Спектрометр ионов Советский патент 1974 года по МПК H05F3/00 

Изобретение относится к приборам для измерения концентрации и снектра нодвижностей а1мосферных ионов и .может на11ти ирименение в медицине, курортологии, метеорологии, нри изучении физических параметров атмосферы, в системах кондиционирования воздуха с искусственной ионизацией и в других областях науки и пародного хозяйства.

Известны спектрометры ионов, работающие на принципе из.мерения заряда на собирающем электроде аспирационно ионизационной к а.меры.

Однако в известных спектрометрах выходной сигнал представляет собой пилообразное напряжение, поэтому нельзя выполнять непосредственный отсчет показани прибора. Иоскольку в снектро.метрах используют усилители постоянного тока, то не удается избавиться от дрейфа нулевой линии отсчета во времени. В процессе измерений приходится периодически проверять «нуль прибора и корректировать его.

Кроме того, поскольку собирающий электрод аснирационной камеры для разряда камеры периодически должен заземляться, то возникает проблема избавления бросков напряжения, возникающих на собирающем электроде нри размыкании заземляющего устройства за счет контактной разности потепциа2

лов на нем. Эю усложняет отсчет показаний прибора Ji }худшает гочпость из.мерений.

Целью изобретения является повыщение бысгроде11ствия и точности измерение.

Для этого спектрометр снабжен пороговы.м устройством с датчиком времени из.мерения, и.меющи.м два выхода, датчико.м вре.мепи зазем.тенного состояния и ингеграторо.м с переключателем интегрирующих каналов на входе, .м пороговое устройство и интегратор ирисоедннепы своими входами к выходу }силителя, выход интегратора соединен с входом регистратора, выходы датчика вре.мени из.мерения присоединены соответственно к каналу управления иерсключателем интегрирующих каналов и к входу датчика вре.мепи заземленного состояния, а выход датчика вре.мени заземленного состояния прпсоединен к каналу, унравляюще.му зазе.мляющим устройство.м.

11зобретение пояснено чертежами.

Ма фиг. 1 ириводе 1а блок-схе.ма спектро.метра; на фиг. 2 - цик.югра.м.мы процесса из.мерения.

