Способ детектирования запыленности инертных и электроположительных газов субмикронными частицами

Способ детектирования запыленности инертных и электроположительных газов субмикронными частицами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к анализу дисперсных систем в газах, а именно к способу детектирования малых запыленностей инертных и электроположительных газов, и может быть использовано при решении задач охраны окружающей среды для контроля технологической гигиены и степени чистоты технологических газов. Цель изобретения - повышение чувствительности детектирования при измерении малых запыленностей путем увеличения скорости униполярной диффузионной зарядки частиц. Для достижения указанной цели частицы униполярно заряжают нетепловыми электронами. Зарядку осуществляют при постоянном значении параметра зарядки, определяемом как произведение электронной проводимости газа на время зарядки. По измеренным значениям тока переноса в области насыщения дисперсных частиц электронами и калибровочной зависимости, или по линейной зависимости тока переноса от измерения напряженности электрического поля в интервале значений от 50 до 600 В/см судят о запыленности инертных и электроположительных газов субмикронными частицами. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4288767/24-25 (22) 22.07.87 (46) 07.10.89. Бюл. ?? 37 (72) A.В.Загнитько, А.А.Кирш, С.А.Кокарев и В.Ф.Соленков (53) 543.275.3 (088.8) (56) Кирш А.А., Загнитько А.В. Зарядка субмикронных частиц униполярными ионами в электрическом поле. — ЖФХ„

1982, ?? - 4, т. 56, с. 959.

Авторское свидетельство СССР

?? - 879405, кл. С 01 N 15/00, 1981. (54) СПОСОБ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ИНЕРТНЫХ И ЭЛЕКТРОПОЛО)КИТЕЛЬНЫХ

ГАЗОВ СУЬМИКРОННЫМИ ЧАСТИЦАМИ (57) Изобретение относится к анализу дисперсных систем в газах, а именно к способу детектирования малых запыленностей инертных и электроположительных газов, и может быть использовано при решении задач охраны окру.жающей среды для контроля технологичеИзобретение относится к области анализа дисперсных систем в газах, а именно к способу детектирования малых запыленностей инертных и электроположительных газов, и может быть использовано в области охраны окружаюшей среды, при испытании фильтров, для контроля технологической гигиены и степени чистоты технологических газов.

Цель изобретения — увеличение чувствительности детектирования при измерении малых запыленностей путем повышения скорости униполярной диффузионной зарядки частиц.

SU 1 13393 А1

2 ской гигиены и степени чистоты технологических газов. Цель изобретения повышение чувствительности детектирования при измерении малых запыленностек путем увеличения скорости униполярной диффузионной зарядки частиц.

Для достижения указанной цели частицы униполярно заряжают нетепловыми электронами. Зарядку осуществляют при постоянном значении параметра зарядки, определяемом как произведение электронной проводимости газа на время зарядки. По измеренным значениям тока переноса в области насыщения дисперсных частиц электронами и калибровочной зависимости, или по линейной зависимости тока переноса от измерения напряженности электрического поля в интервале значений от 50 до 600 В/см судят о запыленности инертных и электроположительных газов субмикронными частицами. 2 з.п.ф-лы, ? ил.

На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — калибровочная зависимость.

Устройство содержит патрубок 1 для ввода анализируемого газа, сетчатый электрод 2 и плоский электрод

3, соединенный с источником 4 напряжения, высоковольтный источник 5 напряжения, подключенный к коронирующем проволочному электроду 6 с диаме.ром 25-50 мкм, расположенному параллельно электродам 2 и 3, и стекловолокнистый фильтр 7, соединенный с электрометром 8 для измерения тока

3 151339 переноса заряженных аэрозольных частиц, возникающего при их осаждении на волокна фильтра. Микроамперметр 9 предназначен для определения электрон5 ной проводимости газа б в зоне зарядки по величине плотности электронного тока 4д-Е, где Š— напряженность внешнего электрического поля в зоне 10. 10

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый газ поступает через патрубок 1 в зону 10 зарядки, расположенную между заземленным сетчатым 15 электродом 2 и плоским электродом 3, соединенным с источником 4 напряжения. В зоне зарядки частицы заряжают электронами, которые образованы в, результате подачи высокого отрицатель-20 ного напряжения от высоковольтного источника 5 напряжения на коронирующий проволочный электрод 6 с диаметром 25-50 мкм. Электроны вытягивают в зону зарядки через сетчатый электрод 2 электрическим полем, которое создают в зоне 10 с помощью источника 4 напряжения. Зарядку частиц осуществляют в зоне 10 униполярно нетепповыми электронами в диффузионном 30 режиме при постоянном значении параметра зарядки, определяемом как произведение электронной проводимости газа на время зарядки. частиц t. Зарядку частиц осуществляют при F- 35

50-1300 В/<.м и. t — 10 — 1(Х (OM м) с.

