Устройство для определения микроконцентраций кислорода Советский патент 1992 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к ионизационному анализу, и может найти приме- .нение при разработке газоанализаторов и газовых хроматографов, предназначенных для селективного анализа примесей в газах.

Известны интегральные полупроводниковые датчики на основе пленок двуокиси олова, нобия и цинка, юзволя- ющих контролировать содержание кислорода.

Недостатками этих датчиков являются экспоненциальное увеличение их электрической проводимости при увеличении температуры, а также высокая чувствительность электропроводности к примесям, содержащимся в образце,

Известны также термомагнитный, маг- нитомеханический и магнитопневматичес- кий анализаторы кислорода,,

Существенными недостатками этих анализаторов являются сложность конструкции, относительно низкая чувствительность и влияние примесей неконтролируемых газов на показания приборов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ионизационный детектор, содержащий корпус со штуцерами для входа и выхода анализируемого газа, нагреваемый электрод, представляющий собой платино

si

ос

СЛ

1 сл

мЈь

вую спираль с нанесенной на ней окисью алюминия,покрытой пленкой палладия, который подключен к низковольтному источнику питания,измерительный электрод, изолированный от корпуса, между анодом и корпусом подключен высоковольтный источник питания, измерительный электрод соединен с усилителем малых токов, а выход усилителя - с регистрирующим прибором

Существенным недостатком данного детектора является низкая чувствительность к кислороду„

Цель изобретения - высокочувствительное и селективное определение кислорода в азоте и устранение указанных недостатково

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения микроконцентраций кислорода в инертной среде, содержащем корпус со штуцерами для и выхода анализируемого газа, нагреваемый электрод, представляющий собой платиновую спираль с нанесенным на ней активным слоем, измерительный электрод, изолированный от корпуса, источник питания, подключенный между нагреваемым электродом и корпусом, в качестве активного слоя используют гексаборид лантана, а источник питания подключен отрицательным полюсом к нагреваемому электроду.

При этом гексаборид лантана, термический эмиттер электронов, чрезвычайно эффективен в связи с низкой энерги- ей выхода электронов и высокой термической стабильностью, в процессе работы такого эмиттера происходит испарение гексаборида лантана, зависящее от парциального давления кислорода в инертной среде, механизм действия кислорода состоит в образовании летучих окислов лантана и бора.

Как показали результаты патентных исследований, ранее в устройствах для определения микроконцентраций кислорода в инертной среде не использовали в качестве активного .слоя гексаборид лантана, а источник питания не подключали отрицательным полюсом к нагрева- -емому электроду. -Это и определяет су- .щественные отличия предлагаемого уст- . ройства ддя определения микроконцент- раций кислорода в инертной среде.

На чертеже показано устройство. Устройство для определения микроконцентраций кислорода в инертной сре- ле содержит корпус 1 со штуцерами для

0

5

0

5

5

входа 2 и выхода 3 анализируемого газа, нагреваемый электрод k, представляющий собой платиновую спираль с на несенным на ней активным слоем 5, подключенный к источнику 6 питания, измерительный электрод 7, изолированный от корпуса 1 изолятором 8, источник 9 питания, подключенный между нагрева е- мым электродом Ц и корпусом 1, в качестве активного слоя 5 используют гексаборид лантана, а источник 9 питания подключен отрицательным полюсом к нагреваемому электроду 4„ измерительный электрод 7 соединен с усилителем 10 малых токов, а выход усилителя - с регистрирующим прибором 11„

Устройство работает следующим образом „

При подаче инертного газа (расход выбирается из условия получения максимального полезного сигнала) через штуцеры 2 и 3 и напряжения питания нагреваемого электрода Ц между ним и измерительным электродом 7 устанавливается электронный ток под воздействием поля, создаваемого источником 9 питания. Электронный ток создается за счет термоэмиссии электронов с активного слоя 5 при его нагреве с помощью

нагреваемого электрода t При попадании кислорода между нагреваемым электродом с активным слоем 5 и измерительным электродом 7 изменяется величина электронного тока за счет испарения гексаборида лантана с образованием летучих окислов лантана и бора, а также захвата электронов этими летучими соединениями„

Изменение электронного тока пропор0 ционально концентрации кислорода в инертной среде и является его количественной мерой„

Макет данного устройства представляет собой датчик, содержащий металлический корпус со штуцерами для входа и выхода анализируемого газа, нагреваемый электрод, в качестве которого был использован катод электронной

лампы, представляющий собой вольфрамовую спираль с нанесенным на Сней активным слоем из монокристалла гексаборида лантана, источник регулируемого напряжения в 10 В для нагрева

электрода, измерительный электрод, источник постоянного тока 300 В. отрицательный полюс которого подключен к нагреваемому электроду, а положительный - к заземленному корпусу, измери/7/7/7

4-MJ

г

Использование: в аналитической технике, в частности в ионизационном анализе, при разработке газоанализаторов и газовых хроматографов, предназначенных для селективного анализа примесей в газах0 Сущность изобретения: устройство имеет корпус со штуцерами для входа и выхода анализируемо-: го газа, нагреваемый электрод, представляющий собой платиновую спираль с нанесенным на ней активным слоем, измерительный электрод, изолированный от корпуса Источник питания подключен между нагреваемым электродом и корпусом. В качестве активного слоя используют гексаборид лантана, Источник питания подключен к нагреваемому электроду отрицательным полюсом. 1 ил.