Спектрометр ионов содерж1гт высоковольтный электрод асиирациониоп ионизационной камеры 1, соединенный через переключатель напряжения 2 с источником питания 3 ка.меры, собирающи электрод камеры 1. соединенный с входом усилителя 4, в качестве коToporo может оыть использован усилитель постоянного тока с динамнчсск1-пг конденсатором. Собирающий электрод соединен с устроГгством 5, заземляющим 15ход. УстроГкгво 5 нредставляет собой транзисторны ключ, нагрул енный на реле с замыкаюи им к()Н1акто.1, имеющим в разомкнутом сос14)ипии сопротивление утечки относительно корпуса нрибора не менее 10 см. Выход усилшеля 4 соединен с входом порогового устр01 ства 6. которым может быть триггер Шм1ггта с эмитте 1ным нонторителем на входе, и с входом иереключателя 7 интегрирующих каналов, в качестве которых может быть нримснен триггер, наиример на электромагнитных реле или на транзисторах с релейно нагрузкой. Ввгход иорогового устройства 6 соеД П1С11 с входом датчика вре.мени измерения 8, кхоц которого соедииеи с входом датчика времеии заземлеиия 9 и счетным входом нереключателя 7, иредставляюн1им собой уиранляющиГ канал. Выход датчика вре.мени заземлеиия 9 соединен с базой ключа, входяи1его в заземляющее устройство 5, а переключатель 7 связан с иитеграторо.м 10 с двумя каналами иитегрироваиия. Выходы интегратора 10 соединены с индикатором 11, наиример со стрелочиьгм ирибором. Сиектрометр работает следующим образом. После включения ирибора в сет1) иитаиия на высоковольтном электроде асииранионной ионизационной камеры 1 иереключателе.м напряжения 2 устанавливают зада1И1ое наиряжение И1ггання, иодаваемое от источника иитаиия 3 камеры, т. е. задаю1 продельную измеряемую подвижность ионов. Если вход нрибора ие зазелктеи, а продувка воздуха через камеру 1 пе включена, то сигнал на входе усилителя 4 должен бьгп. равен нулю. Однако, как известно, пу.ль все время дрейфует. Если включена продувка воздуха, а затем снимают заземление входа iipn6()pa, то на собирающем электроде асиирационнси и)инзаПИОННОЙ камеры 1 (соответетвеиио иа входе усилителя 4) начнет расти потенниал за счет оседания ионов иа собираюгпий электрод под действием электрическо|-о по.чя. Закои изменения напряжения сшнала, сип1 аел 01Ч) с усилителя 4, оиисывается liijipa/Keниемгде потенциал на собпраюню.м электроде в вольтах, п - концентрация ионов в ион/сдг, е - заряд иона, рав.ный 1,6-10 к, / - время накопления в секундах, С - общая входная емкость спектрометра в фарадах, io - расход воздуха через камеру в . цпя ионов 11СЛП расход п()стояп1мг ----- , п eVn наклона KpuBoii роста noi-einb4a.ia. Гслн задать какое-то папр.яжение порога отсчета L,,, KOTopt)(. заведо.мо бол1иие суммарного нап|)яжепия выброса и 1апряжения. появивиктося в резуль1ате (1)а ну;1я. -т можно будет устрапп1Ь в.лияппе Э1нх о i кл;1нг-пп 1 на показапия прибора. ,с г-1е1П1Ы| | сигна. . (|ini 2.а) iKJCiynaет на iixo;i по)огово1о ycii) isa ti л па (JДIiн 113 каналов пн геграторм i О. Как то.чько спгпал cianei равн)1.м L,i, сработает пороговое ycTpoiici во п выдаст положител:Л11,1Й 1гмпульс )ia вход да чина вре.менп ) 8. Да1чпк времени измерения 8 отсчс вре ;е1П1 |с.м. (Ьиг. 2.о). По окончанип заданного времепп пз.мере1П1я датчпк времепп )г .1ерения 8 в|)1даст импул1)С на вход перек.-цочате.тя 7. кслорьп за.меп1Г1 Kana;i пнтегратора К) (см. фпг. 2.с ..). (JДHoвpeмeнн(; датчик 8 заиус1ТГ1- датчпк вре.мени .аземления 9 (с.. (j)ni-. 2. (). K0 --:ijibiii через зазем;1Я1Оиие устроГк:ПИ 5 ссзбирающи электрод Ka.Mcpi) 1 п сброспг с neio заряд. Поскольку iie) капа. пите1 ра-;ора 10 порек.почалси с 1 ыхода усп.чигеля 4 па вход иптеграго)а 10, Io па ввгчоде inrreipaTOpa 10 и иа индикаторе 11 появ1Г1ся сигиал, нроио)ниональн1 1Й тангенсу yr/ia наклона к)ивой роста входп()го cinTia.ia . фп1-. 2,с). lloc.ie ограбогки ла1Ч111-..ом iipe.ieni зазс.мления ,;;.1аино1() пп ервала yCTpoiiclBO ;) oicot.-дпппт or Mc.M.iii co6npaioHuiii эле ipo/i камеры i п пач1кчся следхи.чнге пз.;еч(Л о)ог() iin.uiKaTOj) 1 1 пуде; ь TI х-ппи. hr.in ;;ii iipiAiSi Kiniji.eHпп.л atM,, IpaniiH iioiKjB ir-iM измепп 1-..:я и To.-i крпвон :)C i ;; ( ill i;i ji ;io (Лчоича.p,.,,,,„ ,,, 11 пнднка1 op II .траюр ропорниона.пиюе i-..a iainulicnsor i; )На ПОВОП кривой. I Ipen.MXiniCi ва 11рсд. е11сктро.;етра cociОЯТ в с.чедуюпнМ. Спектро.ме) ;uiei на 1 1;д1 каторе иредвариie.i,n;i )т; Н1ук) 1П1фор.мапп:о в виде, пе требукино. далы1е1пие1 1 обработ)и (в пзвестпых спектрометрах након.чения : аписывают, а зате.м В1)1числяю1 угол иаклона кривых) . При работе на спектрометре пе требуетея пернодическн устанавливать ну;1ь п следить за изменениямн вьибросов напряжепия при отеоединеиип земли на входе.

Регулировкой времени заземленного состояния спекгрометра можно регулировя i; время хранения информации на индикаторе, что создает улобства при визуальном снятии ланных с снсктро гетра.

Пр

о л м е т и 3 о о р с тени я

Снектрометр ионов, содержащий acHnpaiuiонную ионизанионную камеру, регулируемы источник питания камеры, усилитель, устройство, заземляющее вход спектрометра, с каналом, управляющим его работой, и регистратор, о т .1 и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью иовьпнеиия б1 1етродействия и точности измерения, он снабжен нороговым устройством с латчи чО ; измерения, имеющим два 1-;ыхода, датчиком времени заземленного состояния и интегратором с нереключателем интегрирующих каналов на входе, нричем иороговое устройство и интегратор нрисоединены своими входами к выходу уси.тигеля, выход пнте -ратора соединен с входом регистратора, нь:ход 1 датчика времени измерения нрисоедннены соответственно ic каналу управления Г1ерек.1ючате,1ем интегрирующих каналов и к входу датчика времени заземленного состояния, а выход датчика времени заземленного состояния нр11соединен к каналу, унравляюИ1сму заземля1они1М устройством.

и