Детектирующее устройство Советский патент 1976 года по МПК G01N27/18 G01N31/08 

. 1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и, в частности к измерительным преобразователям состава и свойств газов, например детекторам по плотности и теплопроводности применяемым в аналитической, препаративной и промышленной газовой хроматографии.

Известны детекторы теплопроводности и плотности, у которых чувствительными элементами являются проволочные сопротивления или термисторы включаемые в электрическую мостовую схему 1 .

Однако такие детекторы имеют низкую чувствительность..

Известны детектирующие устройства, где в качестве чувствительных элементов использованы полупроводниковые приборы с Р - п переходами (диоды), подключаемые в качестве плеч мостовой измерительной схемы, в диагональ включен усилитель постоянного тока.

Известна мостовая измерительная схема для катарометра, содержащая измерительную и сравнительную камеры с расположенными в них чувствительными элементами детектора, которые соединены с источником питания, и мостовую измерительную схему, в два смежных плеча которой включены

резисторы, а в диагональ - регистрирующее устройство 2.

Однако указанное устройство часто не удовлетворяет по чувствительности требованиям хроматографического анализа.

Фактором, препятствующим увеличению чувствительности, является гальваническая связь между чувствительными элементами детектора, включенными в мостовую измерительную схему, и нагрузкой регистрирующего устройства через общий источник питания и элементы схемы.

При гальванической связи заметное влияние оказывает на выходное напряжение даже небольщая нестабильность во входной измерительной цепи, т.е. НЕ выходе появляются ложные сигналы, которые являются основным источником погрешностей, ограничивающих чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности детектирующего устройства.

Это достигается тем, что чувствительные эле менты детектора включены параллельно, причем последовательно с чувствительными элементами детектора включены источники излучения дополнительно введенных оптронов, фотоприемники которых включены в два других смежных плеча мостовой измерительной схемы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема детектирующего устройства.

Устройство состоит из детектора с чувствительными элементами 1 и 2, расположенными в рабочей 3 и сравнительной 4 камерах. Чувствительными элементами служат бескорпусные транзисторы (с массой 0,004 г), например КТ307В, используемые в диодном включении. В этом режиме идентичность характеристик транзисторных диодов выше, чем у диодов. Пос;1едовательно с каждым из чувствительных элементов 1 и 2 соединены светодиоды оптронов 5 и 6, образуя две цепи, включенные параллельно и питаемые от источника питания Н,

Кроме того, детектирующее устройство содержит дополнительный источник питания Е годключеный к измерительной мостовой схеме, два плеча которой образуют резисторы 7 и 8, а два других смежных плеча образованы фототранзисторами оптрнов 5 и 6. В измерительную диагональ моста подклюно регистрирующее устройство 9.

Усгройство работает следующим образом.

При прохождении через рабочую 3 и сравнительную 4 камеры чистого газа - носителя теплопроводность аза в обеих камерах одинакова, следовательно, и одинакова температура чувствительных элементов 1 и 2, поэтому токи, проходящие через параллельные цепи, в которых они включень, , что определяет одинаковые токи фототранзисторов оптронов 5 и 6. При этом не возникает разбаланса измерительной мостовой схемы, т.е. сигнал на выходе отсутствует.

Поступление анализируемых компонентов в рабочую камеру 3 детектора вызьшает изменение температуры чувствительного элемента 1. Например, при повышении температуры чувствительного элемента проходящий через него ток увеличивается и, следовательно, возрастает прямой ток и через светодиод оптрона 5. При этом увеличивается инжекция носителей через электронно-дырочньш переход светодиода и, соответственно, излучение света при рекомбинации пар электрон-дырка.

Это излучение посредством оптической связи увеличивает концентрацию носителей в базе фототранзистора оптрона 5. При этом снижается потенциальный барьер Р-п перехода и тем самым вызывается дополнительная инжекция носителей в базу, что еще больше увеличивает эмиттерный ток. Таким образом осуществляется дополнительное усиление сигнала. При этом происходит разбаланс мостовой измерительной схемы и усиленный сигнал, пропорциональный количеству анализируемого вещества, фиксируется регистрирующим устройством 9.

Формула изобретения

Детектирующее устройство, содержащее измерительную и сравнительную камеры с расположенными в них чувствительными элементами детектора, которые соединены с источником питания, и мостовую измерительную схему, в два смежных плеча которой включены резисторы, а в диагональ регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности, чувствительные элементы детектора включены параллельно, а последовательно с ними включены источники излучения дополнительно введенных оптронов, фотоприемники которых включены в нва смежных плеча мостовой измерительной схемы.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе:

1.Бражников В. В. Дифференциальные детекторы для газовой хроматографии, М.,1974 г., 71-84 (аналог).

2.Патент США № 3413837, Класс 78-27 от 03.12.68г. (прототип). I I