Ионный датчик Советский патент 1982 года по МПК H01J21/16 

(S) ИОННЫЙ ДАТЧИК

I

Изобретение относится к газоразрядной технике, точнее к приборам, преобразующим переменное электростатическое поле в электрический си|- нал, и предназначено преимущественно для работы в качестве датчика в счетчиках движущихся предметов.

Известен ионный датчик, содержащий стеклянный герметичный баллон, в котором расположены два электрода. Один электрод выполнен в виде кольца, а другой - в форме диска.Баллон наполнен смесью газов:неона, аргона и гелия с преобладанием неона.

Ионный датчик соединен со стабилизированным источником переменного напряжения и подключен через резистор к входу усилителя, выход которого соединен с входом счетчика, а выход счетчика подключен к цифровому индикатору.

Ионный датчик реагирует на изменение электростатического поля и работает в устройстве для подсчета

движущихся наэлектролизованных пред матов tl.

Недостатком известного ионного датчика является то, что он не может быть использован для подсчета предметов,имеющих нейтральный электрический заряд.

Известен также ионный датчик,-содержащий стеклянный герметичный баллон, заполненный инертным газом,

10 внутри которого расположены два электрода, а с внешней стороны электретный элемент,

Ионный датчик соединен со стабилизированным источником переменного

IS напряжения и подключен через усилетель к блоку вычисления, выход которого соединен с регистратором.Известное устройство используется для счета рентгеновской пленки, однако может быть использовано и для данной цели.

При перемещении исследуемого объекта перед электретным элементом на 39 его поверхности индуцируется электрический заряд, противоположный по знаку заряду электретного элемента, В результате этого происходит изменение электростатического поля,воздействующего на электроды ионного датчика, что приводит к возникновению в межэлектродном пространстве импульса тлеющего разряда, который регистрируется электронной схемой. 2 Данный датчик обеспечивает надежную работу счетчика при контроле объектов средней и крупной величины Однако работа прибора резко ухудшает ся при подсчете мелких предметов, например, медикаментозных таблеток, что объясняется недостаточной чувствительностью датчика. Цель изобретения - повышение чувствительности ионного датчика. Указанная цель достигается тем, что в ионном датчике, содержащем сте клянный герметичный баллон, заполнен ный инертным газом, внутри которого расположены внутренний и внешний электроды, а с внешней стороны электретный элемент, стеклянный баллон изготовлен в форме тороида, в от верстии которого закреплен кольцевой электретный элемент, который огибает внутренний и внешний электроды ионного датчика. Электретный элемент и внешний электрод выполнены в форме полутороида. На фиг. 1 изображен предлагаемый ионный датчик; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез :Б-Б на фиг, 2; на фиг. k - схема подключения.ионного датчика к счетчику; на фиг. 5 - принцип работы ионного датчика. Ионный датчик 1 содержит стеклянный герметичный баллон 2, выполненный в форме тороида, в отверстии 3 которого посредством опорных колец k, изготовленных из диэлектрика, закреплен электретный элемент 5, имеющий форму полутороида. Внутри стеклянного баллона 2 заполненного инертным газом с преобладанием неона закреплены два электрода. Ближний к электрету 5 электрод 6 имеет форму кольца, Роторов проходит через центр трубки баллона 2, и соединен с внешним выводом 7, Дальний от электрета 5 Электрод 8, выполненный в форме полутороида, проходит эквидистантно электроду 6 и имеет внешний вывод 9. Ионный датчик 1 электрически соединен со стабилизированным источником 10 переменного напряжения и подключен через резистор 11 к входу усилителя 12, выход которого соединен с входом .счетчика 13, а выход счетчика подключен к цифровому индикатору И (фиг. ). Ионный датчик работает следующим образом. Величина напряжения, приложенного к электродам ионного датчика 1, меньше напряжения горения самостоятельно-, гр разряда (тлеющего разряда). В ждущем режиме, когда на электроды ионного датчика 1 воздействует постоянное электростатическое поле электретного элемента 5, в межэлектродном пространстве ионного датчика происходит темновой разряд, для которого характерны ничтожно малые токи ЮЛ (фиг. 5, а). Если электретный элемент 5 имеет отрицательный заряд, то при прохождении объекта, например медикамантозной таблетки 15, через отверстие 3 тороидального баллона 2 на ее поверхности индуцируется положительный заряд (фиг. 5,6). Положительное электростатическое поле таблетки 15 воздействует на электроды ионного датчика 1, поэтому влияние отрицательного электростатического поля электретного элемента 5 нейтрализуется. При этом в результате электрической индукции электроны с поверхности одного из электродов эмиссируются а межэлектродную зону ионного датчика, что вызывает лавинную ионизацию газа и тлеющий разряд 1б. Так как напряжение питания ионного датчика 1 меньше напряжения горения тлеющего разряда, при удалении таблетки 15 от ионного датчика 1, когда на его электроды вновь влияет отрицательный потенциал электретного элемента 5 тлеющий разряд гаснет (фиг. 5,в). Импульс тлеющего разряда создает падение напряжения на резисторе 11 и вызывает срабатывание счетчика 13, что регистрируется индикатором . Увеличение чувствительности ионного датчика происходит за счет того, что прибор воспринимает сигнал от всей поверхности исследуемого объекта, а не от части поверхности. Это достигается круговой диафрагмой направленности нового датчика и фокусировкой .электростатического поля электретным элементом, выполненным в форме однополоетного гиперболоида. Формула изобретения 1. Ионный датчик, содержащий стек лянный герметичный баллон, заполненный инертным газом, внутри которого расположены внутренний и внешний электроды, а с внешней стороны электретный элемент, отличающ и и с я тем, что, с целью повыше ния чувствительности, стеклянный баллон изготовлен в форме тороида, в отверстии которого закреплен кольцевой электретный элемент, который огибает внутренний и внешний электроды ионного датчика. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что электретный элемент и внешний электрод выполнены в форме полутороида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ff 591888, кл. G 06 М 7/06, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 639526, кл. А 61 В 5/10, 1977.

у 1

917235 6-Б

Фиг.Ъ г

iZ

13

©о

f