Спектрометр ионной подвижности для обнаружения токсичных примесей в воздухе
Полезная модель относится к области определения физических и химических свойств веществ с использованием ионизации газов, образованием ионно-молекулярных комплексов, разделением их по подвижности и регистрацией электрического сигнала и может быть использовано для обнаружения и идентификации токсичных веществ. Полезная модель может быть использована в приборах химического контроля токсичных примесей окружающего воздуха в опасных концентрациях на предприятиях химической промышленности, а также на объектах уничтожения запасов химического оружия. Достигаемый технический результат: - уменьшение попадания мешающих примесей в проточную ионно-дрейфовую камеру; - повышение надежности определения токсичных примесей в условиях воздействия мешающих примесей; - упрощение устройства спектрометра. Сущность полезной модели заключается в следующем. Спектрометр ионной подвижности для обнаружения токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру (1) с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами (2), (3), электрические затворы в виде сеток (4) и кольцевые охранные электроды (5), расположенные между двумя основными электродами, источник ионизации (6), патрубок для подачи анализируемого воздуха (7), патрубок для подачи дрейфового газа (8) и патрубок для выхода газов (9), фильтр для очистки воздуха (10), электрометрический усилитель (11), блок управления (12) и регистратор (13), дополнительно снабженный воздуходувкой (14) и пневматическим тройником (15), соединенным с патрубком для подачи анализируемого воздуха (7), при этом один из входов пневматического тройника (15) соединен с атмосферой, а другой соединен с выходом фильтра для очистки воздуха (10), вход которого подсоединен к напорному патрубку воздуходувки (14), при этом всасывающий патрубок воздуходувки соединен с воздухозаборным устройством (16), а электропривод (17) воздуходувки электрически подключен к блоку управления (12).
Полезная модель относится к области определения физических и химических свойств веществ с использованием ионизации газов, образованием ионно-молекулярных комплексов, разделением их по подвижности и регистрацией электрического сигнала и может быть использовано для обнаружения и идентификации токсичных веществ.
Полезная модель может быть использована в приборах химического контроля токсичных примесей окружающего воздуха в опасных концентрациях на предприятиях химической промышленности, а также на объектах уничтожения запасов химического оружия.
Известен детектор для определения токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами, электрические затворы в виде сеток, расположенные между основными электродами, кольцевые охранные электроды, расположенные вдоль стенок проточной ионно-дрейфовой камеры, источник ионизации, патрубок для подвода анализируемого воздуха, патрубок для подвода дрейфового газа и патрубок для выхода газов (см. например авторское свидетельство СССР №868536, класс G 01 N 27/62, опубликованное 30.09.1981 г.в бюллетене №26.) В нем патрубок для подвода анализируемого воздуха непосредственно соединен с атмосферой и проточной ионно-дрейфовой камерой.
В указанном детекторе мешающие примеси (пары бензина, дизельного топлива, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания), концентрация которых намного превышает концентрацию определяемых токсичных примесей, попадают в проточную ионно-дрейфовую камеру и значительно снижают точность и избирательность обнаружения примесей токсичных
веществ в воздухе.
Известен также спектрометр ионной подвижности для обнаружения токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами, электрические затворы в виде сеток и кольцевые охранные электроды, расположенные между двумя основными электродами, источник ионизации, патрубок для подачи анализируемого воздуха, патрубок для подачи дрейфового газа и патрубок для выхода газов, фильтр для очистки воздуха, электрометрический усилитель, блок управления и регистратор (см. патент Российской Федерации №2234697, класс G 01 N 27/62, опубликованный 20.08.2004 г.в бюллетене №23.) В нем между воздухозаборным устройством и патрубком для подачи анализируемого воздуха расположен клапанный распределитель, электрически связанный своим управляющим входом с блоком выделения сигнала от ионов-реагентов.
Известный спектрометр имеет следующие недостатки:
- значительное попадание мешающих примесей в проточную ионно-дрейфовую камеру;
- невысокую надежность определения токсичных примесей в условиях воздействия мешающих примесей;
- сложность устройства спектрометра.
В данной полезной модели ставится задача:
- уменьшение попадания мешающих примесей в проточную ионно-дрейфовую камеру;
- повышение надежности определения токсичных примесей в условиях воздействия мешающих примесей;
- упрощение устройства спектрометра.
Решение поставленной задачи в заявляемой полезной модели обеспечивается тем, что спектрометр ионной подвижности для обнаружения
токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами, электрические затворы в виде сеток и кольцевые охранные электроды, расположенные между двумя основными электродами, источник ионизации, патрубок для подачи анализируемого воздуха, патрубок для подачи дрейфового газа и патрубок для выхода газов, фильтр для очистки воздуха, электрометрический усилитель, блок управления и регистратор, дополнительно снабженный воздуходувкой и пневматическим тройником, соединенным с патрубком для подачи анализируемого воздуха, при этом один из входов пневматического тройника соединен с атмосферой, а другой соединен с выходом фильтра для очистки воздуха, вход которого подсоединен к напорному патрубку воздуходувки, при этом всасывающий патрубок воздуходувки соединен с воздухозаборным устройством, а электропривод воздуходувки электрически подключен к блоку управления.
