JPH0321067B2 - - Google Patents
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- JPH0321067B2 JPH0321067B2 JP57066425A JP6642582A JPH0321067B2 JP H0321067 B2 JPH0321067 B2 JP H0321067B2 JP 57066425 A JP57066425 A JP 57066425A JP 6642582 A JP6642582 A JP 6642582A JP H0321067 B2 JPH0321067 B2 JP H0321067B2
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- JP
- Japan
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- lithium
- filament
- detection device
- electrode
- compounds
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
- H01J47/02—Ionisation chambers
- H01J47/026—Gas flow ionisation chambers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
発明の分野
本発明はリチウム金属検出装置、さらに詳しく
は熱的にイオン化しうるリチウム粒子又は蒸気、
又はそのようなリチウム粒子または蒸気の混合物
を検出するための改良型センサーに関する。 先行技術 アルカリ金属検出装置はこれまで多数の刊行物
に記載されており、さらに詳細は1977年9月6日
付の“アルカリ金属イオン化検出装置用フイラメ
ント”の名称である米国特許第4047101号、1978
年6月13日付の“アルカリ金属イオン化検出装
置”の名称である米国特許第4095171号、及び
1978年9月26日付の“熱イオン化粒子及び/又は
蒸気”の名称である米国特許第4117396号に記載
されている。先行技術によるアルカリ金属検出装
置はSiO2で被覆したMoSi2−サーメツトワイヤで
代表される電気的に加熱されたフイラメント電
極、及び代表的には板状であるコレクター電極を
有する。フイラメント電極は第1の電気回路によ
り約900℃に加熱され対象とするアルカリ粒子が
存在すると思われる雰囲気又はキヤリアーガスに
さらす。フイラメント電極表面と前記粒子との接
触によつて、粒子は熱的に解離し(粒子がアルカ
リ化合物である場合)、正にイオン化してフイラ
メント電極表面から蒸発して陽イオンを生ずる。
第二の電気回路によりフイラメント電極及びコレ
クター電極間に生じた電場は、上記イオンをコレ
クター電極まで移動させ、感度の良い電流計で検
出可能なイオン電流を生ずる。イオン電流の大き
さは加熱したフイラメント電極がさらされたガス
雰囲気中のアルカリ金属の存在及び濃度を示す。 アルカリ金属検出装置は主に高速中性子増殖炉
においてナトリウムが空気中に漏れた場合の警報
モニター用として用いられる。ナトリウムが漏れ
た場合、ナトリウムは空気と反応して空気中の粒
子(煙又は他のエーロゾル)様のナトリウム及び
ナトリウム化合物を形成する。このような漏れを
検出するために高感度なアルカリ金属検出装置
(検出ガス1c.c.に付ナトリウム約3×10-12gの感
度をもつ)がウエスチング・ハウス・エレクトリ
ツク・コンパニイにより開発され、製造−、販売
されている。 最近、アリカリ検出装置用の新しい用途が確立
された。核融合炉及び核融合テストシステムは大
量の高温液体リチウムを含むシステムを組込んで
いる。上述した特許明細書に記載された市販の装
置とその関連した特徴が本質的に同一な検出装置
は、リチウムがナトリウムと同様に空気中で燃焼
して煙を生ずるので、リチウムの空気中への漏れ
を安全に監視することが望まれる。LiOH、Li2O
及びLi2CO3エーロゾルを用いた実験では、ナト
リウム化合物エーロゾルを用いた同様の実験とは
異つて検出装置は応答しなかつた。 検出装置のリチウムに対する応答性の欠如の原
因を検討して検出装置を改良し、リチウムの検出
を可能としたものである。 発明の開示 従つて本発明の目的は、先行技術における欠点
を克服する観点から行われたもので、改良型リチ
ウム金属検出装置を提供するにある。 本発明は、リチウム原子及びリチウム化合物を
加熱表面でイオン化してリチウム陽イオンを生ず
ることによつて、キヤリアーガス中の前記リチウ
ム原子及びリチウム化合物の衝突に応答するため
のフイラメント電極と、前記リチウム原子及びリ
チウム化合物をイオン化するために該フイラメン
ト電極の温度を1100℃以上に調整―維持するため
の第1電気回路手段と、コレクター電極と、該フ
イラメント電極から該コレクター電極への、キヤ
リアーガス中のリチウムの存在及び濃度を示すリ
