Аспирационная ионизационная камера

 

О П И С А Н И Е 33252l

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 30.!11.1970 (№ 1423413/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.!!!.1972. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания ЗХ.1972

М. Кл. Н Olj 39/26

G 011 1/18

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 539.1.074.22 (088.8) Автор изобретения

В. П. Реута

Заявитель Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт

АСПИРАЦИОННАЯ ИОНИЗАЩИОННАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для измерения концентрации и спектра аэроионов.

Известна ампир ационная понизацнонная камера, входящая в состав счетчика ионов, содержащая высоковольтный электрод, выполненный в виде цилиндра, собирающий электрод и электрод электростатической защиты, расположенный на входе камеры и имеющий механический и электрический контакт с собирающим электродом.

При конструировании малогабаритных счетчиков ионов для летатепьных аппаратов необходимо уменьшить размеры как прибора в целом, так и ионизационной камеры, в частности.

Цель изобретения — расширение диапазона регистрируемых подвижностей ионов и уменьшение габаритов камеры без увеличения ее емкости и напряжения на высоковольтном электроде.

С этой целью в предлагаемой аспирациопной ионизационной камере, содержащей высоковольтный электрод, выполненный в виде цилиндра, собирающий электрод и электрол электростатической защиты, расположенный на входе камеры и имеющий механический и электрический контакт с собирающим электродом, на выходе к собирающему электроду жестко прикреплено металлическое кольцо электростатической защиты, диаметр которого равен диаметру высоковольтного электрода, причем выходной торец этого кольца затянут металлической сеткой.

На чертеже схематически изображена предлагаемая ионизационная камера (стрелками показано направление действия силовых линий электрического поля внутри камеры).

В заземленном корпусе 1 в центре укреп10 лен на изоляторах собирающий электрод 2, выполненный в виде стержня или полого цилиндра. С электродом 2 жестко соединен цилиндрический электрод 8 электростатической защиты на входе камеры и электрод 4 элект15 ростатической защиты на выходе камеры, выходной торец которого закрыт металлической сеткой 5. Внутренние диаметры электродов 3 и 4 равны между собой и равны внутреннему диаметру находящегося между ними

20 высоковольтного электрода б, изолированного от корпуса 1 и собирающего электрода 2.

Электрод электростатической защиты 8 соединен с измерительным усилителем 7, а высоковольтный электрод 6 — с источником высо25 кого напряжения 8.

Прп,включенных источнике высокого напряжения 8 и усилителе 7 через ионизационную камеру продувают исследуемый ионизированный газ, На каждый ион, попадавший внутрь

30 ионизационной камеры, действуют две силы.

332521

Под действием потока газа ион имеет составляющую скорости, на правленную вдоль ионизационной камеры от входа z выходу.

Под действием напряженности электрического поля ион имеет составляющую скорости, направленную вдоль силовых линий электрического поля.

Результирующая скорость иона 0 + Е где v — скорость иона;

v — скорость потока газа;

k — подвижность иона;

Š— напряженность электрического поля.

В результате установки кольцевого электрода 8 электростатической защиты ионы, попавшие внутрь кольца, частично осаждаются полем на электрод 8, а поскольку электрод 3 электрически связан с собирающим электродом 2, то, следовательно, наиболее подвижные, т. е. наиболее легкие ионы, не будут потеряны. .Поскольку на входе камеры осевая .проекция вектора скорости kE имеет встречное вектору скорости направление, то ионы, для которых

ivor)k где vol — абсолютное вектора vo на значение проекции ось камеры, у, о

r In— а где r — расстояние от иона,до центра камеры, t — время, k — подвижность иона, Е (r) — радиальная составляющая напряженности электрического поля, Ео — потенциал на высоковольтном электроде, b — половина диаметра высоковольтного электрода, а — половина диаметра собирающего электрода, 1

l l — абсолютное значение проекции вектора Е на ось камеры, попа дут внутрь камеры.

Внутри ионизационной камеры поле является почти равномерным по длине, а на выходе снова наблюдается краевой эффект, когда поле загибается к корпусу камеры. Для камеры, начиная с входного участка, где электрическое поле почти линейно, и кончая выходным участком, где поле начинает искажаться, можно записать следующее. Поскольку мгновенная радиальная составляющая скорости иона то, проинтегрировав это выражение, можно найти время, за которое ион пройдет путь от высоковольтного электрода до собирающего, b

5 (bP — a2) In— а

T„=

2ft1Ep (. 2) где k — предельная подвижность ионов, т. е. такая подвижность, при которой ион, войдя,в ионизационную камеру почти у высоковольтного электрода, осядет на конце собирающего электрода на расстояяии t от места входа (под местом входа подразуме вается сечение, где краевой эффект уже слаб); ионы с подвижностью 4 осаж1даются на собирающий электрод полностью.

15

С другой стороны, время, за которое ион пройдет путь под действием потока газа, равно

25 где I — длина участка камеры с неискаженным полем, vo — абсолютное значение скорости потока газа.

Приравняв выражения (2) и (3), можно найти предельную подвижность ионов

b (b2 a2) In — -

k„=

2Ео 1

Ионы с меньшей подвижностью осаждаются либо частично, либо в очень незначитель40 ных количествах — только те, которые вошли в камеру непосредственно возле собирающего электрода.

Для расширения диапазона измеряемых ионов можно ли бо уменьшать с корость потока

45 газа, что уменьшит количество информации, а в итоге и чувствительность, прибора; либо увеличивать на пряженность электрического поля, что не всегда приемлемо и возможно; либо увеличивать длину камеры; либо умень50 ш ать р асстояние между электрода ми. Увеличение длины камеры и уменьшение расстояния между электрода ми, кроме всего прочего, приводит к увеличению емкости камеры, а значит, к уменьшению чувствительности при55 бора.

Если же на выходной конец собирающего электрода насадить металлическое кольцо типа входного кольца электростатической защиты, а выходной торец кольца затянуть метал60 лической сеткой, то можно, сохранив геометричеокую длину собирающего электрода и камеры в целом, значительно увеличить эквивалентную длину камеры, так как в этом случае все силовые линии электростатического поля, которые замыкались на корпус камеры, 332521

Предмет изобретения

Составитель Т. Горчакова

Техред Т. Ускова

Редактор Т. Орловская

Корректоры: В. )Колудева и О. Тюрина

Заказ 1650!2 Изд. уча 881 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 замкнутся на кольцо и сетку, в результате чего почти все ионы, находящиеся внутри камеры, будут осаждены на собирающий электрод. Полнота осаждения ионов на собирающий электрод определяется только величиной ячеек сетки. Это важно при конструировании малогабаритных ионизационных камер для счетчиков легких ионов, хотя с успехом может быть использовано и для счетчиков тяжелых ноно в и аэрозолей.

Аопирационная ионизационная камера, содержащая высоковольтный электрод, выполпенный в виде цилиндра, собирающий электрод и электрод электростатической защиты, расположенный на входе камеры и имеющий механический и электрический контакт с со5 бирающим электродом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регистрируемых подвижностей ионов и уменьшения габаритов камеры без увеличения ее емкости и напряжения на высоковольтном электроде, 10 на выходе камеры к собирающему электроду жестко прикреплено металлическое кольцо электростатической защиты, диаметр которого равен диаметру высоковольтного электрода, причем .выходной торец эгого кольца затя15 нут металлической сеткой.