Анализатор парамагнитных газов Советский патент 1990 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к аналитике, а именно к анализаторам парамагнитных газов, HcnonbsvroiuHx взаимодействие молекул парамагнитного газа с люминофором.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения суммы оксидов азотов в присутствии кислорода.

На чертеже изображен анализатор.

Введение термокаталитического преобразователя высших оксидов азота обеспечивает поступление в проточные кюветы анализатора только монооксида азота. Количество молекул монооксида азота равно количеству молекул оксидов азота анализируемого газа. Так как интенсивность излучения люминофора тушится пропорцио-г

нально количеству монооксида азота, сигнал о его концентрации в преобразованном газе однозначно связан с содержанием суммы оксидов азота в ана- лизируемом газе. Введение дополнительных кюветы и светофильтра позволяет получить сигнал о содержании кислорода, так как рекомбинационное Излучение синглетного кислорода про- порционально его содержанию. Введение блока вычитания обеспечивает вычитание из общего сигнала, зависящего от суммы оксидов азота, сигнала о содержании кислорода в анализируе- мом газе.

Анализатор содержит источник 1 переменного напряжения, установленные с внешней стороны кювет коронно- разрядные излучатели 2-4, термоката- литический преобразователь 5 высших оксидов азота в монооксид, дополнительную проточную кювету 6, рабочую проточную кювету 7, эталонную герметичную кювету 8 с люминесцентными чувстви- тельными элементами 9-11, светофильтр 1 с максимумом полосы пропускания на длине волны 1250 или 620 нм излучения синглетного кислорода, светофильтр 13 С МаКСИМуМОМ ПОЛОСЫ ПрО-

пускания на длине волны люминесцентного излучения, фотопрйемник 14, блок 15,обработки сигналов, селектор 16 выходных сигналов, пропорцио-. нальных излучению синглетного кислорода из дополнительной кюветы 6, блок 17 вычитания сигналов, измерительный прибор 18.

Эталонная кювета 8 заполнена газом с известным составом, например азотом, или другим газом, не вызывающим тушение люминесценции, или газом с известным содержанием парамаг нитных газов .Управляющийвыход источни ка 1 напряжения подключен к управляю- щим входам блока 15 обработки сигналов и селектора 1 6 Выходы блока 15 обработки сигналов 15 и селектора 16 подключены соответственно к неинвер- , тирующему и инвертирующему входам блока 17 вычитания. Выход блока 17 вычитания подключен к измерительному прибору, отградуированному в единицах содержания суммы оксидов азота.

Анализатор работает следующим образ ом.

Анализируемый газ поступает в термокаталитический преобразователь 5,, в котором высшие оксиды азота пре

образуются в монооксид. Преобразованный газ, содержащий монооксид азота и кислород, протекает через дополнительную 6 и измерительную 7 кюветы.

Переменное напряжение от источника 1 напряжения последовательно подается на коронно-разрядные излучатели 2-4, Возбуждающее излучение попеременно вызывает люминесценцию чувствительных элементов 9-11. Молекулы кислорода и монооксида азота участвуют в актах тушения центров люминесценции чувствительных Элементов и переходят в возбужденное состояние с последующей дезактивацией путем ре- комбинационного излучения. Из формулы Штерна-Фольмера следует

Vi 1

+ КЛ,

где 10 - интенсивность люминесценции в эталонной кювете при отсутствии парамагнитных газов;

I - интенсивность люминесценции в рабочей и дополнительной кювете при наличии парамагнитных газовjК, - константа тушения люминесценции кислородом;

К2 - константа тушения люминесценции монооксидом азота;

Р0 - парциальное давление кислорода в анализируемой смеси;

Р|40- парциальное давление монооксида азота в анализируемой смеси

Интенсивность рекомбинационного излучения синглетного кислорода описывается формулой

ТР - V кз,

где I. - интенсивность рекомбинаци онного излучения синглетного кислорода; К - константа.

