Способ измерения парциальныхдавлений b смеси газов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюэ Советских

Соцнаяйстических

Республик

„ц813191

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28. 06. 79(2Ц 2789874/18 25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 150381. Бюллетень N9 10 (Я)м. кл.з

G 03 М 3/28

Государственный комитет

СССР по делам нзобретений и открытий (53) УДК 543.

° 422(088.8) Дата опубликования описания 17. 03. 81 (? 2) Авторы изобретения

С.В. Семенов и В.И.. Хуторщиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНИХ ДАВЛЕНИЯ

В СИЕСИ ГАЭОВ

Изобретение относится к технологии электронных устройств и предназначено для измерения парциальных давлений смеси газов в процессе изготовления и эксплуатации газовых ячеек для квантовых. стандартов частоты с оптической накачкой, газовых лазеров ь6-других приборов, наполняемых смесью газа.

Известны способы измерения парциальных давлений с помощью омегатрона, либо соединенного с исследуемым объемом, либо путем разрушения колбы с исследуемым газом.

Известен также. способ определения парцнального давления, основанный на регистрации и исследовании оптических спектров, возбуждаемых подачей достаточно высокого напряжения на электроды, специально для этого впаянные в исследуемую ячейку 11).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения парциальных дав-. лений в смеси газов, заключающийся в возбуждении электромагнитным олее газовой смеси, помещенной в эа1асиутую ячейку, измерении спектральных характеристик газовой смеси и расчета по полученным данным с учетом эталонных спектральных характеристик парциальных давлений (2).

Недостатком всех известных спо5 соб является н достаточная точ ность определения парциальных давлений, особенно при исследовании многокомнонентных смесей.

Цель изобретения — повышение точ-.

1О ности измерений.

Поставленная цель достигается эа счет того, что в способе, заключающемся в возбуждении электромагнитным полем газовой смеси, помещен15 ной в замкнутую ячейку, измерении спектральных характеристик парциальных давлений, в ячейку вводят пары изотопов щелочных металлов, число которых равно числу газов в анализи20 руемой смеси, измеряют частоты переходов каждого изотопа щелочного металла и с учетом частотной разности между измеренными и эталонными частотами переходов находят парциальные

25 давления.

Способ осуществляется следующим образом.

Вводят в ббъем газовой ячейки, наполненной смесью п-газов, пары и-изотопов щелочных металлов,поме813191 ф

ВНИИПИ Заказ 756/50 ТИРаж ЭИ Подписное филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 щают газовую ячейку в качестве рабочего элемента в радиоспектроскоп со спец ральной лампой. наполненной смесью п-изотопов щелочных металлов последовательно облучают ячейку

СВЧ-полями, соответствующими расщеплению в основном состоянии каждого из и-изотопов щелочных металлов.

Затем измеряют выходную частоту радиоспектроскопа и определяют по выходным характеристикам радиоспектроскопа частотные разности между определенной и известной справочной частотой для паров при отсутствии газа и возмущающих полей. Парциальные давления определяют по функциональной зависимости, связывающей измеренные частотные разности и искомые марциальные давления и к ок Е ск 1 (1) частоты переходов атоок к ма к изотопа щелочных металлов в отсутствии газа и с газом соответственно;

Pi — нарциальное давление

i-го газа; (п 1) Пример . Необходимо Измерить парциальные давления в смеси двух газов, например азота и аргона, заполняющих газовую ячейку объемом

100 см . для этого вводят в ячейку пары двух челочных металлов, например Rb8" и Cs"s в количестэе,достаточном для образоэання насыыенного пара, т.е. более 0,1 мг.

Помещают ячейку в радиоспектроскоп, э источнике света которого находятся пары Rb82 и Cs1 и определяют частоты переходов в основном состоянии RbS -f u Cs S -f> . Для

I tS8 У определения частот используется квантовый стандарт частоты со стабильностью 1 10 о т.е. погрешность определения частоты 0,68 Гц, и эта величина является погрешностью определения частотных разностей и 1 = 1, - fgg где f и Го .- эталонные частоты пеО1 О2 реходов в атомах Rb 8

82 и С s"s3 при отсутствии возмущающих газов и полей.

В результате измерения получили

f =4181 Гц fy = 10420 Гц, -Подставляем измеренные разности частот в зависимость (1), связывающую парциальные давления и частотные разности.

= и P» +

4 =+41 Р1 41 где Q (-60, 00 0,015) Гц/тор, . д 8р (508,110;9) Гц/тор коэффициенты сдвига перехода э ЙЬ под действием Н2и Ar

87 соответственно 22 (-212205) М/ГРР>ОС 2(4360 3)ГЧ/тОР) g — коэффициенты сдвига перехода в Cs под действием Н2 и Ar соотэетственно.

Разрешая эту систему относительно парциальных давлений получаем

ti „ f1 . 1- з

ИС 11 ОС%1 а Р„пс - м " саг1

21 0(. 0Cy - — (»

11 И

Подставив значения коэффициентов, 2() определяем искомые парциальные давления - Щ 4 23,19 - О8 t- 60

7>— 0 288 0b 9,88 л5,01 roP

"БО (-2 2 )

< 360

Погрешность полученных результатов менее 1Ъ, что более чем в 5 раз

ЭО меньше, чем в известном способе.

Изобретение позволяет улучшить процесс изготовления и эксплуатацию газовых ячеек, используемых в лазерах контактовых стандартах частоты с

Зэ оптической накачкой и других приборах. формула изобретения

Способ измерения парциальных давлений в смеси газов, заключающийся э возбуждении электромагнитным по4О лем газовой смеси, помещенной н замкнутую ячейку, измерении спектральных характеристик газовой смеси и расчета по полученным данным с учетом эталонных спектральных характеристик парциальных давлений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в ячейку вводят пары изотопов щелочных металлов, число которых равно числу газов в анализируемой смеси, измеряют частоты переходов каждого изотопа щелочного металла и с учетом частотной разности между измеренными и эталонными частотами переходов находят парциальные давления.

55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

Р 386295, кл. G 01 L "1/00, 1965.

2. Бочкова O.Ï. и Шрейдер Е.Я. () спектральный анализ газовых смесей.

И., 1963, с. 152-197 (прототип).