Счетчик аэроионов Советский патент 1976 года по МПК H01J39/26 

(54) СЧЕТЧИК АЭРОИОНОВ

1

Изобретение относится к геофизике и может быть применено в приборах для анализа газов, атмосферного воздуха, при из мерении таких характеристик, как концент рация положительных и отрипательных аэроионов.

Известны различные приборы для измерения концентрации аэроионов. Принцип их работы основан на направлении аэроионов на так называемый собирающий электрод в аспирационном конденсаторе и последующем измерении силы электрического тока через этот электрод. Такие устройства ра ботают при высоком (атмосферном) давлении исследуемого газа. В качестве наиболее чувствительного измерителя силы тока при;меняют электрометр с емкостным вибропреобразователем (так называемый динамический электрометр).

Основным недостатком известного счет чика 1 является ограниченная чувствительность измерения. Максимальной чувстви- тельпостью (по минимальной концентрации) у этого счетчика является 10 частиц в см при расходе воздуха 4,5 л/сек или в пере2

14

счете на силу тока 10 А. Следует добавить

что проведение измерений при максимальной чувствительности связано с очень больщими ощибками (ориентировочно 1ОО%), поэтому реальный нижний предел измерения находится ниже. Также необходимо значительное время (2-3 мин ) для измерения,

Известен счетчик аэроионов типа САИТГУ-65М, содержащий измерительную камеру, источник напряжения и регистрирук щий прибор. Работа этого счетчика основана на том, что исследуемьш воздух продувается через аспирационный конденсатор, на обкладки которого подается постояиное напряжение. Одна из обкладок соединена со входом электрометра.

Чувствительность счетчика аэроионов ограничивается как шумами электрических элементов электрометра, так и паразитными токами изоляторов конденсатора. Постогш- ное напряжение, подаваемое на конденсатор, должно быть очень хорошо стабилизировано.

Целью изобре-тения является повыщение чувствительности счетчика по отношению к измеряемой концентрации аэроионов.

Это достигается тем, что счетчик снабжен вакуумным нас ел ом, присоединенным к измерительной камере с отверстием для ввода исследуемого газа, в которой последовательно за этим отверстием размещены электрод для ускорения ионов и детектор ионов, соединенные, соответственно, с источником напряжения и регистрирующим прибором.

На чертеже изображен предлагаемый счетчик.

Он содержит электропроводящую камеру 1 с присоединенным вакуумным насосом 2, небольшое отверстие 3 для ввода в камеру исследуемого газа, ускоряющий электрод 4 детектор ионов 5, присоединенный вне камеры к регистрирующему прибору 6, источник

7постоянного напряжения, присоединенный одним полюсом к корпусу камеры 1, а друтгим - к ускоряющему электроду 4, и изолятор 8. Вакуумный насос имеет входное 9

и выходное 10 отверстия.

Счетчик работает следующим образом,

8камере 1 с помощью насоса 2 создает|ся постоянное пониженное давление, примерно до 10 Торр. Сквозь небольшое отверстие 3 постоянно протягивается через камеру исследуемый газ, содержащий обычно как электрически заряженные аэроионы, так и нейтральные части.

На электрод 4 от источника 7 подается постоянное напряжение порядка 1О В по отношению к камере 1, которая может быть заземлена. Полярность подаваемого напряжения зависит от того, какого знака аэроионы в данный момент регистрируются. Форма электрода 4 существенной роли не играет, она может быть, например, цилиндрической.

Если детектор ионов имеет металлическую оправу, то и это может служить в качестве ускоряющего электрода. Содержащиеся в исследуемом газе немногочисленные аэроионы под действием электрического поля, создаваемого электродом 4, ускоряются и направляются на детектор ионов 5. Нейтральные частицы (молекулы) находящиеся в исследуемом газе, всасываются через отверстие 9 вакуумным насосом 2 и выходят сквозь выходное отверстие 1О наружу.

Детектором ионов 5 может служить ионно-электронный умножитель в режиме счета импульсов или полупроводниковый

детектор в таком же режиме. Последний обладает более простой конструкцией просг в эксплуатации.

Ионы, попавшие на детектор ионов 5, вызывают электрические импульсы, которые регистрируются прибором 6, Упомянутые типы ионных детекторов обеспечивают всему устройству вые окую чувствительность, примерно, 10 А по току. Благодаря этому можно значительно сократитьрасход (минимальный необходимый объем) исследуемого газа и в то же время достичь высокой точности и скорости измерения концентрации, которые невозможно достичь известными устройств вами.

5

Во время работы полностью исключается действие паразитного тока изоляторов, при -этом отпадает и необходимость в тща тельной стабилизации постоянного напряжения, что имеет место при работе известных

0 устройств. По сравнению с известными устройствами значительно увеличивается скорость измерения. При перемене полярности измеряемых ионов отсутствуют поляризационные явления, характерные для известных счетчиков.

ормула изобретения

Счетчик аэроионов, содержащий измерительную камеру, источник напряжения и регистрирующий прибор, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувстви тельности, он снабжен вакуумным насосом, присоединенным к измерительной камере, внутри которой перед отверстием для ввода исследуемого газа последовательно размещены ускоряющий электрод и детектор , соединенные, соответственно, с источником напряжения и регистрирующим прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Ученые записки Тартуского государственного университета, вып. 195, 1967 г., стр, 184 (прототип).