JPH06511552A - ガスを検出するための装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ！Ｌユろノ（−怜−川−す−ゑ４呼（ｐ−鷲−置と方広本発明は、環境汚染監視 、大気トレーサー検出、ガス或（１（ま蒸気を発生ずるプロセスの監視に適した 、紫外（Ｕ　Ｖ）線層離性ガスを検出するための高性能の装置と方法とに関する 。

紫外線電離性ガス検出装置は様々な分野に用途を持つ。例えば、大気トレーサー 技術は、近距離拡散現象を研究して０る様々な気象及び大気の汚染の研究に使用 されている。１つの既労１の方法では、トレーサー化合物を大気中に放出し、こ れを遠隔地て紫外線励起装置て検出する。かかる装置では、ＵＶ線でトレーサー を励起して帯電化学種を発生させ、次０で、これを電１Ｆバイアス電極ユニット で検出する。

典型的なＵＶ電離性トレーサー化合物は、標準の圧力、温度条件でガスを捕捉で きるオレフィン、ケトン或いはアノしデヒドたが、紫外線の影響て帯電物質を生 ずる揮発性酸（１は気状の有機化合物ならいずれも使用できる。Ｉ−レーサー用 途の典型的な気状の具体例はプロピレンとブチレンである。

本出願人の知るかかる装置の別の用途では、選択された波長とエネルギーレベル のＵＶ線源を使用して、ある分子（よ電離するが他はせず、従って、選択検出能 を提供することを可能としている。例えば、水（１２，５９ｅＶ）　、エタン（ １１，６５ｅＶ）、アンモニア（１０，１５ｅＶ）、ニトロベンゼン（９，８２ ｅＶ）、スチレン（８，４７ｅＶ）といった様々な化合物の電離電圧を比較する と、特定化合物の放出をＵｖ源波長の選択により、他をバックグランドとして監 視することが明らかに可能である。かかる可能性は、ガスや蒸気の放出に対する 環境汚染の監視や、ガスや蒸気を発生する作業所プロセスの監視等の様々な監視 分野で明らかに用途を持つ。

１つの既知の励起／検出装置がＧＢ１５７６４７４に記載されており、これは、 ガス通過壁に装着され、背後の源から発するＵＶ線の通路と交差して延伸してい る、高さ３ｍｍ未満、材料Ｎ　１　ｍ　ｍ未満の座金状リングの形をしたコレク タ電極を備えている。この装置は、その遠端部がコレクタ電極の中央に位置し、 ＵＶ線に直接暴露されるバイアス電極を有し、コレクタ電極は、不透明なプラス チック又は金属製の材料でＵＶ線から遮蔽されている。

コレクタ電極とバイアス電極とは、それらの隣接部分の主寸法を、相互に横切る 平面内に置いた状態で晴たわり、バイアス電極の端部のみて隣接している。分析 対象の導入ガス又は空気は、この電極アセンブリを横切って引き込まれ、シール ドの窓を通過する紫外線により照射される。この装置は２つの電極間に約４ｍｍ の間隙を有し、この装置の特許明細書には、それにより平行板電極の装置に優る 高い＠度と直線性とが提供されると述べられている。

第２の既知の改良Ｕ■励起／検出装置も座金状リング電極をＵｖ線源の上流に使 用しているが、この場合には、それと、それと逆に帯電可能のワイヤメソツユ電 極との間に絶縁体を備えている。この電極アセンブリはその主寸法を、ガス流路 と直接交差して横たわっており、このシステムを通過するガスが、電極配列を通 過後にＵＶ源に直接に向かうように、ＵＶ線はワイヤメソツユ電極に直接に向け られる。この装置は電極間に２ｍｍの間隙を有する。

前記第１の装置は、その主要部が流路と交差した状態て配置されたバイアス電極 のみを有するが、この第２の装置は、前記のように配列された両電極を有する。

両装置では、円配列がＵＶ源及び／′又は電極に付着物を堆積しがちで、従って 、定期的清浄を必要とするので、ガスから粒子を除くためのジス１−フィルタを 備えることが望ましい。更に、オレフィン型トレーザーと共に使用すると、これ ら配列はｔＪ　Ｖ光発光面にポリマー・の堆積を受け易く、このため、プロピレ ン使用の場合にはポリプロピレノ膜が生ずる。