Максимум спектря рекомбинационного излучения синглетного кислорода / распоттожен в области 1250 и 620 нм. Узкополосный светофильтр 13 пропускает на фотоприемник 14 люминесцентное излучение чувствительных элементов рабочей и эталонной кювет. Возбуждение и рекомбинационное излучение поглощается этим светофильтром. Узкополосный светофильтр 12 пропускает i

на фотоприемник рекомбинационное излучение синглетного кислорода (длина волны,1250 или 620 нм)„ Возбуждающее и люминесцентное излучение поглотает ся этим светофильтром.

Сигналы фотоприемника об интен- сивностях измерений I и обра- батываются в блоке 15 обработки сигналов в соответствии с формулой Штерна-Фольмера Полученный в результате обработки сигнал

U, K4(l- 2) K4(K,P02+KZPNO),

где К4 константа, несет информацию о содержании кислорода и мйнооксида азота в преобра- . зованном газе (кислорода и суммы оксидов азота в анализируемой газовой смеси). В блоке 17 вычитания сигналов из этого сигнала вычитает - ся сигнал о содержании кислорода в пря.об пазов энном газе.

Напряжение на выходе блока I б вычитания пропорционально содержанию оксида азота в анализируемом газе

и,

- КЗРО,

к4к«рог+ K4K2pNo- К5Р02.

При соответствующем выборе коэффициента по инвертирующему входу сумматора можно обеспечить равенство ко

К4К4

К

ъ

тогда U

: Выходной сигнал блока вычитания,

пропорциональный содержанию оксидов азота в преобразованном газ,е, измеряется прибором 18,отградуированном в единицах содержания суммы оксидов азота.

ормула и

6 зоб

р е т е н и я

0

5

0

Анализатор парамагнитных газов, включающий эталонную герметичную и рабочую проточную кюветы с источниками коронного разряда, соединенными С выходами блока возбуждения, и люми- несцирующими элементами, светофильтр с максимумом пропускания на длине .волны излучения люминесцирующего элемента, расположенный на выходе кювет фотоприемник, соединенный с блоком обработки сигналов, вход которого подключен к выходу блока возбуждения, отличающийся тем, ,что, с целью обеспечения возможности определения суммы оксидов азотов в присутствии кислорода, перед фотон приемником установлена дополнительная приточная кювета с источником, коронного разряда, соединенным, с выводом блока возбуждения, и элементом-, люминесцирующим на длине волны возбуждения молекулярного кислорода, и дополнительный светофильтр с Максимумом пропускания на длине волны 1250 или 620 нм излучения синг- 1летного кислорода и установленный на выходе дополнительной кюветы, к входу дополнительной кюветы подключен термокаталитический преобразователь высших оксидов азота в его монооксид, а ее выход подключен к входу рабочей кюветы, к выходам фотопри- 5 емника и блока возбуждения подключен селектор, выход которого соединен с инвертирующим входом блока вычитания неинвертирующий вход которого подключен к выходу блока обработки

5

0

0

сигналов.

Изобретение относится к аналитике, более конкретно к анализаторам парамагнитных газов. Целью изобретения является повышение правильности определения суммы оксидов азота в присутствии кислорода. Анализатор включает схему возбуждения, питающую источник возбуждения, термокаталитический преобразователь высших оксидов азота в монооксид, эталонную герметичную, дополнительную и измерительную проточные кюветы с люминесцентными чувствительными элементами, светофильтр с максимумом пропускания на длине волны люминесцентного излучения, установленный между фотоприемником и эталонной и измерительной кюветами, светофильтр с максимумом пропускания на длине волны 1250 или 620 нм излучения синглетного кислорода, установленный между дополнительной кюветой и фотоприемником. Термокаталитический преобразователь, дополнительная и герметичная кюветы соединены последовательно. К фотоприемнику подсоединены блок обработки его выходных сигналов, пропорциональных интенсивностям люминесцентного излучения дополнительной и измерительной кювет, и селектор выходного сигнала, пропорционального излучению синглетного кислорода. Инвертирующий и неинвертирующий входы блока вычитания сигналов подсоединены соответственно к выходу селектора выходных сигналов фотоприемника и выходу блока обработки сигналов. К выходу блока вычитания подсоединено измерительное устройство. 1 ил.