Датчик катарометра Советский патент 1982 года по МПК G01N27/18 

Изобретение относится к приборам физико-химического анализа, например к детекторам по теплопроводности газовых хроматографов. Нитяной элемент катарометра, рабочая температура которого 600°С, подвержен быстрому разрушению. Углистые отложеиия на поверхности нити ухудшают его основные параме Тры и плохо поддаются сиятию. Уменьшение сечения нити при этом ведет к разбалансу мостовой схемы катарометра, что проявляется в постоянном дрейфе нулевой линии. Это обусловлено неравномерным нагревом нити по длине в местах с минимальным сечением и еш,е более интенсивным разрушением noBfepxHOCTH металла в этих местах, что в конечном итоге приводит к обрыву нити. Известно техническое решение, в котором нить катарометра снабжена защитным покрытием. Для этого в камеру катарометра подают фторированный или хлорированный углерод 1 . Несмотря на увеличение срока службы, эти нити, имея значительную массу, снижают чувствительность, ненадежны. Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик каторометра, содержащий втулку с установленными в ней токовыводами, на концах которых закреплена нить, покрытая защитным слоем стекла 2. Такое покрытие увеличивает срок службы катарометра, но увеличение массы нагреваемого элемента с малым коэффициентом теплопроводности ухудшает его динамические характеристики и снижает чувствительность, кроме того, местный перегрев отдельных участков нити, обусловленный несовершенной технологией нзготовленля, сохраняется, это уменьшает возможность точного подбора нитяных элементов, соединенных в мост, что также снижает чувствительность катарометра. , Целью изобретения является увеличение стабильности работы датчика; Поставленная цель достигается за счет того, что в датчике катарометра, содержащем втулку с установленными в ней токоподводами, на концах которых закреплена нить, покрытая защитным слоем, последний выполнен из слоя кремния, на который нанесен слой окиси кремния.

При появлении участков нити с повышенной температурой нагреваемый слой кремний изменяет свою проводимость и шунтирует этот участок, стабилизируя значение сопротивления данного участка и всего элемента в целом.

На чертеже показан вариант предлагаемого устройства.

Детектор катарометра содержит металлическую втулку 1, снабженную установленными в ней токоподводами 2, на концах которых закреплена вольфрамовая нить 3, покрытая защитным слоем, выполненным из слоя кремния 4, на котором нанесен слой окиси кремния 5. Толщина слоя кремния 50 мкм, а слоя окиси кре.мния 20 мкм. Нанесенное на нить покрытие из кремния, внешний слой которого окисляется в атмосфере кислорода до окиси кремния, устойчивый к реактивным средам, служит своеобразным шунтом. Обладающий otpицaтeльным температурным коэффициентом сопротивления кремний при нагревании становится хоро-шим проводником над участком нагрева и шунтирует его. Если, например, увеличивав ется сопротивление участка нити в результате появления дефекта, то нарушение температурного баланса приводит к увеличению температуры этого участка нити и прилегающего участка слоя кремния. При нагревании кремний уменьшает свое сопротивление, при этом происходит перераспределение токов по параллельным ветвям, температура

нагретого участка уменьшается, уменьшается и его сопротивление, компенсируя изменение сопротивления нитяного элемента в целом и сохраняя баланс моста ката{ ометра.

Опыт работы с нитяными элементами с нанесенным покрытием кремния показывает, что дрейф нулевой линии уменьшается.

Предложенный датчик катарометра прост в изготовлении. Выпуск его может быть освоен без использования специального оборудования. Устройство позволяет в 3 раза по сравнению с известными уменьшить дрейф нулевой линии детектора по теплопроводности и в 2 раза увеличить срок его службы.

Формула изобретения

Датчик катарометра, содержащий втулку с установленными в ней токоподводами, на концах которых закреплена нить, покрытая защитным слоем, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности работы датчика, защитный слой выполнен из слоя кремния, на который нанесен слой окиси кремния. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3533858, кл. 148- 63, опублик. 1970.

2.Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. М., «Энергия, 1970, с. 138 (прототип).