Способ регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути Советский патент 1992 года по МПК G01N5/00 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности - к пьезоэлектрическим анализаторам паров ртути в атмосфере, и может быть использовано в промышленности и для экологического контроля.

Известен способ регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути путем нагрева, Сенсор выполнен в виде малочувствительного кварцевого резонатора, на возбуждающие электроды которого нанесено сорбционное покрытие из золота. При работе сенсора пары ртути сорбируются на золотом покрытии, что приводит к изменению (снижению) собственной частоты резонатора. Нагрев при регенерации осуществляется внешними устройствами (путем помещения сенсора в муфельную печь). Недостатком известного способа регенерации является необходимость проведения демонтажа сенсора из из- мерительного устройства (анализатора паров ртути) перед помещением его в печь м обратного монтажа сенсора после регенерации. Эти процедуры заметно усложняют процесс регенерации. Кроме того, продолжительность регенерации существенно превышает продолжительность термодесорбции ртути, т.к. включает в себя время разогрева печи. Дополнительным недостатком является значительная электрическая мощность, затрачиваемая на регенерацию (практически - не менее нескольких десятков Вт).

Целью изобретения является упрощение процесса регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути методом термодесорбции ртути с поверхности электродов резонатора. Положительный эффект от использования изобретения заключается также в сокращении времени регенерации и потребляемой мощности,

Поставленная цель достигается тем, что на свободные части поверхностей пластины резонатора наносят пленочные нагреватели, а термодесорбцию ртути с возбуждающих электродов осуществляют путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150-160°С в течение 10-15 мин.

На фиг.1 изображен пьезоэлектрический резонаторный сенсор паров ртуги ( х| Ю О Ю

щий вид), используемый при реализации предложенного способа регенерации; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 сенсора.

Сенсор содержит пьезоэлектрическую кварцевую пластину 1, на часть поверхностей которой нанесены возбуждающие электроды 2 и 3. На свободные от электродов 2 и 3 части поверхностей пластины 1 нанесены пленочные нагреватели 4 и 5 подковообразной формы (по одному нагревзте- лю с каждой стороны пластины 1). Электроды 2 и 3, а также нагреватели 4 и 5 выполнены из золота. Нагреватели 4 и 5 соединены последовательно перемычкой 5. расположенной на ребре кварцевой пластины 1.

Способ осуществляется следующим образом.

После воздействия на пьезоэлектрический резонатор сенсор анализируемой смесью паров ртути и воздуха, приводящей к сорбции паров ртути электродами резонатора, подключают пленочные нагреватели 4 и 5, нанесенные на свободные части поверхностей пластины 1 резонатора к источнику напряжения и нагревают сенсор до температуры 150-160°С в течение 10-15 мин. За это время происходит термодесорбция ртути с электродов резонатора, flpw необходимости контроль полноты десор&ции осуществляют измерением собственной частоты сенсора, величина которой после нагрева и последующего остывания сенсора должна быть равна собственной частоте сенсора до воздействия «а него парами ртути. Более удобно оценивать степень регенерации сенсора коэффициентом регенерации К:

К

(1. - U

} 100%,

где fo - собственная частота сенсора до воздействия на него парами ртути;

f 1 - собственная частота сенсора после воздействия парами ртути;

К

,fi-fcb

П 90

f - мгновенное значение собственной частоты сенсора в процессе регенерации (или после процесса регенерации), взятое с учетом поправки на температурную зависимость собственной частоты.

Пример. Взят пьезоэлектрический резонаторный сенсор паров ртути, выполненный на кварцевом резонаторе АТ-среза. Собственная частота сенсора до воздейст0 вия ртути fo 14999515 Гц. Собственная частота после воздействия на сенсор парами ртути с концентрацией 8 r/м составила fi 14999425 Гц. При подведении к пленочным нагревателя сенсора электрической мощности 0,75 Вт температура сенсора составила(155± 3)°С. Собственная частота сенсора после нагрева до указанной температуры в течение 12 мин составила f 14999514,5 Гц. Коэффициент регенерации в данном примере составляет

100% 99,4%.

Данные, обосновывающие выбор режима регенерации, приведены в таблице, в которой указаны величины коэффициента регенерации К (в %%)для различных температур нагрева и различной продолжительности нагрева.

Данные таблицы подтверждают, что нагрев сенсора до температуры 150-160°С (с разбросом температуры ± 5°С) обеспечивает полную регенерацию за 10-15 мин (YA 100%).

Формула изобретения

Способ регенерации пьезоэлектрического резонаторного сенсора паров ртути методом термодесорбции ртути с поверхности электродов, нанесенных на пластину резонатора, отличающийся тем, что, с 0 целью упрощения, на свободную поверхность пластины резонатора наносят пленочные нагреватели, а термодесорбцию ртути осуществляют путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150-160°С в течение 10-15 мин.

5

0

5

0

5

5

А

i n

h 6

Фиъ.1

Использование: пьезоэлектрические устройства измерения концентрации паров ртути в атмосфере. Сущность изобретения: на свободную поверхность пластины резонатор- ного сенсора наносят пленочные нагреватели, термодесорбцию паров ртути осуществляют путем нагрева сенсора посредством пленочных нагревателей до температуры 150-160°С в течение 10-15 мин. 2 ил.

А-А