チウム陽イオンの流れを起して且つ検出するため
の第2電気回路手段とを備えたことを特徴とする
リチウム金属検出装置に存する。 上述のアルカリ金属検出装置は、検出装置フイ
ラメントが通常よりかなり高温で動作するように
改良したものである。リチウムの検出における検
出装置フイラメントは1100℃以上の温度で動作し
なければならない。 以下本発明を示例のための、実施態様及び図に
基き詳細に説明する。 アルカリ金属検出装置はそのフイラメント温度
が1100℃又はそれ以上で動作した場合、リチウム
を有効に検出する。そのためにはフイラメントの
第1電気回路手段にフイラメント電流計を使用
し、且つ所望のフイラメント温度とするフイラメ
ント電流を所定値に制御するための可変電圧電源
のような電流調整手段を併用できる。フイラメン
ト温度とフイラメント電流との関係は、光高温計
を用い、雰囲気ガス流などの他のパラメータが仮
にあつたとしてもそれらを一定にした動作条件下
で求めた検量線を参照することにより求められ
る。 第1図(先行技術)は既に開発された標準的な
ウエスチングハウスアルカリ金属検出装置による
応答曲線を示す図である。 第1図はナトリウム及びカリウム化合物につい
ての縦軸1の検出装置の正味の応答値(信号から
バツクグラウンドを差し引いた値)と横軸2の温
度との関係を示している。この図から明らかに
NaOHとKOHとを含むエーロゾルの検出装置の
正味の応答値4は、測定したすべての温度範囲で
バツクグラウンド3の約10倍である。これは、検
出装置が通常に動作する(約900℃)低温度にお
いてはナトリウムとカリウム化合物とを解離し、
且つ生成したアルカリ金属原子をイオン化するの
に充分な温度であることを示している。検出装置
の正味の応答値は高温で動作することにより多少
増加するが、このような高温での動作はフイラメ
ントの寿命を短くすると考えられる。900℃にお
ける検出装置の応答値はバツクグラウンドより充
分大きいので、900℃における動作が好適である。 リチウム化合物であるLiOH及びLi2CO3につい
ての第1図と同様な曲線を第2図に示す。これら
の挙動はナトリウム及びカリウムの場合と著しく
異なつている。フイラメント温度900℃での検出
装置の正味の応答値4は多くともバツクグラウン
ドの10分の1より小さい(応答値は本質的に零で
ある)。1000℃〜1100℃では第2図に示すように
検出装置の正味の応答値がバツクグラウンドの信
号を越えるため、リチウムの検出が可能となる。
フイラメント温度が高い場合(1100℃)にのみリ
チウムに対する応答値の挙動はナトリウム及びカ
リウムと同様となる、すなわちバツクグラウンド
より少くとも1桁大きくなる。リチウムの検出で
は明らかにフイラメント動作温度は1100℃付近が
好適である。 これらの実験結果の可能な理論的説明は、リチ
ウム化合物はナトリウム及びカリウムの化合物に
比較して非常に安定であるためと考えられる。第
1表に関連した化合物の解離エルタルピーを掲げ
た。水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムはほと
んど同じ値であるが、一方リチウム化合物を解離
するにはより多いエネルギーを必要とする。これ
はフイラメント温度の関係とほぼ定性的に一致し
ているが、しかし実際にはこれらの化合物は本質
的にSiO2からなる表面で解離し(触媒反応を伴
うこともある)、そのため適用できる正味の解離
エンタルピーはわからない。 熱イオン化反応は触媒反応と考えられるため、
フイラメント温度のみならずフイラメント電極の
性質も重要である。第2図に示す検出装置の応答
値はSiO2を被覆したMoSi2−サーメツトワイヤを
使用して得たものである。
は熱的にイオン化しうるリチウム粒子又は蒸気、
又はそのようなリチウム粒子または蒸気の混合物
を検出するための改良型センサーに関する。 先行技術 アルカリ金属検出装置はこれまで多数の刊行物
に記載されており、さらに詳細は1977年9月6日
付の“アルカリ金属イオン化検出装置用フイラメ
ント”の名称である米国特許第4047101号、1978
年6月13日付の“アルカリ金属イオン化検出装
置”の名称である米国特許第4095171号、及び
1978年9月26日付の“熱イオン化粒子及び/又は
蒸気”の名称である米国特許第4117396号に記載
されている。先行技術によるアルカリ金属検出装
置はSiO2で被覆したMoSi2−サーメツトワイヤで
代表される電気的に加熱されたフイラメント電
極、及び代表的には板状であるコレクター電極を
有する。フイラメント電極は第1の電気回路によ
り約900℃に加熱され対象とするアルカリ粒子が
存在すると思われる雰囲気又はキヤリアーガスに
さらす。フイラメント電極表面と前記粒子との接
触によつて、粒子は熱的に解離し(粒子がアルカ
リ化合物である場合)、正にイオン化してフイラ
メント電極表面から蒸発して陽イオンを生ずる。
第二の電気回路によりフイラメント電極及びコレ
クター電極間に生じた電場は、上記イオンをコレ
クター電極まで移動させ、感度の良い電流計で検
