Способ определения содержания посторонних примесей в благородных и индиферентных газах

Х 51394 Класс 411, 4 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ИС К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВЫДАН НО т3. Мй.ЕКАчгф 6 ыфв( ъ и ,(-)и.АСпособ опредев благо сударственном бюетенцй при Госпла Зарегистрировано в / щей регистрации изоб пос ге- СС(.Рпущ ,тер и С ий. примесей) 1 1 Ания содержа одных и инд о ронних ых газ ентн за Л% явлено 5 апреля 1936 го Опубликовано 31 июл а. способа дуем ый ния мо- лектририводят хно стью ком меСовременная техника в быстро возрастающем масштабе применяет благородные и индиферентные газы (Лг, Не, 1 Че, юг), причем в одних случаях используется их химическая индиферентность (Нг и Чв в электроламповом деле), в других - выгодные оптические и электроразрядные характеристики (неоновые лампы), в третьих (Не) - соединение химической индиферентности с малым удельным весом. В большинстве случаев при этом существенно возможно более полное освобождение указанных газов от всех посторонних активных примесей или от определенных примесей (ОН,.О). Нередко именно здесь предь. являются особенно высокие требования к чистоте, Это вызывает необходимосгь в достаточно удобных и надежных методах контроля над чистотой таких газов в смысле содержания в них определенных примесей.Обычные химические способы в применении к этому случаю часто оказываются затруднительными. Так например, химическое определение содержания азота в аргоне и неоне кропотливо и не дает прямых путей к автоматизации контроля. Кроме того, эти методы мало приспособлены для определения примесеи, содержащихся в малых количествах,Спектроскопические способы, при их высокой объективности и надежности, в количественной форме сложны и вряд ли могут быть рекомендованы для данной цели.В связи с этим предлагается электрический способ определения содержания неблагородных примесей в благородных и индиферентных газах, обладающий рядом существенных преимуществ. Способ этот основан на результатах исследовательских работ авторов по изучению рекомбинации атомов, в которых открыт ряд новых, ранее неизвестных, эффектов, как-то. существование положительного коэфициента рекомбинации атомов О и Н, селективность рекомбинации атомов азота, существование эффекта реком. бинации в продуктах разложения водяного пара в электрическом разСущность предлагаемого заключается в том, что иссле газ пропускают для расщепле лекул примесей через зону э ческого разряда, после чего и в соприкосновение с повер нагреваемой электрическим тоталлической проволоки, по изменению сопротивления которой, вследствие дополнительного нагревания выделяющимся при рекомбинации молекул теплом, определяют содержание исследуемой примеси в газе.Предлагаемый способ определения примесей в благородных и индифе-рентных газах заключается в следующем. Струя исследуемого газа проходит через электрический разряд, после прохождения которого входит в со. прикосновение с металлической про. волочкой, на кали ваемой электрическим током.В благородном газе имеют место нормальные тепловые потери (лучеиспускание, теплопроводность), и прохождение газа через разряд не меняет температурного режима прово. лочки.В газе, содержащем сложные молекулы, могут иметь место три случая:1) при активной поверхности металла (чистая Р, Рй и т. д.) после пропускания газа через разряд, наступает дополнительный разогрев проволоки за счет теплоты рекомбинации свободных атомов и радикалов, причем в определенной области температур полученное проволочкой дополнительное тепло прямо пропорционально концентрации атомов, которая при стандартных условиях разряда, скорости струи, давления и т. д. дает меру концентрации посторонних молекул;2) при неактивной поверхности металла (Та для Н И для 1 Ч. ,и т. д.) наличие посторонних молекул оказывает некоторое очень слабое воздействие в обратную (согласно п, 1) сторону из-за повышения теплопроводности газа при появлении в нем атомов. Этот эффект составляет-.1% от наблюдаемого, в случае активной поверхности, положительного эффекта;3) вследствие специфичности процесса рекомбинации, в отдельных случаях (1 Ч.,+ Н., 1 Ч,+ О) возможно, подбирая проволоку, активную для одного газа и неактивную для второго, раздельно определять содержание отдельных примесей к благородному газу. На базе этого общего принципа возможен целый ряд частных вариантов, Например:1. При определении появления малых количеств примеси в благородном газе следует работать с Р 1, обладающей активностью по отношению к Н, ОНО и 1 Ч. Проволочка включается в схему моста Уитстона, в котором компенсирующим плечом является точно такая же проволочка, находящаяся в аналогичном пространстве и омываемая струей того же газа, прощедшего аналогичный по сопротивлению путь, но не заключающий разрядного пространства.