Спектрометр ионов Советский патент 1977 года по МПК H01J39/34 H01J39/285 

1

Изобретение относится к ириборам для измерения концентрации и спектра газовы.х иоиов, например атмосферных, и может быть иснользовано в авиации, метеорологии.

Известны спектрометры и счетчики ионов, содержащие аспирациоиную ионизационную ка.меру, регулируемый источник питания камеры и измерительный усилитель 1. В этих спектрометрах изменение регистрируемой предельной ПОДВ11ЖПОСТИ ионов производится либо изменением величины напряжения на камере, лнбо из.менением скорости потока воздуха через камеру, либо изменением того и другого одновременно.

Недостатком их является сложность изменения предельной подвижности.

Наиболее близким к предложенному является спектрометр ионов, содержащий аснирационную ионизационную камеру с несколькими высоковольтными электродами, источник питания и измерительный усилитель 2.

Основным его недостатком является относительно невысокая точность измерений, связанная с тем, что трудно обеспечить высокое качество изоляции (порядка 10 Ом).

Целью изобретения является иовыщение гочности измереиий.

Это достигается тем, что предлагаемый спектрометр снабжен коммутаторами для раздельного подключения высоковольтных электродов за исключением первого из них со стороны отверстия для входа воздуха в спектрометр к высоковольтиому выводу источника иитаиия или к корпусу.

На фиг. 1 и 2 - изображены схемы предлагаемого спектрометра ирн различных вариантах коммутации высоковольтных электродов.

Спектрометр содержит источник питания 1 камеры, соединенный с высоковольтными электродами 2 либо иепосредственно, либо через ключи 3, у которых один неподвижный контакт заземлен. Собирающий электрод 4 аснирационной нонизационной камеры соединен с электродами электростатической защиты 5 и со входом измерительного усилителя 6. Стрелками внутри камеры показаны силовые линии электрического поля, стрелкой С - направление движенпя потока воздуха.

Фиг. 1 отличается от фиг. 2 тем, что на фиг. 2 последний высоковольтный электрод 2 через ключ 3 зазе.млен, что приводит к резкому отличию электрического поля в камере по сравиен1ио с фиг. I. Аналогнчно ключом 3

можно заземлнть и средний высоковольтный электрод 2, тогда электрическое иоле внутри камеры снова резко изменяется - укорачивается длина камеры, где силовые линии электрического поля направлены от электрода 2 к

0 собирающему электроду 4. Ключи 3 могут

быть соединены с источником иитания 1 лиГм последовательно, как показано па фиг. 1 и 2, либо параллельио, когда один неиодвижный контакт каждого ключа 3 соединен с корпусом, а второй - с источником питания 1.

Спектрометр работает следуюиднм образом.

В направлении стрелки С продувают через камеру исследуемый воздух, скорость движения которого задается. Для нужного значения предельной из.меряемой подвижиости задают напряжение питания камеры н длниу высоковольтного электрода, подсоединяя к источнику иитания 1 один нли несколько (подряд) электродов 2 через ключи 3. В результате взаимодействия ионов с электрическим нолем камеры изменяется их траектория. Ионы нужного знака, подвижность которых больше или равна заданной, полностью осаждаются иа собирающий электрод 4, и электроды электростатической защиты 5 и создают иа них потенциал, который измеряется усилителем 6. Для увеличения предельной измеряемой подвижности необходимо заземлить, иачиная с выхода (справа по фигурам 1 и 2), один или болыне электродов 2. Наибольшая измеряемая подвижность получается, когда все, кроме левого по схемам, электроды 2 заземлены ключами 3 на корпус. Достоинство этого метода регулирования предельной измеряемой иодвижности заключается в том, что в любом режиме измерения емкость собирающего электрода 4 относнтельпо кориуеа остается ностоянной, иоэтому для люоой нз.меряемо подвижиости нри постоянной скорости потока воздуха примепяется едииая шкала концентраций. Значительно уменьшаются погрешности определения предельной подвижности при значительных концентрациях, так как можно всегда выбрать такое значение потенциала иа камере за счет уменьшения длины первого электрода 2, когда этот потенциал будет заведомо намного иревышать величину максимально возможного сигнала.

Формула изобретен и я

Спектрометр ионов, содержаидий асиирационную иоинзациоиную камеру с несколькими высоковольтиыми электродами, источиик иитаиня н измерительный усилитель, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измереинй, енабжен коммутаторами для раздельного подключения каждого из высоковольтиых электродов за исключением первого из них со сторонЕ т отверстия для входа воздуха в спектрометр к высоковольтному выходу источника нитания или к заземлеииому его выводу.

Источники ниформацип, принятые во внимание при экспертизе:

1.X. Ф. Тамиет. «.Лсинраинонный метод из гереиия спектра аэроинов. Ученые записки ТГУ, вып. 195, г. Тарту, 1967, стр. 184-192.

2.Авт. св. СССР № 2Гэ0510, N. Кл. Н 01J 39/28, 1969 (прототип).