Чувствительный элемент для определения содержания аэроионов в воздухе Советский патент 1992 года по МПК G01N5/00 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при разработке и эксплуатации приборов для определения аэроионов в воздухе.

Известно определение концентрации аэроионов в воздухе при естественной и искусственной ионизации с помощью счетчиков аэроионов, в основу работы которых положены различные методы измерения характеристик аэроионов: масс-спектро- метрический, импульсный, методы переменного тока, аспирационный, которые используются в специальных измерениях и име.ют ограниченное применение. Масс- спектрометрический метод и методы переменного тока применяются преимущественно в лабораторных исследованиях, а также при создании условий сильного разряжения, что вызывает смещение химических равновесий и изменение концентраций отдельных компонентов, приводя к снижению чувствительности анализа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является чувствительный элемент, выполненный в виде пье- эокварцевой пластины с электродами, на которую нанесен слой сорбента. способного поглощать определяемое вещество, Поглощение определяемого вещества слоем, нанесенным на резонатор, вызывает изменение частоты колебаний кварцевого резонатора, причем это изменение пропорционально концентрации определяемого вещества.

Недостатком известного чувствительного элемента является низкая чувствительность к аэроионам.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

На чертеже представлена схема чувствительного элемента.

Чувствительный элемент для определения содержания аэроионов в воздухе выполняют в виде пьезокварцевой пластины с электродами, на которую нанесен чувствительный слой из 20-25%-ного водного раствора сахарозы.

Высокая абсорбционная способность предлагаемого чувствительного слоя обусЁ

Ч

ю

VI

VI о

лаеливается окислением сахарозы. Чувствительный элемент состоит из пьезоквар- цевой пластины . 1 с серебрянными электродами 2, к которым припаяны токоот- поды 3. На пластину нанесен чувствительный слой А, выполненный из 20-25%-ного водного раствора сахарозы.

Чувствительный элемент-работает следующим образом.

При включении элемента в схему электронного генератора пьезокварцевая пластина 1 с электродами 2 и чувствительным к аэроионам слоем совершает электромеханические колебания с высокой частотой, определяемой толщиной пластины и массой чувствительного элемента. При сорбции чувствительным слоем 4 аэроионов из воздуха изменяется масса чувствительного элемента и частота колебаний пропорционально концентрации аэроионов в воздухе, Содержание азр оионов определяют по сор- бционно-частотной характеристике чувствительного элемента:

Д (С аэроионов),

где Д F F2-Fi - изменение частоты колебаний чувствительного элемента, Гц;

Fi, FZ - частота колебаний чувствительного элемента до и после абсорбции азрои- оиов чувствительным слоем,, Гц;

С - концентрация аэроионов в воздухе в пересчете на озон и оксиданты, мкг/м ,

Для получения характеристики создают заданную концентрацию аэроионов в воздухе, облучая герметически закрытое воздушное пространство известного объема ионизирующим устройством в течение определенного времени. Затем в это герметически закрытое воздушное пространство со строго определенной концентрацией аэроионов вводят пьезочувствительный элемент с предлагаемым чувствительным слоем, включенный в схему электронного генератора, и проводят измерение частоты электромеханических колебаний. После этого Строят сорбцмонно-частотную характеристику как зависимость изменения частоты колебаний от концентрации аэроионов,

П р и м е р. На пьезочувствительном элементе выполняют чувствительный слой массой 100 мкг, На аналитических весах взвешивают 20 г сахарозы марки ХЧ, загружают ее в колбу емкостью 150-200 мл, куда также помещают 80 г дистиллированной воды. Полученный водный раствор сахарозы с концентрацией 20% используют для выполнения чувствительного слоя. Затем берут кварцевый резонатор {с площадью кварцевой пластины 1,0 см и с частотой колебаний 900 кГц), на обе стороны кварцевой пластины которого наносят 20%-ный водный раствор сахарозы, оставляя гурт сухим и соблюдая предосторожность с тем, чтобы обе стороны кварцевой пластины не имели электрического контакта через 20%-ный водный раствор сахарозы. Чувствительный слой высушивают и подготовленный таким образом пьезочувствительный элемент используют в дальнейшем анализе, перед проведением

которого строят его сорбционно-мастотную характеристику:

Д Fttf(C аэроионовЦ, .

. где Д F Fi-F2 - изменение частоты колебаний кварца, кГц;

FI и Fa - частота колебаний кварца до и после абсорбции азроионов, кГц;

С - концентрация аэроионов в воздухе, мкг/м3.

Построение сорбционно-частотной характеристики проводят следующим образом.

Создают заданную концентрацию аэроионов в воздухе: 0,03; 0,06; 0,12; 0,30; 0,60; 0,90 и 1,20 мкг/мЗ. Для этого облучают герметизированное воздушное пространство (в частности, эксикатора объемом 6,5 дм3) ионизирующим устройством (например, ионизатором воздуха ИВА. РИГА), в течение 0,5; 0,2; 0; 5,0; 10,0; 15,0 и 20,0 мин

соответственно. С целью устранения влияния влаги на показания пьезочуаствитель- ного элемента в нижнюю часть эксикатора помещают чашку Петри с водой. Затем в эксикатор вводят пьезочувствительный элемент, включенный в схему электронного ге- . нератора, и измеряют частоту колебаний чувствительного элемента. После этого строят сорбционно-частотную характеристику пьезочувствительного элемента и проводят анализ.

В таблице приведены данные влияния концентрации водного раствора сахарозы на чувствительность анализа,

Из данных приведенных в таблице, видно, что оптимальным интервалом концентрации водного раствора сахарозы является 20-25%.

Формула изобретения 0 Чувствительный элемент для определения содержания аэроионов в воздухе, выполненный в виде пьезокварцевой пластины, имеющей площадь 1,0 см2 и частоту 900 кГц с электродами и нанесенным на 5 поверхность пластины чувствительным слоем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, чувствительный слой выполнен из 20-25%-ного водного раствора сахарозы.

Т7

-

Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: чувствительней элемент выполняют в виде пьезокварцевой пластины с электродами, на которую нанесен чувствительный слой из 20-25%-ного водного раствора сахарозы, 1 ил,, 1 табл.