Наличие этого компенсатора позво. ляет сглаживать колебания давления и скорости струи, могущие сказываться на концентрации атомов, Цо начала измерения обе проволочки накаливают до 700, гальванометр, включенный в диагональ моста, устанавливают на нуль. Отклонение его от нуля после включения разряда указывает на наличие примеси, При малом проценте примеси можно считать, что это отклонение линейно зависит от количества примеси, Прокалибровав один раз (с помощью газового анализа) соотношение между количеством примеси и отклонением прибора от нуля и соблюдая неизменными условия разряда (напряжение, емкость, давление, струя, электроды), получаем количественный метод определения примесей. Точность его равна10, определяемой величины.2. При определении примесей водорода, кислорода и НО в присутствии азота индикатором должна служить вольфрамовая проволочка, на которой рекомбинируют атомы Н и О, но не рекомбинируют атомы 1 Ч, Поступая аналогично описанному в и. 1, получим сумму Н, ОНО.3. Если важна только определенная степень чистоты благородного газа, то можно отметить при стандартных условиях разряда и струи отклонение гальванометра в диагонали моста от нуля при максимальном допустимом проценте примеси, пользуясь платиновой проволочкой. Отклонение, не превышающее этого предельного, обеспечит требуемую чистоту газа.4. Для особо точных измеренийможно держать гальванометр в диагонали моста постоянно на нуле,изменяя ток накала через проволочкупри пропускании разряда. ВеличинаЯ (1 - 1"), где Р - сопротивление проволоки, 1, - ток накала без разряда,1; - ток накала при разряде, служитмерой количества примеси.Необходимо отметить важностьустановления стандартных условийразряда, тип разрядной трубки, ток,емкость, напряжение, скорость струи(регулируется по реометру), материалэлектродов (рекомендуется алюминий) и форму их.Измерения ведутся при пониженномдавлении (.-0,5 - 1,0 лм Нд), котороелегко поддерживать в струе газа с помощью масляного насоса любого типа(например, завода Электросила" ) ирегулирующего вентильного кранаили капилляра.Опыты, подтверждающие приведенные данные, велись в струе соответствующего газа, протягиваемой масляным насосом через разрядное пространство и затем приходящей в соприкосновение с проволокой, Разрядбыл так называемый конденсированный, напряжение - 20 000 вольт, емкость - 0,03 рР. Проволочки (как платиновые, так и вольфрамовые) были диаметром 0,05 лл и длиною5 сл.Давление в приборе с помощьюкрана с капилляром поддерживалось0,3 - 0,4 мл Нд,При включении разряда, в случаеактивных поверхностей, наблюдаетсяотброс гальванометра.Для возвращения его при разрядев нулевое положение приходилосьуменьшать ток накала 1, до значения12 (1,.1. При опыте в чистом водородена платине платина накаливалась током 1, =405 гпй до 1000,При включении разряда наблюдалсяотброс гальванометра на 15 делений.Чтобы вернуть его на нуль, ток накалапришлось уменьшать до 1,=300 тй.2. При опыте в чистом водородена вольфраме вольфрамовая проволока накаливалась до 900 токомХ, =300 тй. При включении разряданаблюдался отброс гальвано метра, Для возвращения его на нуль надо уменьшить ток 1, до 1.=260 тй.3, При опыте в чистом кислороде на платине проволока накаливалась током 1, =300 гпй до 900.При включении разряда имел место отброс гальванам-.тра. Для возвращения его к нулю ток 1, надо было уменьшить до 12=205 тй.4. При опыте в чистом азоте на платине платина накаливалась током 1, =225 гпй до 850,При включении разряда наблюдался отброс гальванометра на 25 делений. Для возвращения его к нулю ток 1, надо уменьшить до 1, = б 5 тй,5. При опыте в чистом азоте на вольфраме вольфрам накаливался током 1, =250 гпй до 800".При включении разряда гальванометр отклонялся на 0,1 деления в обратную сторону.б, При опыте в водяном паре на платине упругость пара, равная 0,5 мл Нд, поддерживалась постоянной.Платина накаливалась током 1,=380 тй до 800.При включении разряда наблюдался резкий отброс гальванометра. Для возвращения его на нуль надо было уменьшить ток 1, до 1.,=270 тй.7. При опыте в чистом кислороде на палладии палладий накаливался током 1, = 300 тй до 750 .При включении разряда наблюдался отброс гальванометра на 15 делений. Для возвращения его к нулю ток 1, приходилось уменьшать до Л, =210 тй.8. При опыте в чистом аргоне на платине платина накаливалась током 1, = О,ЗИ до 800, При включении разряда гальванометр оставался на нуле.9, При опыте в смеси 9500 аргона+ 5/, азота на платине платина накаливалась током = 0,3 й до 800. При включении разряда наблюдался отброс гальванометра на 10 делений.10. Г 1 ри опыте в смеси 80% арго. на+20% воздуха платина накаливалась током 1, =260 пН до 800. При включении разряда наблюдался отброс гальванометра, и для возвращения его к нулю ток 1, надо было уменьшить до 12 =200 гпй.- 4 Предмет из об ретен ия,1. Способ определения содержания посторонних примесей в благородных и индиферентных газах, отличающийся тем, что исследуемый газ пропускают, для расщепления молекул примесей, через зону электрического разряда, после чего приводят в со. прикосновение с поверхностью нагре-ваемой электрическим током металлической проволоки или тому подобного тела, по изменению сопротивления которой, вследствие дополнительного нагревания выделяющимся при рекомбинации молекул теплом, определяют содержание исследуемой примеси в газе.2, Прием выполнения способа по и, 1, отличаюшийся тем, что, с целью определения в исследуемом газе содержания нескольких примесей из всех имеющихся или отдельных примесей, применяют проволоки или тому подобные тела из металлов, обладающих избирательным действием на процесс рекомбинации молекул отдельных газов, например, Р 1,%,Та ит.и.3. Для осуществления способа по пп. 1 и 2 применение устройства, выполненного в виде моста Уитстона, в одно плечо которого включена проволока, омываемая прошедшим через зону электрического разряда газом, а во второе в компенсационн проволока, омываемая газом, не подвергнутым действию электрического разряда. Тнп,Печатный Труд", Зак, 4315400