Способ анализа примесей в газах Советский патент 1982 года по МПК G01N27/62 

(54) СПОСОБ АНАЛИЗА ПРИМЕСЕЙ В ГАЗАХ

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для обнаружения и анализа примесей в газах.

Известен способ разделения ионов в электрическом поле за счет их дрейфа в направлении силовых линий поля 1 .

Однако этот способ характеризуется низкой точностью, так как ,при трехкратной разнице в массе ионов их подвижность в нулевом электрическом поле различается в 1,5 раза.

Наиболее близким к предлагаемому является способ анализа примесей в газах, включающий ионизацию анализируемого потока газа, разделение полученных ионов путем из дрейфа в слабом постоянном электрическом пол.е по их подвижностяМг отбор и регистрацию ионов одним из известных способов, например электрометрированием 2.

Недостатком этого способа является его низкая избирательность.

Цель изобретения - повышение избирательности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу анализа примесей в газах заключающемся в ионизации исследуемого газа, разделении образовавшихся ионов в электрическом поле, отборе и регистрации ионов, на ионы воздействуют переменным, периодическим, несимметричным по полярности электрическим полем.

Отношение амплитуд об $азующего поле

10 напряжения прямоугольной формы равно двум.

Разделение ионов в электрическом поле происходит за счет их дрейфа в направлении силовых линий поля. Скорость дрейфа про15порциональна подвижности ионов и напряженности поля

Vg КЕ,(1)

где К - подвижность ионов; Е - напряженность поля.

20 Подвижность ионов К зависит от напряженности поля. Эта зависимость дается в виде разложения

К kn + -. -(2) 39 где ko - подвижность в нулевом поле; k - коэффициент при квадратичном чле разложения, зависящий от индивидуальных характеристик иона; Е - напряженность поля.. Если разделение производят в переменном электрическом поле, то усредненная по периоду скорость дрейфа )dt...., (3) где Т - период измерения поля; t - текущее время; ko - подвижность в нулевом поле; Е - напряженность поля. Если переменное электрическое поле периодическое, т.е.. i Г E(t)dt О но несимметричное по полярности, т.е. - - то усредненная скорость дрейфа N( о4.4-Т Таким- образом, в несимметричном по полярности переменном электрическом поле скорость дрейфа ионов пропорциональна коэф фидиенту при квадратичном члене разложения k. Вследствие того, что коэффициент k в зависимости от сортности ионов изменяется существенно (примерно на порядок) сильнее чем подвижность, то и качество разделения в предлагаемом способе столь же существенн повышается. Из уравнения (4) видно, что скорость дрей фа увеличивается при повышенной напряженности электрического поля. С учетом услоВИЙ, налагаемых на форму поля ( 1 E(t)d 0; f Г E(t), Е Emax). можно показать, что максимальная скорость дрейфа ионов в предлагаемом способе анализа достигается при условии

Г

Йуг./ где Е , Б - соо1;ветственно амплитуды напряженностей поля положительной и отрицательной полярностей. На фиг. 1 приведена зависимость от времени напряженности электрического поля, используемого для разделения ионов по предлагаемому способу; на фиг. 2 - спектр ионов воздуха, полученного на макете с использованием предлагаемого способа. -Как видно на спектре, две группы ионов далеко отодвинуты друг от друга, что подтверждает высокую степень разделения. Использование предлагаемого способа анализа газовых смесей позволяет повысить избирательность, разрешающую способность детекторов паров, применяемых для обнаружения и анализа микропримесей в газах. Предлагаемый способ может служить основой для разработки малогабаритных, селективных детекторов паров. Формула изобретения1.Способ анализа примесей в газах, заключающийся в ионизации исследуемого газа, разделении образовавшихся ионов в электрическом поле, отборе и регистрации ионов, о тличающийс я тем, что, с целью повышения избирательности анализа, на ионы воздействуют переменным, периодическим, несим- . метричным по полярности электрическим полем. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что отношение амплитуд образующего поля напряжения прямоугольной формы равно двум. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.И. Мак Даниель, Мезон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах, М., Мир, 1976, с. 325-340. 2.Патент США N 3668388, кл. Н 01 J 39/36, 1972.