Детектор атомарного водорода

(ii) 868520

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистически к

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 29.01.80 (21) 2876838/18-25 (51)М. Кл.

g 01H 27/04 с присоединением заявки М

3Ъеударстееиный квинтет

СССР

an делам изобретений и открытий (23)ПриоритетОпубликовано 30.09.81. Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 03 10 81 (ЬЗ) УДК 543. .257 (088.8) (72) Авторы. изобретения

М. N. Михайлов и Л. Е. Рябч4кова

1

1

Научно-исследовательский институт ядерной физики

1 1 при Томском политехническом инстигуте

{71) Заявитель (54) ДЕТЕКТОР АТОМАРНОГО ВОДОРОДА

Изобретение относится к технике ис следования физических и химических свойств веществ и может найти применение в криогенной технике для измерения парциального давления водорода при низких давлениях и в реакторах, в которых производится облучение органических веществ с выделением большого количества водорода. Кроме того, изобретение может найти широкое применение в качестве датчика срыва работы магнитораэрядных нато сосоа.

Известно устройство для интегрального измерения потока нейтронов при помощи полупроводникового детекторного элемен15 та, содержащего вещество, в котором под действием нейтронного излучения происходит преобразование ядра, приводящее к изменению концентрации дырочных носителей заряда в полупроводниковом материале детекторного элемента, а следовательно, к изменению его электрического сопротивления. В качество детекторного элемента в данном устройстве применяется окись

%0, в которую введена легирующая добавка — вещество, реагирующее на нейтрон 713 °

Известно также устройство для обнаружения окиси углерода, содержащее элемент, состоящий в основном из двуокиси олова 8п01, в которой для увеличения чувствительности по отношению к окиси . углерода добавлен катализатор. В качестве катализатора используют платину. В устройстве регистрируется изменение сопротивления чувствительного элемента в зависимости от температуры, которое происходит по определенному закону. При появлении в воздухе окиси углерода наблюдается качественный скачок этой зависимости (23.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для детектирования атомарного водорода, состоящее иэ окионой пленки 2ттО, которая помещена в ис следуемое газовое пространство и подключена к измерителю проводимости, Под действием атомарного водорода электропроводность окисной пленки возрастаеКЗ), Недостатком известного устройства является то, чар на окисную пленку могут действовать и другие газы, в частности киспород, действие которого носит обратный характер, т.е. уменьшает проводиMocvb ZeO. Поэтому нельзя точно по изменению проводимости 2н0 определить концентрацию водорода, так как неизвестно, какую долю в это изменение вносят другие газы, сорбируясь на поверхности окисной пленки.

Бель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в детекторе атомарного водорода, содержащем чувствительный элемент, выполненный в виде полупроводниковой окисной пленки, и измеритель проводимости, подключенный к чувствительному элементу, чувствительный элемент помещен в герметичную откачную камеру с окном, перекрытым фильтром, который выполнен из материала, обладающего избирательной проНицаемостью по отношению к водороду.

Фильтр выполнен из палладиевой пластины, подключенной к источнику тока.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В герметичную камеру 1, откачаннук до давления р =4 10 мм рт.ст., поме—

-9, щена полупроводниковая пленкаЕ О 2, которая соединена с измерителем 3 проводимости. Фильтр 4 из палладиевой пластины, закрывающий окно камеры 1, соединен с источником 5 тока.

Устройство работает следующим обра зом.

Камера 1 помещена в исследуемый газовый объем. Вначале измеряется исходная проводимость окисной пленки 2.

° Палладиевый:фильтр 4 разогревается до

400 - 830 К пропусканием электрическоо го тока через него. При этом он становится проницаемым лишь для водорода. При появлении в газовом объеме водорода проводимость окисной пленки 2 возрастает, причем увеличение проводимости проис8520

4 ходит прямо пропорционально концентрации водорода. Это следует из выражения где и - подвижность электронов;

q, — заряд электрона;

n — - концентрация электронов.

Следовательно, 6.G + 6 и, а дн дЦ, где N- концентрация атомов водорода.

10 В камеру 1, кроме атомарного, может проникать и молекулярный водород. Однако экспериментально установлено, что молекулярный водород не изменяет проводимости окисной пленки 2, 15 Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет однозначно говорить о наличии в исследуемом газовом .объеме водорода, Кроме того, точность измерения концентрации щ водорода возрастает и определяется точностью измерения проводимости.

Формула изобретения

1. Детектор атомарного водорода, со25 держащий чувствительный элемент, выполненный в виде полупроводниковой окисной пленки, и измеритель проводимости, подключенный к чувствительному элементу, о т л и ч h ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительный элемент помещен в герметичную откачную камеру с окном, перекрытым фильтром, который выполнен из материала, обладающего избирательной проницаемостью

+o oTHo e к водороду

2.Детекторпоп. 1, отличаю— ш и и с я тем, что фильтр выполнен из палладиевой пластины, подключенной к источнику тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Патент ФРГ ¹ 1289585, кл. Q 01 27/04, 1969.

2. Патент ФРГ № 2428488, 4 KJI Cq 01827/04 1974

3. Куприянов П. Ю., Бивенко B. И., Мясников И. А. Детектирование атомного водорода в фотохимических исследованиях.—

"Журнал физической химии, 1979, т.53, 50 вып. 4, с. 1028 (прототип).

868520

Заказ 8310/59 Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подлисное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Э. Скорняков

Редактор Т. Мермелштайн Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Шекмар.