出可能なイオン電流を生ずる。イオン電流の大き
さは加熱したフイラメント電極がさらされたガス
雰囲気中のアルカリ金属の存在及び濃度を示す。 アルカリ金属検出装置は主に高速中性子増殖炉
においてナトリウムが空気中に漏れた場合の警報
モニター用として用いられる。ナトリウムが漏れ
た場合、ナトリウムは空気と反応して空気中の粒
子(煙又は他のエーロゾル)様のナトリウム及び
ナトリウム化合物を形成する。このような漏れを
検出するために高感度なアルカリ金属検出装置
(検出ガス1c.c.に付ナトリウム約3×10-12gの感
度をもつ)がウエスチング・ハウス・エレクトリ
ツク・コンパニイにより開発され、製造−、販売
されている。 最近、アリカリ検出装置用の新しい用途が確立
された。核融合炉及び核融合テストシステムは大
量の高温液体リチウムを含むシステムを組込んで
いる。上述した特許明細書に記載された市販の装
置とその関連した特徴が本質的に同一な検出装置
は、リチウムがナトリウムと同様に空気中で燃焼
して煙を生ずるので、リチウムの空気中への漏れ
を安全に監視することが望まれる。LiOH、Li2O
及びLi2CO3エーロゾルを用いた実験では、ナト
リウム化合物エーロゾルを用いた同様の実験とは
異つて検出装置は応答しなかつた。 検出装置のリチウムに対する応答性の欠如の原
因を検討して検出装置を改良し、リチウムの検出
を可能としたものである。 発明の開示 従つて本発明の目的は、先行技術における欠点
を克服する観点から行われたもので、改良型リチ
ウム金属検出装置を提供するにある。 本発明は、リチウム原子及びリチウム化合物を
加熱表面でイオン化してリチウム陽イオンを生ず
ることによつて、キヤリアーガス中の前記リチウ
ム原子及びリチウム化合物の衝突に応答するため
のフイラメント電極と、前記リチウム原子及びリ
チウム化合物をイオン化するために該フイラメン
ト電極の温度を1100℃以上に調整―維持するため
の第1電気回路手段と、コレクター電極と、該フ
イラメント電極から該コレクター電極への、キヤ
リアーガス中のリチウムの存在及び濃度を示すリ
チウム陽イオンの流れを起して且つ検出するため
の第2電気回路手段とを備えたことを特徴とする
リチウム金属検出装置に存する。 上述のアルカリ金属検出装置は、検出装置フイ
ラメントが通常よりかなり高温で動作するように
改良したものである。リチウムの検出における検
出装置フイラメントは1100℃以上の温度で動作し
なければならない。 以下本発明を示例のための、実施態様及び図に
基き詳細に説明する。 アルカリ金属検出装置はそのフイラメント温度
が1100℃又はそれ以上で動作した場合、リチウム
を有効に検出する。そのためにはフイラメントの
第1電気回路手段にフイラメント電流計を使用
し、且つ所望のフイラメント温度とするフイラメ
ント電流を所定値に制御するための可変電圧電源
のような電流調整手段を併用できる。フイラメン
ト温度とフイラメント電流との関係は、光高温計
を用い、雰囲気ガス流などの他のパラメータが仮
にあつたとしてもそれらを一定にした動作条件下
で求めた検量線を参照することにより求められ
る。 第1図(先行技術)は既に開発された標準的な
ウエスチングハウスアルカリ金属検出装置による
応答曲線を示す図である。 第1図はナトリウム及びカリウム化合物につい
ての縦軸1の検出装置の正味の応答値(信号から
バツクグラウンドを差し引いた値)と横軸2の温
度との関係を示している。この図から明らかに
NaOHとKOHとを含むエーロゾルの検出装置の
正味の応答値4は、測定したすべての温度範囲で
バツクグラウンド3の約10倍である。これは、検
出装置が通常に動作する(約900℃)低温度にお
いてはナトリウムとカリウム化合物とを解離し、
且つ生成したアルカリ金属原子をイオン化するの
に充分な温度であることを示している。検出装置
の正味の応答値は高温で動作することにより多少
増加するが、このような高温での動作はフイラメ
ントの寿命を短くすると考えられる。900℃にお
ける検出装置の応答値はバツクグラウンドより充
分大きいので、900℃における動作が好適である。 リチウム化合物であるLiOH及びLi2CO3につい
ての第1図と同様な曲線を第2図に示す。これら
の挙動はナトリウム及びカリウムの場合と著しく
異なつている。フイラメント温度900℃での検出
装置の正味の応答値4は多くともバツクグラウン
ドの10分の1より小さい(応答値は本質的に零で
ある)。1000℃〜1100℃では第2図に示すように
検出装置の正味の応答値がバツクグラウンドの信
号を越えるため、リチウムの検出が可能となる。
フイラメント温度が高い場合(1100℃)にのみリ
チウムに対する応答値の挙動はナトリウム及びカ
リウムと同様となる、すなわちバツクグラウンド
より少くとも1桁大きくなる。リチウムの検出で
は明らかにフイラメント動作温度は1100℃付近が
好適である。 これらの実験結果の可能な理論的説明は、リチ
ウム化合物はナトリウム及びカリウムの化合物に
比較して非常に安定であるためと考えられる。第
1表に関連した化合物の解離エルタルピーを掲げ