Полезная модель поясняется с помощью прилагаемого чертежа, на фиг.1 которого изображена функциональная схема спектрометра. Устройство полезной модели заключается в следующем.
Спектрометр ионной подвижности для обнаружения токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру (1) с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами (2), (3), электрические затворы в виде сеток (4) и кольцевые охранные электроды (5), расположенные между двумя основными электродами, источник ионизации (6), патрубок для подачи анализируемого воздуха (7), патрубок для подачи дрейфового газа (8) и патрубок для выхода газов (9), фильтр для очистки воздуха (10), электрометрический усилитель (11), блок управления (12) и регистратор (13), дополнительно снабженный воздуходувкой (14) и пневматическим тройником (15), соединенным с патрубком для подачи анализируемого воздуха (7), при этом один из входов пневматического тройника (15) соединен с атмосферой,
а другой соединен с выходом фильтра для очистки воздуха (10), вход которого подсоединен к напорному патрубку воздуходувки (14), при этом всасывающий патрубок воздуходувки соединен с воздухозаборным устройством (16), а электропривод (17) воздуходувки электрически подключен к блоку управления (12).
Для подачи газа-носителя проточная ионно-дрейфовая камера (1) имеет патрубок (18). Однако возможна конструкция проточной ионно-дрейфовой камеры с одним общим патрубком для подачи анализируемого воздуха вместе с газом-носителем. Патрубки (8), (9) и (18) подсоединены к общей пневмосистеме. В качестве источника ионизации (6) служит радиоактивный источник Ni63. В качестве газа-носителя и дрейфового газа служит очищенный и осушенный воздух.
Один из основных электродов (3) соединен с электрометрическим усилителем (11), выход которого подключен к блоку управления (12), связанному с регистратором сигнала (13).
Блок управления (12) дополнительно соединен с электрическими затворами (4) и охранными электродами (5).
Спектрометр работает следующим образом.
В исходном положении включена воздуходувка (14) и воздух из окружающего пространства через воздухозаборное устройство (16) и фильтр для очистки воздуха (10) нагнетается в пневматический тройник (15).
Часть этого воздуха поступает через патрубок (7) в проточную ионно-дрейфовую камеру (1), а избыток воздуха сбрасывается из тройника (15) в атмосферу. При этом в патрубке (7) создается воздушная завеса из чистого воздуха, препятствующая попаданию мешающих примесей в проточную ионно-дрейфовую камеру. Затем по команде блока управления (12) воздуходувка (14) выключается и анализируемый воздух через тройник (15) и патрубок (7) поступает в проточную ионно-дрейфовую камеру (1). В зоне действия радиоактивного источника ионизации Ni63 образуются ионно-молекулярные
комплексы анализируемых примесей воздуха, которые при открытии электрических затворов (4) разделяются по подвижности в спектрометрической зоне проточной ионно-дрейфовой камеры (1). При этом с коллектора ионов снимается электрический сигнал, поступающий через электрометрический усилитель (11) в блок управления (12). Если в анализируемом воздухе присутствуют токсичные примеси, спектр которых совпадает с эталонным спектром в памяти блока управления, последний выдает сигнал «Опасно» на регистратор сигнала (13). Затем блок управления (12) снова включает воздуходувку (14), образуя воздушную завесу из чистого воздуха в патрубке (7), и проточная ионно-дрейфовая камера (1) очищается чистым воздухом. Далее цикл повторяется.
В соответствии с заявленным техническим решением изготовлен опытный образец предлагаемого спектрометра. Испытания его подтвердили высокую надежность и избирательность спектрометра при обнаружении токсичных примесей в условиях воздействия больших концентраций мешающих примесей, а также удобство эксплуатации и простоту устройства спектрометра.
Спектрометр ионной подвижности для обнаружения токсичных примесей в воздухе, содержащий проточную ионно-дрейфовую камеру с расположенными в ней у противоположных торцев двумя основными электродами, электрические затворы в виде сеток и кольцевые охранные электроды, расположенные между двумя основными электродами, источник ионизации, патрубок для подачи анализируемого воздуха, патрубок для подачи дрейфового газа и патрубок для выхода газов, фильтр для очистки воздуха, электрометрический усилитель, блок управления и регистратор, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен воздуходувкой и пневматическим тройником, соединенным с патрубком для подачи анализируемого воздуха, при этом один из входов пневматического тройника соединен с атмосферой, а другой соединен с выходом фильтра для очистки воздуха, вход которого подсоединен к напорному патрубку воздуходувки, при этом всасывающий патрубок воздуходувки соединен с воздухозаборным устройством, а электропривод воздуходувки электрически подключен к блоку управления.
