Газоанализатор для определения примесей кислорода в инертных газах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 01 й/6 ИСАН ЗОБ РЕТ ИЕИ И ды которой соединены с выходами источника возбуждения разряда, оптически сопряженные с газоразрядной трубкой светофильтр и фотоприемник, источник высоковольтного питания фотоприемника, блок усиления, обработки и регистрации, блок генератора управляющих импульсов.Причем вход фотоприемника соединен с выходом источника высоковольтного питания фотоприемника, а выход- с входом блока усиления, обработки и регистрации.первый выход блока генератора управляющих импульсов соединен с входом источника возбуждения разряда, второй выход - суправляющим входом блока усиления, обработки и регистрации. Введение в га- Я зораэрядную трубку газоанализатора люминесцентного чувствительного элемента и блока запирания фотоприемника, первый вход которого соединен с третьим выходом блока генератора управляющих импульсов, й второй вход - с выходом источника высоковольтного питания фотоприемника, а выход соединен со вторым входом фотоприемни- ф ка, позволяет повысить чувствительность 4 газоанализатора.и расширить диапазон из- а мерений. 3 ил.авеЪ О ванного на силикагеле, схему возбуждения и приемник излучения, В качестве источника возбуждения в устройстве используется лампа накаливания, свет которой модулируется с помощьюмеханического прерывате- ля че- ано еНедостатком известного устройства явяется низкая чувствительность, так как ампы накаливания имеют низкую энергию зах,ль- роГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ КИСЛОРОДА В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ(57) Изобретение относится к аналитической технике и может быть использованодля определения примесей кислорода винертных газах, в частности для определения примесей кислорода в ксеноне, Цель -повышение чувствительности газоаналиэатора и расширение диапазона измерений,Гаэоанализатор содержит источник возбуждения разряда, выполненный в виде формирователя положительных высокбвольтныхимпульсов, газоразрядную трубку, электроИзобретение относится к аналит ской технике и может быть использов для определения примесей кислород инертных газах, в частности для опред ния примесей кислорода в ксеноне.Известен газоанализатор для опред ния примеси кислорода в инертных га содержащий люминесцентный чувствит ный элемент в виде красителя, адсорб Ы 1711043 А 1излучения в диапазоне возбуждения люминесценции, а также ограниченный диапазон измерений концентраций кислорода(0,0001 - 0,16).Известен газоанализатор для определения примесей в инертных газах, содержащий источник возбуждения разряда, гаэораэрядную трубку, электроды которой соединены с выходами источника возбуждения разряда, оптически сопряженные с га зораэрядной трубкой светофильтр и фотоприемник, блок усиления, обработки и регистрации, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а также дополнительный заземленный электрод и блок генератора управляющих импульсов, причем источник возбуждения разряда выполнен в виде формирователя положительных высоковольтных импульсов, в заземленный электрод установлен на внешней поверхности гаэоразрядной трубки в точке, противоположной вводу анода, при этом адин выход блока генератора управляющих импульсов, соединен с управляющим входом блОка усиления обработки и регистрации, а другой выход - с входом источника возбуждения разряда.Недостатком известного газоанализатора является ограниченный диапазон измерения микроконцентраций кислорода в инертных газах, что объясняется низкой эффективностью возбуждения кислорода в разрядной трубке, В аргоне диапазон измерений кислорода составляет 0,05 - 1, в азоте 0,05- 3, в гелии 0,2 - 1,2;6.Исследования эмиссионного спектрального метода анализа криптона и ксенона показывают низкую чувствительность при определении содержания кислорода в диапазоне 0;0001 - 0,1.Целью изобретения является повышение чувствительности газоанализатора и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, что в гаэоанализатор для определения примесей кислорода в инертных газах дополнительновведен блок эапирания фотоприемника, а в гаэоразрядную трубку помещен люминесцентный чувствительный элемент, при этом один вход блока эапирания Фотоприемника соединен с третьим выходом генератора управляющих импульсов, другой вход - с выходом источника высоковольтного питания фотоприемника,.а выход соединен с вторым входом Фотоприемника.Введение в гаэоразрядную трубку газо- анализатора люминесцентного чувствительного элемента, наличие блока эапирания фотоприемника в совокупности в остальными элементами схемы позволяет возбуждение чувствительного элемента осуществлять непосредственно электрическим разрядом в анализируемом газе с дальнейшей регистрацией эмиссионного 5 или люминесцентного спектра для формирования информационного сигнала о концентрации кислорода. Кроме того, молекулы кислорода активируются на более высокие энергетические уровни по сравнению с воэ буждением от отдельного источника света.Это приводит к повышению чувствительности измерений и расширению диапазона,На фиг,1 показана схема соединенияблоков газоанализатора; на Фиг.2 - электри ческая схема Фотсприемника, выполненного на основе фотоумножителя, и блока эапирания фотоприемника; на Фиг.З - выходные сигналы блоков газоанализатора.На фиг.З на диаграмме а показаны вы ходные сигналы блока генератора управляющих импульсов, сигнал положительной полярности поступает на формирователь положительных высоковольтных импульсов, а сигнал отрицательной полярности по ступает на блок запирания фотоприемника,на диаграмме б - выходные сигналы формирователя положительных высоковольтных импульсов, на диаграмме в - выходные сигналы блока запирания Фотоприемникана 30 диаграмме г - выходные сигналы фотоприемника при регистрации содержания кислорода в диапазоне 0,0001 - 0,1 6, для одного фиксированного значения концентрации, информативной характеристикой сигнала 35 является динамика затухания, на диаграмме д - выходные сигналы фотоприемника при регистрации кислорода в диапазоне 0,1 - 1 для одного фиксированного значения. концентрации, информативной характери стикой сигнала является амплитуда сигнала.