た。水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムはほと
んど同じ値であるが、一方リチウム化合物を解離
するにはより多いエネルギーを必要とする。これ
はフイラメント温度の関係とほぼ定性的に一致し
ているが、しかし実際にはこれらの化合物は本質
的にSiO2からなる表面で解離し(触媒反応を伴
うこともある)、そのため適用できる正味の解離
エンタルピーはわからない。 熱イオン化反応は触媒反応と考えられるため、
フイラメント温度のみならずフイラメント電極の
性質も重要である。第2図に示す検出装置の応答
値はSiO2を被覆したMoSi2−サーメツトワイヤを
使用して得たものである。
【表】
第3図はリチウム検出用に1100℃又はそれ以上
の温度で動作するように改良したウエスチングハ
ウスアルカリ金属検出装置の概略図である。検出
装置ハウジング5はフイラメント電極7及びコレ
クター電極8を含む。キヤリアーガス流6は検出
装置ハウジング5を通り抜け、フイラメント電極
7と流体接触する。キヤリアーガス流6はリチウ
ムイオン11及びエーロゾル様のリチウム―空気
反応生成物12を含んでもよい。 フイラメント電極7は、可変電圧電源15、第
4図で例示したと同様な検量線、及び電流計10
を用いて、1100℃又は所望によりそれ以上の温度
に加熱する。リチウム―空気反応生成物12はフ
イラメント電極7と接触してリチウムイオン11
となり、これはバイアス電源14により生じた電
場によつてコレクター電極8に引き寄せられる。
イオン電流は電流計9で読み取り、又は警報を発
する。 フイラメント電極温度が1100℃である検出装置
のモデルによる試験は成功し、リチウムを検出し
た。 以上のように、本発明による一般的な装置を述
べてきたが、本発明の真の思想及び範囲から逸脱
しない限りにおいて種々の変更が可能であること
を理解されたい。従つて、明細書及び図面は限定
のためではなく例示のために説明したものであ
る。
の温度で動作するように改良したウエスチングハ
ウスアルカリ金属検出装置の概略図である。検出
装置ハウジング5はフイラメント電極7及びコレ
クター電極8を含む。キヤリアーガス流6は検出
装置ハウジング5を通り抜け、フイラメント電極
7と流体接触する。キヤリアーガス流6はリチウ
ムイオン11及びエーロゾル様のリチウム―空気
反応生成物12を含んでもよい。 フイラメント電極7は、可変電圧電源15、第
4図で例示したと同様な検量線、及び電流計10
を用いて、1100℃又は所望によりそれ以上の温度
に加熱する。リチウム―空気反応生成物12はフ
イラメント電極7と接触してリチウムイオン11
となり、これはバイアス電源14により生じた電
場によつてコレクター電極8に引き寄せられる。
イオン電流は電流計9で読み取り、又は警報を発
する。 フイラメント電極温度が1100℃である検出装置
のモデルによる試験は成功し、リチウムを検出し
た。 以上のように、本発明による一般的な装置を述
べてきたが、本発明の真の思想及び範囲から逸脱
しない限りにおいて種々の変更が可能であること
を理解されたい。従つて、明細書及び図面は限定
のためではなく例示のために説明したものであ
る。
第1図は先行技術の検出装置による検出応答曲
線を示す図、第2図は本発明の検出装置による検
出応答曲線を示す図、第3図はリチウム検出用に
改良したウエスチングハウスナトリウム検出装置
を示す概略図、第4図は代表的なフイラメント温
度の検量線を示す図である。図中、 1……縦軸、2……横軸、3……バツクグラウ
ンド、4……検出装置の正味の応答値、5……検
出装置ハウジング、6……キヤリアーガス流、7
……フイラメント電極、8……コレクター電極、
9,10……電流計、11……リチウムイオン、
12……空気反応生成物、14……バイアス電
源、15……可変電圧電源。
線を示す図、第2図は本発明の検出装置による検
出応答曲線を示す図、第3図はリチウム検出用に
改良したウエスチングハウスナトリウム検出装置
を示す概略図、第4図は代表的なフイラメント温
度の検量線を示す図である。図中、 1……縦軸、2……横軸、3……バツクグラウ
ンド、4……検出装置の正味の応答値、5……検
出装置ハウジング、6……キヤリアーガス流、7
……フイラメント電極、8……コレクター電極、
9,10……電流計、11……リチウムイオン、
12……空気反応生成物、14……バイアス電
源、15……可変電圧電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 リチウム原子及びリチウム化合物を加熱表面
でイオン化してリチウム陽イオンを生ずることに
よつて、キヤリアーガス中の前記リチウム原子及
びリチウム化合物の衝突に応答するためのフイラ
メント電極と、前記リチウム原子及びリチウム化
合物をイオン化するために該フイラメント電極の
温度を1100℃以上に調整−維持するための第1電
気回路手段と、コレクター電極と、該フイラメン
ト電極から該コレクター電極への、キヤリアーガ
ス中のリチウムの存在及び濃度を示すリチウム陽
