Оптический газоанализатор Советский патент 1980 года по МПК G01N21/58 

Изобретение относится к области технической физики, в частности к аналитическому приборостроению, и может быть ислоль овано при разработке оптических анализаторов, устройств, в которых необходимо использование высокоэффективных средств излучений. Известен широкий класс оптических газоанализаторов (от фотокалориметрических до интерфирометрических). Как правило, каждый оптический анализатор содержит источник излучения. В одном случае кc oчsmк излучения служит для подачи излучения к рабочей камере, в другом источником излучения является сама рабочая анализируемая смесь, которая при возбуждении атомов в молекулах рабочей смеси светите Однако недостатком таких анализаторов является то, что каждый из них может использоваться для ограниченного числа анализируеллых компонентов, так как эти анализаторы предназначены для проведения анализа только какимлибо одним методом. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является оптический газоанализатор, содержащий рабочую камеру со иггуцерами ввода и вывода газовой смеси и устройство для возбумедения этой смеси и устройство для восприятия излучения 2. Однако это устройство не дает возможности производить высокоточный анализ дли широкого класса соединений, так как мощность импульса, получаемого при разряде, недостаточна для возбуждения ряда газов, а тем более для . получения излучения, которое могло бы использоваться для спектрального анализа радикалов, получающихся при разложении анализируемых компонентов, или для получения импульсной энергии, используемой для образования в воспринимающем элементе когерентного излучения. У(елью: изобретения является расширение функциональных возможностей газоанализатора и повышение точное™ определения компонентов смеси. Эта цель достигается тем, что устройство для возбуждения газовой смеси выполнено в виде детонационной камеры сгорания с диффузором, рабочая камера вьшолнена в ввде установленного по оси этого диффузора кромками к камере сгорания стакана, штуцер вывода газовой cViecH установлен у кромки стакана, а штуцер ввода - у вьтолненногб из прозрачного материала дна, за которым расположено устройство для восприятия излучения. На чертеже схематично показан оптический газоанализатор. Детонационная камера 1 сгорания, являющаяся устройством: для возбуждения газовой смеси, снабжена коллекторащ 2 и 3 со ответственно подачи топлива и окислителя. Детонационная камера 1 снабжена охлаждающей рубашкой 4, а коллекторы 2 и 3 - радааторами охлаждения 5. За предцетонационным участком камеры, на расстоянии L от устройства 6 поджига горючей смеси детонационная камера сяабжена диффузором 7. Внутри этого диффузо ра установлена рабочая камера 8, вьшолненная в виде установленного по оси диффузора 7 ста кана, кромки которого направлены к камере 1 сгорания. Дно 9 ттбЛне«С йГГ{розрачного материала, например кварца. У дна стакана расположен штуцер 10 ввода рабочей газовой смеси. У кромки стакана на расстоянии t от дна расположен штуцер И вывода газовой смеси. За дном 9 стакана установлено устройство 12 для восйрйятйя излучения, которое выполнено в виде стандартных блоков в зависимости от целевого назначения устройства в целом. Это может быть воспринимающая излучение часть фотометра и спектрометра, либо активный злемент при необходимости ползчения Когерентного источника излучения. Устройство pa.6otaeT следующим образом. По коллекторам 2 и 3 подается топливо и окислитель, которые образуют горючую смесь Заполнение ведется до диффузора. Затем смесь поджигается устройством 6, например свечой. Фронт Торения ускоряется, аккумулируя впереди себя уДарньге волны, которые, догоняя друг друга, фокусируются в конце преддетонационного участка L. В этдм меСтё происходит уси IfeTtrel apfibix-BojIHи возникаетдетонаШонн волна. Давление в момент возникновения детонавди повышается в 400-700 раз. Детонационная волна, возникающая в камере 1 и имеюща скорость распространения 3-10 м/сек, переходит в камере 8 в сильную ударную волну, кот рая распространяясь по камере 8 и, отражаясь от дна 9 вызывает мощные ударные волны. Температура в камере 8 поднимается до 200- 2400° К. Расход газовой смеси, подаваемый в камеру 8 через игтуцер 10, подбирается таким, чтобы продукты сгорания из камеры 1 не попадали в нГтуцер 11 вьтода, а выходили через промежуток между стаканом 8 и диффузором При этом они обогревают камеру 8, что спосо ствует повышению в ней темперттуры. После истечения из диффузора продуктов сгорания камера 1 внЬвь заполняется топливом и окислителем. Прерывание потока гоппива и

l(S«-ifeft i «4. ir-e. , окислителя происходит за счет тою, что после перехода дефлаграционного режима в детонационный и возникновения знергетического импульса, ретонационная волна, распространяясь в направлении к коллекторам 2 и 3, повышает давление в камере 1. Это давление превышает величину давления в коллекторах, прекращая тем самым доступ в камеру топлива и окисли-- теля. Продукты сгорания частично заполняют коллекторы 2 и 3, где.интенсивно охлаждаются до температуры ниже температуры воспламенения горючей смеси. После истечения продуктов сгорания и, падения давления в камере 1 потоки топлива и окислителя вытесняют охлажденные продукты в зту камеру, где они образуют пробку, предохраняющую от воспламенения новую порцию горючей смеси. Энергетический импульс, возникающий в рабочей камере .8, возбуждает находящуюся в ней газовую смесь, и излучение от нагретой смеси проходят через прозрачное дно 9 стакана к устройству 12 для восприятия излучения. В случае использования эмиссионного метода анализа .излучение светящейся смеси газов разлагается в спектр, например, с помощью призмы для дифракционной решетки, при этом вьщеляются соответствующие монохроматические составляющие излучения. При других методах анализа устройство 12 может быть камерой для анализируемой смеси или выполнено в виде активного элемента для получения когерентного излучения. Использование предлагаемого газоанализатора позволяет проводить с высокой точностью практически все виды оптического анализа, генерировать импульсы энергии, необходимые для получения когерентного излучения, так как в i данном газоанализаторе возможно за счет создания высоких температур в исследуемой смеси повысить число возбужденных атомов, что увеличивает интенсивность излучения. Формула изобретения Оптический газоанализатор, содержащий рабочую камеру со штуцерами ввода и вывода газовой смеси, устройство для возбуждения этой смеси и устройство для восприятия излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, устройство для возбуждения газовой смеси вьщолнено в виде детонационной камеры сгорания, с диффу зором, рабочая камера выполнена в виде установленного по оси диффузора стакана с кромками, обращенными к камере сгорания, штуцер вывода газовой смеси установлен у кромки

5 . 746262..6

стакана, а штуцер ввода - у выполненного из1. Павленко В. А. Газоанализаторы. М. Л.,

прозрачного материала дна стакана.1965, с. 122-123.

Источники информации,лиз химического состава газов, М., 1969,

принятые во внимание при экспертизе5 с. 135-136 (прототип).

2. Тхоржевский В. П. Автоматический апа

.1X

А

W

-у

,72

X

f/

ух

ж

:f