Газоанализатор для определения примесей кислорода в инертных газах (Фиг.1) содержит гаэоразрядную трубку 1, в кото рую помещен люминесцентный чувствительный элемент 2, например, в виде органического красителя, адсорбированного на силикагеле, и оптически сопряженную со светофильтром 3 и фотоприемником 4, 50 источник 5 высоковольтного питания Фотоприемника, блок б усиления, обработки и регистрации сигнала, формирователь 7 положительных высоковольтных импульсов, который является источником возбужде ния импульсного разряда в газоразряднойтрубке 1. Управление формирователем 7 осуществляется блоком генератора 8 управляющих импульсов. Импульсы положительной полярности формирователя 7 подаются на анод 9 трубки 1, а отрицатель 1711043ный выход формирователя соединен с катодом 10, Кроме того, газоанализатор содержит блок 11 запирания фотоприемника, Вход фотоприемника 4 соединен с выходом источника 5 высоковольтно;о питания фотоприемника, а выход - с входом блока 6 усиления, обработки и регистрации сигнала, первый выход генератора 8 управляющих импульсов соединен с входом формирователя 7 положительных высоковольтных импульсов, второй выход - с управляющим входом блока 6 усиления, обработки и регистрации, Один вход блока 11 запирания фотоприемника соединен с третьим выходом блока генератора 8 управляющих импульсов, другой вход - с выходом источника 5 высоковольтного питания фотоприемника, а выход соединен со вторым входом фотоприемника 4,Газоанализатор работает следующим образом.Анализируемый инертный газ, содержащий примеси кислорода, пропускают с постоянным расходом через газоразрядную трубку 1 (фиг.1), Блок 6 усиления, обработки и регистрации включает блок генератора 8 управляющих импульсов, который запускает в работу формирователь 7. Высоковольтные импульсы положительной полярности поступают с выхода формирователя 7 на электроды газоразрядной трубки и возбуждают в ней импульсные электрические разряды, Световые вспышки этих разрядов вызывают люминесцентные вспышки красителя чувствительного элемента 2, которые через светофильтр 3 поступают на фотоприемник 4, В момент вспышки на фотоприемник 4 поступают и эмиссионные сигналы, обусловленные аналитической линией кислорода (772, 2 нм). Если концентрация кислорода находится в пределах 0,0001 - 0,1%, то информационный сигнал гаэоанализатора обусловлен сигналом люминесценции, динамика тушения которого выступает мерой концентрации кислорода, а эмисионный сигнал будет мал и постоянен. Если концентрация кислорода находится в пределах 0,1 - 1 %, то сигнал люминесценции практически отсутствует (он будет потушен), а информация о содержании кислорода будет заключена в эмисионном спектральном сигнале. Запирание фотоприемника производится таким образом, чтобы была воэможность последовательно регистрировать люминесцентный и спектральный сигналы (фиг,3). Управляя режимом открытия-запирания фотоприемника 4 с помощью блока 11, блока генератора 8 управляющих импуль сов, блок 6 усиления, обработки и регистрации информации отслеживать изменение концентрации кислорода,Блок 11 запирания фотоприемника содержит транзистор, например КТ,трансформатор на ферритовом кольце 10 15 20 25 30 35 40 45 управляющих импульсов, причем входфотоприемника соединен с выходом источника высоковольтного питания фотоприемника, а выход - с входом блока усиления, обработки и регистрации, первый выход блока генератора управляющих импульсов соединен с входом источника возбуждения разряда, второй выход - с управляющим входом блока усиления, обработки и регистрации, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения чувствител ьности газоанализатора и расширения диапазона измерений, в газоразрядную трубку помещен люминесцентный чувствительный элемент и дополфиг,2) и работает следующим образом, Под действием управляющего импульса, сформированного блоком генератора управляющих импульсов, транзистор Т открывается и отрицательный высокий потенциал поступает на электрод-модулятор У, фотоприемник 4 на время действия управляющего импульса закрыт, при отсутствии импульса на входе блока 11 фотоприемник 4 открыт,Введение в газоразрядную трубку люминесцентного чувствительного элемента и наличие блока запирания фотоприемника позволяет повысить чувствительность измерений и расширить диапазон измерений концентраций кислорода в 1000 раз, так в известном газоанализаторе диапазон измерений 0,1 - 1%, а в предлагаемом 0,0001 - 1%, Это позволит расширить область применения предлагаемого газоанализатора, так как его можно использовать как в технологическом процессе производства инертных азов, где концентрация кислорода изменяются от процента до тысячных процента, так и при аттестации инертных газов по сортности, где концентрации примесей нв должны превышать нескольких миллионных долей 0,0001 - 0,0050%.Формула изобретения Газоанализатор для определения примесей кислорода в инертных газах, содержащий источник возбуждения разряда, выполненный в виде формирователя положительных высоковольтных импульсов, газоразрядную трубку, электроды которой соединены с выходами источника возбуждения разряда, оптически сопряженные с газораэрядной трубкой светофильтр и фотоприемник, источник высоковольтного питателя фотоприемника, блок усиления, обработки и регистрации, блок генераторанительно в газоанализатор введен блок эапирания фотоприемника, первый вход которого соединен с третьим выходом блока генератора управляющих импульсов, второй вход - с выходом источника высоковольтного питания фотоприемника, авыход соединен с вторым входом фотоприемника.1711043 едактор Н. Гул але роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 аэ 33 ВНИ Составитель Е. АносоваТехред ММоргентал Корректо Тираж Подписноеосударственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б