イオンの流れを起して且つ検出するための第2の
電気回路手段とを備えたことを特徴とする、リチ
ウム金属検出装置。 2 フイラメント電極がSiO2を被覆したMoSi2−
サーメツトワイヤである特許請求の範囲第1項記
載のリチウム金属検出装置。 3 第1電気回路手段が可変電圧電源を備える特
許請求の範囲第1項又は第2項記載のリチウム金
属検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27746381A | 1981-06-25 | 1981-06-25 | |
| US277463 | 1994-07-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586456A JPS586456A (ja) | 1983-01-14 |
| JPH0321067B2 true JPH0321067B2 (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=23060980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57066425A Granted JPS586456A (ja) | 1981-06-25 | 1982-04-22 | リチウム金属検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586456A (ja) |
| DE (1) | DE3215059A1 (ja) |
| FR (1) | FR2508643A1 (ja) |
| GB (1) | GB2102194A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873862A (en) * | 1986-04-16 | 1989-10-17 | The Perkin-Elmer Corporation | Ionization detectors for gas chromatography |
| JP7165909B2 (ja) | 2018-02-28 | 2022-11-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 画像合成装置、虹彩認証システム、画像合成方法及び虹彩認証方法 |
| CN113049663B (zh) * | 2021-01-27 | 2023-10-20 | 中国科学院成都生物研究所 | 一维线材样品转储及质谱分析的装置和使用方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL82912C (ja) * | 1947-06-14 | |||
| US2972716A (en) * | 1955-07-07 | 1961-02-21 | Phillips Petroleum Co | Analytical instrument utilizing ionization and selective evaporation |
| US4117396A (en) * | 1974-01-21 | 1978-09-26 | Westinghouse Electric Corp. | Sensor for thermally ionizable particles and/or vapors |
| US4047101A (en) * | 1976-01-08 | 1977-09-06 | Westinghouse Electric Corporation | Filament for alkali metal ionization detector |
| US4095171A (en) * | 1976-04-07 | 1978-06-13 | Westinghouse Electric Corp. | Alkali metal ionization detector |
-
1982
- 1982-04-22 DE DE19823215059 patent/DE3215059A1/de not_active Withdrawn
- 1982-04-22 JP JP57066425A patent/JPS586456A/ja active Granted
- 1982-04-23 FR FR8207094A patent/FR2508643A1/fr active Pending
- 1982-04-26 GB GB08211957A patent/GB2102194A/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS586456A (ja) | 1983-01-14 |
| DE3215059A1 (de) | 1983-01-20 |
| GB2102194A (en) | 1983-01-26 |
| FR2508643A1 (fr) | 1982-12-31 |
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