Способ определения концентрации газовойсмеси

О и И С-А КИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 280677 (21) 2500837/18-25с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 070881, Бюллетень Йо 29 р 1) м(з С 01 М 27/70 Государственный комите 1 СССР по делам изобретений и отирытий(088.8) Дата опубликования описания 070881(71) Заявитель Институт физики им, Л.В.Киренского СО АН СССРи Вычислительный центр СО АН СССР в г.Красноярске(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТГАЗОВОЙ СМЕСИВ Изобретение относится к методам исследования физических и химических свойств веществ с использованием протекающего тока и может быть использовано для анализа газов сложного состава.Известен способ определения состава газа путем измерения напряжения горения коронного разряда при изменении состава газа в разрядном промежутке Г 11.Недостаток способа состоит в его слабой избирательности при анализе многокомпонентных смесей.Известен также способ, состоящий в подаче исследуемой смеси в плазменную область тлеющего разряда и измерении тока разряда 21.Однако отмечается низкая чувствительность и малая селективность, так как изменение тока разряда обусловлено изменением концентрации каждой компоненты смеси.Цель изобретения - повышение точности измерений и обеспечения селективности метода.Это достигается тем, что на плазменную область разряда воздействуют световым потоком с длиной волны, соответствующей энергетическим переходам атомов или молекул определяемой компоненты, а по изменению тока разряда судят о концентрации определяемой компоненты смеси.Способ осуществляют следующимобразом.Исследуемую смесь подают в плазменную область тлекщего разряда и измеряют ток разряда. В плазменной области тлеющего разряда компоненты смеси претерпевают изменения, обусловленные их взаимодействием с плазмой разряда (возбуждение, ионизация).Затем воздействуют на плазменную область разряда световым потоком.При этом воздействие света с длинами волн, соответствующими энергетическим переходам атомов или молекул определяемой компоненты смеси (резонансного света),. на анализируемый многокомпонентный газ, помещенный в плазменную область разряда, вызывает дискретные энергетические переходы в атомах или молекулах (возбуждение) определяемой компоненты газа, Переход осуществляется эа счет резонансных однофотонных и многофотонных процессов, Атомы или молекулы, возбужденные в результате этих про цессов, вызывают изменение электро(2,4)" р збж ( ансное излуили молекулыгаза, измеа следовасть электриой среде.и Ъ с током трического Ома:=ЪЕ нность поляЕ - изменеопри воздейяя в (5), по делении кон- жительном Е ольцмана;электронов,теряемая при1ного пробегагазе.и концентрации.положительногода имеет вид иная Батуранергиовени,нсвободона вя святрамиразр постотемпедолястолк Те Х элект Выражение дл атомов с парам столба тЛеющегСаппп с+о Я (2,4 р рй Анализ ги в другихрительно грустройствоПримкомпонентныную трубкуОсновным гцентрацией нтрация атомс разряднойициент амбипзии;ициентт амбип где и йв,рубклярн д дифф коэф эффицие ализируемый м смещают в раз сом К = 0,8 с яется Не с .ко10 смого ядии. диффузии ионизолярн й газс радизом яв- (.) где Т - темперО - коэффиКоэффициентгде й - масса э3 - потенциа - констансечениегазеОсвещсветомС 5, иженноличиеричеспрису лектрона;ал ионизации,та, определякщионизации. проводности плазменной среды, связанное с уменьшением потенциала ионизации в возбужденном состоянии среды и с переходом энергии возбуждения в кинетическую энергию но сителей заряда, либо с изменением числа носителей заряда.Изменение электропроводности вызывает изменение тока, проходящего через плазменную среду, и изменение напряженности поля в плазменной среде. По изменению тока разряда судят о концентрации определяемой компоненты смеси.Величина изменения электропроводности плазменной среды (и соответственно тока и напряжения) зависит от количества возбужденных частиц (концентрации) атомов или молекул определяемой компоненты газа. Если воздействие резонансного света вызывает изменение электропроводности плазменной среды, это однозначно свидетельствует о присутствии в анализируемом многокомпонентном газе определяемой компоненты.Рассмотрим плазму положительного столба тлеющего разряда. Напряженность электрического поля в,этом столбе,напряженность аксиальногэлектрического поля в стбе; тура ионов;иент диффузии ионов.онизации Когда концентрация анализируемой компоненты значительно меньше концентрации остального газа Учитывая также, что. - , как8функцию Те, можно представить в ви-з/кеО Вде - Р и подставляя уравнениеР(1) в уравнение (2), получаем где константы С и С определяютсяследующим образом: Воздействующее резон чение, возбуждая атомы определяемой компоненты няет электропроводность тельно ток и напряженно ческого поля в плазменн Связь электропроводност 3 и напряженностью элек 5 поля Е задается законом Записывается напряже в виде Е = Ео - ЬЕ где ние электрического поля ствии света, и подставл лучаем формулу при опре центрации атомов в поло столбе тлеющего разрядаазов можно также проводитьплазменных средах, предваадуируя измерительное еделяют присутствие в исходном томов Сз и их концентрацию. ают тлеющий разряд резонанснымнасыщающим переход атомов регистрируют изменение напряти электрического поля. Наизменения напряженности элект ого поля свидетельствует о ствии в исходном газе ато678948 формула изобретения Сеставитель Н. БрмохинТехред И. Голинка Корректор В. Бутяга Редактор Т.Шагова Заказ 5868/47 Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауыская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Вычисляют константы 6 и 6 по формулам (6) н (7). Для рассмотренного случая они равны С, = 21, 6 = 11. Значение Е = 1,22 в/см. Вычисленное по формуле 8 и = 10. см. ф Способ определения концентрации компонент газовой смеси, состоящий в подаче исследуемой смеси в плазменную область тлекщего разряда и измерении тока, разряда, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений концентрации и обеспечения селективнос-.ти метода, на плазменную областьразряда воздействуют световым потоком с длиной волны, соответствукицеРэнергетическим переходам атомов 5или молекул определяемой компоненты, а по изменению тока разряда судят о концентрации определяемойкомпоненты смеси. Источники информации,принятые во внимание при экспертиза 1. Авторское свидетельство СССР 9131903, кл. С 01 й 27/00, 1970. 2. Патент Японии 9 50-531,кл. 93 О 01,. 1972.