Ионный спектрометр Советский патент 1975 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к ионным спектр метрам аспирационного типа и, в частности, к приборам, для изучения ионных, спектров Гаазов, газовых смесей и воздуха в условиях замкнутых объемов и приземного слоя атмосферы, Известные ионные спектрометры и счетчики ионов состоят из измерительного конденсатора, побудителя и измерителя расхода и электрометрического усилителя постоянного тока. К недостаткам известных приборов следует отнести невысокую достоверность результатов измерений из-за действия ряда -внешних факторов и неконтролируемых вариаций состава и физических параметров внешней среды: -газового состава, давления, влажности, TeMnepaTypbi,j -неоднородности поля скоростей возду-ха и турбулентности воздуха; -концентрации, спектрального состава и возраста ионов; I - аэрозольного состава - ионизирующего излучения, а также I наличие случайных, неаппаратурных ошибок измерения. Цель изобретения - повысить достоверность результатов измерений аспирацион- ного ионного спектрометра при измерении ионных спектров газовых сред, как функции состава и физического состояния среды, вида, энергии и интенсивности ионизирующей радиации. Зто достигается тем, что спектрометр снабжен многоцелевым фильтром, устансжденным на входе в ионизатор, блоком измерения физических параметров газа, установленным на выходе из блока измерительных конденсаторов, и краном с двумя выходами, установленным на выходе из блока измерения физических параметров, причем один из выходов крана соединен со входом в побудитель расхода, а второй - с атмосферой. В предлагаемой конструкции спектрометра устраняется влияние внешних факг торов на результаты измерения, обеспечиваются условия для формирования газовой 1среды с заданными параметрами и обеспечивается нужное количество данных об | ионном спектре при идентичных условиях измерения, чем и достигается повышение достоверности результатов измерения.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого ионного спектрометре,-,

Он имеет гермообъем 1 с исследуемым газом, подсоединенный к замкнутому герметичному контуру, которые образуют пос- ледовательно и герметично соединенные побудитель 2 расхода, измеритель 3 расхода, многоцелевой фильтр 4, ионизатор 5, блок 6 измерительных конденсаторов, блок 7 (Измерения физических параметров исследуе- мой газовой среды и кран 8 с двумя выходами. Все названные элементы выполнены и соединены между собой герметично. Прибор содержит электрометрический усилитель 9 постоянного тока, к выходу которого подключен регистратор Ю элек:трических сигналов, блок 11 программного управления.

Тип многоцелевого фильтра 4 и вид ионизатора 5 определяются конкретными

задачами измерения. Блок 7 измерения физических параметров обеспечивает измерение температуры, давления, влажности газовой среды на выходе блока 6 измерительных конденсаторов.

Предлагаемый ионный спектрометр работает следующим образом.

Исследуемая газовая среда из гермообъема 1 поступает последовательно в побудитель 2 расхода, измеритель 3 расхода, фильтр 4, ионизатор 5, блок 6 измерительных конденсаторов, блок 7 измерения физических параметров и через кран 8 выходит в атмосферу.

После заполнения всех названных элемен тов исследуемой газовой средой перекрывают выход в атмосферу краном 8 и открывают проход от блока 7 измерителей физи-, ческих параметров через кран 8 к побудителю 2 расхода, т.е. создают замкнутый гер метичный контур; давление внутри него определяется давленим, под которым исследуема газовая среда поступает из гермообъема 1.

Для проведения измерений запускают бло программного управления 11, который включает побудитель 2 расхода, регистратор 10 электрических сигналов и обеспечивает подачу ряда дискретных значений напряжения

VQ на высоковольтный электрод блока 6 измерительных конденсаторов, куда чероз

фильтр 4 и ионизатор 5 поступает ионизи- рованный воздух.

Блок 6 измерительных конденсаторов формирует ток JQ к собирающему электроду, котррый является функцией ионного спера V (k) исследуемой газовой среды:

k

ЛП|

max

)dk,

01 i9 где - заряд электрона ,6lCI кулона: ., 3

Л/- скорость продува см /сек; - ирёдельная подвижность ионов, np4j которой существует ток насыщения, |см /в сек; /

К мин. . - минимальная и максимальная подвижности измеряемых ионов,

при Ij . 1. k

k

МИН .ОС

макс.

Полученный.сигнал J усиливается электрометрическим усилителем 9 постоянного тока и записывается на регистраторе 10 электрических сигналов.

Один полный цикл измерения в одном из вариантов исполнения предлагаемого спектрометра состоит из шести идентичных тактов, каждый длительностью 13 сек, при этом в 1-4 тактах напряжение Vj на высоковольтном электроде измерительного конденсатора максимально, а в 43-46 тактах равно нулю. Между 4-тым и 43-им тактами напряжение Vn принимает по 19 значений обеих полярностей.

Формула изобретения

Ионный спектрометр, содержащий последовательно соединенные побудитель расхода анализируемого газа, измеритель расхода, ионизатор и блок измерительных конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверност результатов измерения, он снабжен многоцелевым фильтром,, усталБвленным, на вхо де в ионизатор блоком измерения физических параметров газа, установленным на выходе из блока измерительных конденсаторов, и краном с двумя выходами, установленным на выходе и.з блока измерения, физических napaMeTpOBj причем один из выходов крана соединен со входом в побудитель расхода, а второй - с атмосферой.

щ

8 ТГ

Е

10