Способ анализа примесей в газах

 

О П И С А Н И Е (ii>966583

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнх

Соцнапнстнческнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.80 (21) 2928359/18-21 с присоединением заявки Ря (23) Приоритет— (53)M. Кл.

G 01. N 27/62

Говударетвеный квинтет

СССР ив делам изобретений и открытий (53) У,й, К 621.384 (088.8) Опубликовано 15.10.82. Бюллетень РЙ 38

Дата опубликования описания 15.10.82 (72) Автор изобретения

М. П. Горшков (71) Заявитель (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 нх дрейфа в направлении силовых линий поля (1).

Однако этот способ характеризуется низкой точносгью,так как .при трехкратной разнице в массе ионов нл 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 поле по их подвижностям., отбор и регистрацию ионов одним нз известных способов, например электрометрированием (2) .

Недостатком этого способа является его низкая избирательность.

11ель 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.

1о Отношение амплитуд образующего поле напряжения прямоугольной формы равно двум.

Разделение ионов в электрическом поле происходит за счет их дрейфа в направлении силовых линий поля. Скорость дрейфа про15 порциональна подвижности ионов и напряженности поля

Vg = КЕ, (1) где К вЂ” подвижность ионов;

E — напряженность поля.

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

К= kp+ kE2+ ° .. (2) 966583

3 где 1<о — подвижность в нулевом поле;

k — коэффициент при квадратичном члене разложения, зависящий от индивидуальных характеристик иона;

Š— напряженность поля.

Если разделение производят в переменном электрическом поле, то усредненная по периоду скорость дрейфа

М 1 -yE(g)gg+g — У Е ()(k ", (3)

„Ф 1+ Ь

9 1+т

<>Т

10 ч =К; РаЬ1 t

t,+ò го (4) где Т вЂ” период измерения поля; — текушее время; ко — подвижность в нулевом поле;

Š— напряженность поля. 15

Если- переменное электрическое поле пери-, одическое т.е..-1 E(t)dt = 0 но несиммет1 Ь г с+т ь ричное по полярности, т.е. >Г E3(t)dt ФО, то усредненная скорость дрейфа

° т где Е, Š— соответственно 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.

Таким образом, в несимметричном по полярности переменном электрическом поле скорость дрейфа ионов пропорциональна коэф- г5 фициенту при квадратичном члене разложения

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 существенно повышается.

Из уравнения (4) видно, что скорость дрейфа увеличивается при повышенной напряжен- ности электрического поля. С учетом услоg t вий, налагаемых. на форму поля (— J E(t)dt=

О; — 1 Ез (t)dt ФО, Е (max), можно

+ -з показать, что максимальная скорость дрейфа ионов в предлагаемом способе анализа дости. гается при условии

E++ .(5) Формула изобретения

1. Способ анализа примесей в газах, заключающийся в ионизации исследуемого газа, разделении образовавшихся ионов в электрическом поле, отборе и регистрации ионов, о тл и ч а ю шийся 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 Р 3668388, кл. Н 01 J 39/36, 1972.

966583

Составитель И. Некрасов

Техред М.Рейвес Корректор М. Демчик

Редактор Н. Киштулинец

Тираж 887

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб, д. 4/5

Заказ 7834/61

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул, Проектная, 4,