Из зоны зарядки частица поступает на стекловолокнистый (типа ФСВ/П) фильтр 7, соединенный < электрометром

8 для измерения тока переноса частиц, 40 возникающего при их осаждении на волокна фильтра. IIo значениям тока переноса I<,èçìåðåè«ûì ïðè различных

Е при Gp t=collst по известным теоретическим формулам или л<> калибровочной 45 кривой судят о нижнем пределе и флуктуациях запыленности инертных и электроположительных газов субмикронными частицами. Иикроамперметр 9 измеряет величину электрон«oI G toKa Je = 50

= Е и сooтвeтствe«нo проводимости б в зоне зарядки.

Расчет малой заик<пенности производится следующим образом.

В диапазоне Е „ 100-500 В/см при

Qq с=<:опзс измене«н< Lg от i. с достаточной для прах<«ки точносTbKi можно аппрок< имир< вать линейной зависим<— стьк -О е (17 где k — константа:

Т вЂ” ток переноса при Е=О. б

Величина 1 практически совпадает о величиной тока переноса частиц

I, заряженных униполярпыми ионами для F, О и b< t= (э t, так как при

Š— О температура электронов Т - Т е и электроны находятся в равновесии с молекулами газа (Т вЂ” температура газа, g „ ионная проводимость газа).

Из (1) можно получить, что где I < и I - токи переноса, соответствующие напряженностям электрического поля Е и Еg

Таким образом, измеряя ток I, например, при Е = 200 и Е = 400 В/см, можно из (2) определить 1ц и далее рассчитать заряд частиц известного размера по формуле, полученной для расчета среднего заряда частиц, заряженных газовыми ионами в диффузионном режиме:

3rkT Н

q — — — — 1g (1 4 10 a t)

Ю е с з (3) где

I<.=1,38 10 эрг/К вЂ” постоянная Больцмана;

r — радиус частиц, см.

Определив q., оценивают счетную концентрацию частиц Б=Т /q- g где

0 <

8 — расход газа.

Расчет может CblTb проведен с использованием калибровочных зависимостей. Например измеренные значения

Т /I в зависимости от Е в гелии и азоте для частиц дибутилфталата с

r л 0,3 мкм при (t=5. 10 (Ом м) с е -1 приведены на фиг.2.

Из анализа приведенных данных следует, что отношение I+/I слабо зависит от изменения поля с Е ) 1000—

-1300 В/см, т.е. имеет место насыщение частицы зарядом и соответственно ток переноса стремится к предельной величине — насыщению (аналогичные результаты получены для субмикронных частиц в аргоне). Это позволяет измерять малые запыленности путем изме1513393

1)ения тока нас мщения 1е и по калиб— ровочной кривой оценивать величину

При этом чувствительность детектирования малых запыленностей Boзрастает в I /I; раз по сравнению с чувсте вительно< тью их детектирования путем измерения тока переноса 1, частиц, заряженнь;х униполярными ионами при одинаковых значениях 1; и Я; г ег.

П р и и е р. Поток частиц дибутилфталата с радиусом r 0,3 мкм в гелии пропускают с расходом 1000 см через зону зарядки, в которой поддерживают постоянной величину электронной про- 15

-0 1 водимости бе = 2,5 10 (Ом м) . Время зарядки частиц t = 0,1 с. При увеличении напряженности электрического поля в зоне зарядки от 50 до 500 В/см температура электронов изменяется от 20

1200 до 8800 К, величина заряда частиц q от 39 до 220 е, а ток переное

-I2 са линейно возрастает от 2,5 10 до

14 ° 10 A. Соответственно, I 1,2 10 А и счетная концентрация частиц 25

N 4 10 астиц/см . Величина тока наз,, з сыщения I ь 2 .10 Л. В случае заряд-Н е ки частиц положительными ионами при м Л

6; t =. G< t = 2,5 ° 10 (OM м) . с величина I; возрастает только от 1,35 х 3О х10 2 до 1,8 ° 10 А с увеличением Е от 50 до 500 В/ñì. Хаким образом, от.ношение I /I; 7,8 при Е = 500 В/см, что позволяет расширить нижний предел регистрации с.толь мелких частиц почти в 8 раз.

Форму..l аи 3сбретеи li я

1.Способ детектирования запыленно-, сти инертных и электроположительных газов < убмикронными частицами, включаклций создание зоны ионизации газов и зоны зарядки частиц, пропускание исследуемого потока газа через зону зарядки, униполярную зарядку частиц при наложении внешнего электрического поля при постоянном значении параметра зарядки, определяемом как произведение проводимости газа на время зарядки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувствительности детектирования при измерении малых запыленностей путем повышения скорости диффузионной зарядки частиц, их униполярно заряжают нетепловыми электронами при постоянном значении электронной проводимости газа, определяют зависимость тока переноса от напряженности электрического поля, по которой определяют запыленность газов субмикронными частицами.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что запыленность газов определяют по величине насыщения тока перекоса.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что запыленность газов определяют по линейной зависимости тока переноса от напряженности электрического поля 100-500 В/см.

1513393

Е, 8/см

Корректор Э.Лончакова

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101

Х /у

Редактор И. Ьобкова

Заказ 6075/45

Составитель М.Рогачев

Техред А.Кравчук