа. Техническим результатом изобретения является способ анализа газовой смеси, обеспечивающий обнаружение примесных газов в условиях, не критичных к жесткой стабилизации газового потока и запыленной атмосферы, а также повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения примесных газов в атмосферном воздухе, включающий адсорбирование газовой смеси на поверхности твердого тела, возбуждение люминесценции в образовавшейся системе путем облучения электромагнитным излучением и регистрацию после воздействия излучения релаксации люминесценции, характерной для примесных газов, в режиме регистрации отдельных квантов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого тела используют наноструктурированный анодный оксид алюминия.