Ионизационный газоанализатор Советский патент 1954 года по МПК G01N27/64 

Известные ионизационные газоанализаторы, состоящие из радиоактивного генератора ионов и ионизационной камеры, через которую просасывается анализируемый газ, основаны на измерении изменения подвижности ионов, вызванного присутствием примеси к газу. Недостатком этих газоанализаторов является образование внутри объема камеры ионов обоих знаков и измерение созданного ими суммарного эффекта. Так как подвижность положительных ионов в меньшей степени зависит от примесей, чем отрицательнь х ионов, то при малых процентнЕ 1х содержаниях примесей газов, паров и дымов к испытуемому воздуху или газу, чувствительность таких газоанализаторов оказывается сравнительно низкой.

С целью повышения чувствительности ионизационных газоанализаторов этого типа, предлагается выполнять газоанализатор таким образом, чтобы в ионизационную камеру попадали только отрицательные ионы, подвижность которых в большей степени зависит от примесей, чем 1О.;1ожительных иопов. Это достигается путем расположения излучающего отрицательного электрода генератора от приемного положительного электрода, монтированного на внутренней стенке ионизационпой камеры, на расстоянии несколько большем длины свободного пробега альфа-частиц в воздухе. Для исключения влияния внешних факторов (температуры, давления, скорости течения газа, постоянных примесей к газу) предлагается в газовый поток последовательно или параллельно ввести два анализатора, генераторы которых создают: один-отрицательные и другой-положитсльн 1е попы в соответствующих ионизационных камерах, включенных по мостовой схеме.

На фиг. 1 и 2 схематически показаны одинарный ионизационный газоанализатор и, соответственно, газоанализатор дифференциального типа.

Как видно из фнг. 1, предлагаемы) га:{оана.чизатор состоит из радиоактивного генерато|)а 1, нопиз.яцпопной камеры 2 (плоской, пилин№ 98837- 2 -

дрической, сферической или другой формы), усилительной схемы 3, электроизмерительного прибора 4 и возлушиого насоса (на чертеже ие показан). Генератор i уминолярных (отрицательных) ионов имеет мзлучлющий электрод 5, покрытый радиоактивным слоем 6, испускающим альфа-или мягкие бета-лучи. На расстоянии, несколько большем длипы свободного пробега альфа-частиц в воздухе при нормальном давлении, па внутренней стенке иопизационпой камеры 2 установлен приемный электрод 7.

Э.гектроды 5 и 7 элект))ически изолированы друг от друга и между пимн приложепо напряжение постоянного тока с полярностью, показанной на чертеже. Альфа-лучи создают ионы обеих знаков и на длине пробе альфа-частиц имеются те и другие ионы, но при знаке плюс ия приемном электроде 7 в примыкающую к пему область, т- е. в ионизлпиоппую камеру, доходят только отрицательные ионы. Если скорость i-ioriOB в па11)авлении элект)ического поля меньше скорости газового по- ока, то подавляющая часть отрицательных ионов не доходит до лек-рода 7 п увлекается газовым потоком. Подбирая определенное cciornoujeiiiic между скоростью поля и скоростью газового потока, мож)|() )К)лучпть в газовом потоке чистую уни.гю; ярнуЮ иоппзацию.

ii;i газового потока в иопизациоппой камере 2 устаповлены ул п ли;-;а1ощне (измерительные) электроды 8. Прикладывая к этим ,. ектролпм соответствующую разность потенциалов нослоянного или неремеппого тока, можно добиться того, чтобы нри отсутствии примеси все )ion:j -nni улавливались. При паличпм: примеси подвижность отрпiiaTC/rijinjix попов становится: :5О много раз мепьше, и при тех же значе иях п(:п И газового нотока отрицательи1 1е ионы выносятся газовым потоком. не будучп уловлены элc ктpoдaми 8. Таким образом, при отсутствии примеси в цепп измерительных электродов протекает ток, созд.ающий па сопрютивленпп 9 падение напряжения, которое усиливается электронной cxeMoti 3 и отмечается электроизмерительпым прибором 4. При налич,ни пр имеси ток, протекающий по сопротивлению 9, уменьшается, а нри некоторой коппептрации становится равным нулю. Шкала электроизмерительного прибора 4 может быть проградуирована в долях процентного или весового содержания нримеси в воздухе или других газах. При необходимости, в анодную цепь усилителя может быть включено реле, которое нри достижении онределенной концентрации примеси дает световой или звуковой сигнал.

На фиг. 2 схематически пок.чзап ионизационный газоанализатор дифференциального тина, позволяющий исключить влияние внешних (()акторов (температуры, давления, скорости газового потока, постоянных примесей к газу) па показания электроизмерительного прибора.

Газоанализатор имеет два включенных параллельно (можно нпоследовательно) в газовый поток анализатора. Генераторы li и Ь этих анализаторов создают один (li)-положительные и другой (Ь) - отрицательные поны в соответствующих ионизационных камерах 2i и 22. Улавливающие (измерительные) электроды 8i и 82 этих камер совместно с сопротивлениями 9i и 92 образуют мост, в диагональкоторого через электронную усилительную схему включен электроизмерительный нрибор 4. При отсутствии прпмеси в анализируемом газе подвижпости положительных и отрип ательпых ионов почти одипаковы, мост находится в равновесии и электроизмерительный ирибор показывает нуль. При наличии примесей подвижность отрицательных ионов уменьшается, а -подвижность положительных ионов остается почти без изменения. Это влечет за собой разбалансировку моста и отклонение электроизмерительного ирнбора, нронорциональное концентрации нримеси. Так как зависимости подвижпости положительиых и отрицательных ионов

от температуры и давления одинаковы, то при газоанализаторе дифференциального типа погрешности, обусловленные этими факторами, а также изменением скорости течения, автоматически исключаются. Исключается также погрешность, вызываемая присутствующими постоянно в воздухе парами воды, углекислотой и другими газами, посколько вызываемые ими изменения подвижности одинаковы для ионов обоих знаков.

Пред мет изобретения

1.Ионизационный газоанализатор, состояш,ий из радиоактивного генератора ионов и ионизационной камеры, через которые просасывается апализируемый газ, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности газоанализатора, излучающий отрицательный электрод генератора расположен от приемного положительного электрода, монтированного на внутревпей стенке ионизационной камеры, на расстоянии, несколько больщем длины свободного пробега альфачастиц в воздухе, с тем, чтобы в область, примыкающую к приемному электроду, т. е. в ионизационную камеру, доходили только отрицательные ионы, подвижность которых в больщей степени зависит от примесей, чем положительных ионов.

2.Ионизационный газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния внешних факторов (температуры, давления, скорости течения газа, постоянных примесей к газу), он состоит из двух последовательно или параллельно введенных в газовый поток анализаторов, генераторы которых создают: один-отрицательные и другой-положительные ионы в соответствующих ионизационных камерах, включенных по мостовой схеме.

Анализирую Kbiu газ

К насосу

Фиг. 1

// насосу