Способ измерения парциальныхдавлений b смеси газов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеэ Советских Соцнавйтических Республик(22) Заявлено 28. 08. 79(21) 2789874/1825 (51)М. КЛ. 6 04 М 3/28 с присоединением заявки йф(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам нзобретеннй н офкрытнй(53) УДК 543.422(088.8) Дата опубликования описания 17. 03. 81(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНИХ ДАВЛЕНИЙ В СИЕСИ ГАЭОВ Г Изобретение относится к технологии электронных устройств ипредназначено для измерения парциальных давлений смеси газов в процессе изготовления и эксплуатациигазовых ячеек для квантовых. стан"дартов частоты с оптической накачкой, газовых лазеров н-других приборов, наполняемых смесью газа.Известны способы измерения парциальных давлений с помощью омегатрона,либо соединенного с исследуемым объемом, либо путем разрувания колбы сисследуемым газом,Известен также. способ определения парцнального давления, основанный на регистрации и исследовании оптических спектров, возбуждаемых подачей достаточно высокого напряжения на электроды, специальнодля этого впаянные в исследуемуюячейку 11.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ измерения парциальных дав-.лений в смеси газов, заключающийсяв возбуждении электромагнитным нолегазовой смеси, помещенной в эатекиутую ячейку, измерении спектральныххарактеристик газовой смеси и расчета по полученным данным с учетомэталонных спектральных характеристик парциальных давлений 2),Недостатком всех известных спо 5 соб,в является н,достаточная точность определения парциальных давлений, особенно при исследованиимногокомпонентных смесей.Цель изобретения - повышение точ-.1 О ности измерений.Поставленная цель достигается эасчет того, что в способе, заключающемся в возбуждении электромагнитным полем газовой смеси, помещен 5 ной в замкнутую ячейку, измеренииспектральных характеристик парциальных давлений, в ячейку вводят парыизотопов щелочных металлов, числокоторых равно числу газов в анализи 20 руемой смеси, измеряют частоты переходов каждого изотопа щелочного металла и с учетом частотной разностимежду измеренными и эталонными частотами переходов находят парциальные25 .давления.Способ осуществляется следующимобразом.Вводят в ббъем газовой ячейки,напопненной смесью п-газов, парын-изотопов щелочных металлов,поме813191 20 е даэл олучи 20 Гц азнос я щают газовую ячейку в качестве рабочего элемента в радиоспектроскоп со спегральной 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 давленияик гок Е ск 1 (1) где Г Г - частоты переходов атооккма кфизотопа щелочныхметаллов в отсутствиигаза и с газом соответственно;1 к - коэффициент сдвига частоты перехода атомак-изотопа щелочныхметаллов;Р - нарциальноение1-го газа; (п 1) П Р и м е р . Необходимо Измерить парциальные давления э смесидвух газов, например азота и аргона,заполняющих газовую ячейку объемом 3100 см . Для этого вводят в ячейкупары двух челочных металлов, например КЬ 8" и Сь" в количестэе,достаточном для образоэання насьыенногопара, т,е. более 0,1 мг.4Помещают ячейку в радиоспектроскоп, э источнике света которогонаходятся пары ВЬ 8 и С 1 и определяют частоты переходов в основномсостоянии Вь 87 -Г н св ф -1. Для 433 Ропределения частот используется квантовый стандарт частоты со стабильностью 1 10 о т.е. погрешность оп"ределения частоты 0,68 Гц, и эта величина является погрешностью определения частотных разностейи 1 щ 1, -1 д,гдеи Г,- эталонные частоты пе"07,реходов в атомах йь 887и С 5 при Отсутствиивозмущающих газов и5полей. результате измеренияГ =4181 Гц Г = 10 одставляем измеренные от в зависимость ( 1),вающую парциальные давления и частотные разности.С Р +21 Р 2=1 1 11где с"(-60,000,015)Гц/тор,о(8 р (508,110;9) Гц/торкоэффициенты сдвига переходаэ ЙЬ под действием н 2 и Аг7соответственноОС 22 =(-21210,5) Ц/гоР ОС 22 (43601 3) /тОРкоэффициенты сдвига переходав Свд под действием Н 2и Аг соотэетственно.Разрешая эту систему относительно парциальных давлений получаем/ сХ 1 . 1- ЮъС 11 фиИм им" иг 1и 1 а- - 111 ИПодставив значения коэффициентов,определяем искомые парциальные давления- 10 Отой508 д 2 1 ЗЬО 0 288 ОЬ--5 о 1 тО -БО- Шд 1 (-22 )43 бО Погрешность полученных результатов менее 1, что более чем в 5 раз меньше, чем в известном способе,Изобретение позволяет улучшить процесс изготовления и эксплуатацию газовых ячеек, используемых в лазерах контактовых стандартах частоты с оптической накачкой и других приборах.формула изобретенияСпособ измерения парциальных давлений в смеси газов, заключающийся э возбуждении электромагнитным полем 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 щ и й с я 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,Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР, Р 386295, кл. 6 01 (. 11/00, 1965.2. Бочкова О.П. и Шрейдер Е.Я. Спектральный анализ газовых смесей. И., 1963, с. 152-197 (прототип).каз ИИПИ филиал ПП Патент",г.у фираж 902 Подписное ул.Проектная,