Детектор атомарного водорода Советский патент 1981 года по МПК G01N27/04 

(54) ДЕТЕКТОР АТОМАРНОГО ВОДОРОДА

I

Изобретение относится к технике иоспедования физических и химических свойств веществ и может найти применение в криогенной технике для измерения парциального давления водорода при низ ких давлениях и в реакторах, в которых производится облучение органических веществ с выделением большого количества водорода. Кроме того, изобретение может найти широкое применение в качестве датчика брыва работы магШ1торазрядных насосов.

Известно устройсугво для интегрального измерения потока нейтронов при помощи полупроводникового детекторного элемента, содержащего вещество, в .котором поддействием нейтронного излучения происх« дит преобразование ядра, приводящее к памененшо концентрации дырочных носителей заряда в полупроводниковом материале детекторного элемента а следовательно, к изменению его электрического.сопротивления. В качество детекторного элемента в данном устройстве применяется окись

N-50(ji , в которую введена легирующая добавка - вещество, реагирующее на нейгрон Г13.

Известно также устройство для обнаружения окиси углерода, содержащее элемент, состоящий в основном из двуокиси олова Sn Ofj , в которой для увеличения чувствительности по отнощению к окиси углерода добавлен катализатор. В качестве катализатора используют платину. В

10 устройстве регистрируется изменение сопротивления чувствительного элемента в зависимости от температуры, которое происходит по определенному закону. При появлении в воздухе окиси углерода набISлюдается качественный скачок этой зависимости Г2Д.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для детектирования

20 атомарного водорода, состоящее из окионой пленки rtO , которая помещена в но следуемое газовое пространство и подключена к измерителю проводимости Под 38 действием атомарного водорода электропроводность окисной пленки возрастаетСз Недостатком известного устройства является то, чту) на окисную пленку могу действовать и другие газы, в частности кислород, действие которого носит обратный характер, т.е. уменьшает проводимость 2п О. Поэтому нельзя точно по изменению проводимости 1« О определить, концентрацию водорода, так как неизвестно, какую долю в это изменение вносят другие газы,, сорбируясь на поверхности окисной пленки. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что в детекторе атомарного водорода, содержащем чувствительный элемент, выполненный в виде полупроводниковой окисной пленки, и измеритель проводимости, подключенный к чувствительному элементу, чувствительный элемент помешен в герметичную откачную камеру с окном, пере рытым фильтром, который выполнен из м териала, обладаюшего избирательной проЯидаемостью по отношению к водороду. Фильтр выполнен из палладиевой плас тины, подключенной к источнику тока. На чертеже изображено предлагаемое устройство. В герметичную камеру 1, откачаннук) до давления р 1О мм рт.ст., поме- щека полупроводниковая пленка2пО 2, которая соединена с измерителем 3 пров димости. Фильтр 4 из палладиевой пластины, закрываюший окно камеры 1, соединен с источником 5 тока. Устройство работает следующим образом. Камера 1 помешена в исследуемьтй газовый объем. Вначале измеряется ио- ходкая проводимость окисной пленки 2. Палладиевый фильтр 4 разогревается до 400 - 83О°К п{)опусканием электрическ го тока через него. При этом он становит ся проницаемым лишь для водорода. При появлении в газовом объеме водорода пр водимость окисной пленки 2 возрастает, причем увеличение проводимости проис0ходит прямо пропорционально концентрации водорода. Это следует из выражения С п, где f. - подвижность электронов; q, - заряд электрона; и - концентрация электронов. Следовательно, лСэл/ЛУ, ад..Ц , где N- концентрация атомов водорода. В камеру 1, кроме атомарного, может проникать и молекулярный водород. Однако экспериментально установлено, что молекулярный водород не изменяет проводимости окисной пленки 2. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет однозначно говорить о наличии в исследуемом газовом .объеме водорода. Кроме того, точность измерения концентрации водорода возрастает и определяется- точностью измерения проводимости. Формула изобретения 1. Детектор атомарного водорода, содержаший чувствительный элемент, выполненный в виде полупроводниковой окисной пленки, и измеритель проводимости, подключенный -к чувствительному элементу, отлич&юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительный элемент помещен в герметичную откачную камеру с окном, перекрытым фильтром, который выполнен из материала, обладающего избирательной проницаемостью ° отношению к водороду 2. Детектор по п. 1, отличающий с я тем, что фильтр выполнен из палладиевой пластины, подключенной к источнику тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1. Патент ФРГ № 1289585, кл. G 01N 27/04, 1969. 2. Патент ФРГ № 2428488, кл, Q O1N27/04, 1974. 3. Куприянов Л, Ю,, Цивенко В, И., Мясников И. А. Детектирование атомного водорода в фотохимических исследованиях, Журнал физической химии, 1979, т,53, вып. 4, с. 1028 (прототип).

ТТГ/

/

Y