この第２の装＠（！、８．３３×１０　６立方ｍ／秒迄の取込み空気流量でのみ 満足に作動するので、必然的に、単位時間に検査可能の試料の大きさが制■を受 けることになり、トレーサー或いは他の蒸気への感度が制■される。更に、ガス 濃度の急速変動へのこの既知装置の応答性も、典型的には約ｌ　ＩＩ　ｚに制■ され、この特徴は、汚染監視という観点から、即ち、生成物即ち検体の急速変化 レベルの監視において満足すべきものではない。かかるＵＶ励起／′検出装置の １つの特定用途が、容器の再使用に先立つ汚染物のスクリーニングの分野で実現 している。

明らかに、ｌ　ＩＩ　ｚという変動を検出するのみの能力では、何がしかの精度 を確保すべきとすれば、数秒毎に１個の容器というレベルに、かかるスクリーニ ングを限定することになる。これら欠点のため、従来入手可能のものより高感度 反応性の装置の提供が望まれている。

本発明者は、かかる改良装置を提供したものであり、本装置は、その望ましい態 様において、４　Ｘ　１０　’立方ｍ／秒以上の流量の試料を監視てき、２０Ｆ ＩＺ迄の、最適構成ではＪＩＡｌ　００　Ｉ＊　ｚ迄の検出可能のガス又は蒸気 の変動に応答する。本発明の装置の使用は従来装置より５００倍以上のトレーサ ーガスを提供することが実証されており、１．０００．０Ｏ（１゜０００（米国 ピリオン）分の（ｐ、ｐ、ｂ、）２という濃度のプロピレンガスを、２０ｐｐｂ （１０”’）の測定精度で検出てき、従って、又、本装置を信頼をもって使用可 能な検体或いはトレーサーガスの源域を広げている。かかる装置が約２ｐ、ｐｂ 　と低いＵＶ電離性ガスの漏れの検出に使用でき、従って、トレーサー研究以外 の用途、例えば、環境汚染の研究、ＵＶ電離性物質を貯蔵する化学Ｉ場や乗り物 での安全性チェックにも価値があることは了解されるであろう。

第１の観点において、本発明は、ガス試料中のガス又は蒸気の検出及び／′又は 定電化方法を提供し、この方法は、（ａ）試寥）中に存在する紫外光電離性ガス 又は蒸気の少なくとも一部を、それに紫外光を照射することにより電離し；（ｂ ）その間に電圧が加えられる２個の電極間の間隙に被照射試料を通過させ。

（ｃ）電極により中和される電離ガス又は蒸気に起因する電流を測定し、それを 電離性ガス又は蒸気の存在又は量に関連づける。

工程を含み、 電離性ガス又は蒸気の電離が、ガスが電極間間隙に入る前に実質上完了するよう に紫外光源を電極に対して配置することと、被照射ガス又は蒸気の少なくとも一 部を間隙間を通過させて出口に到達させることとを特徴とする。

本電極ユニットは、単一の電極或いは、１群の同様に帯電可能の電極を備えるこ とができる。好ましくは、電極ユニットは、従って間隙長は、少なくとも、それ 以上延伸しても使用電圧でのイオン捕捉量が実質上増加しない長さて実質上ガス 流方向に延伸する。好ましい態様で、本方法は、少なくとも負電極ユニットが、 好ま］、＜は両電極ユニットが、紫外光に直接暴露されないように試料ガスを照 射する。本方法の別の好ましい態様では、照射段階、電極間隙段階を通過する試 料に直線ガス流路を提供する。

本発明の第２の観点において、本発明の方法を実施できる、紫外光電離性ガス又 は蒸気の検出装置が提供さ第１る。

本発明の紫外光電離性のガス又は蒸気の検出装置は、少なくとも１個の入口と少 なくとも１個の出口とを有するガス流路を定める導管、操作時に紫外光が前記流 路の一部を照射するように装着された紫外光源、相互に面した同じ空間にわたる 部分を有し、前記流路中に間隔を買い℃装着され２個以上の電極；少なくとも１ 個は単一ないし複数の他とは異なって帯電されるように電極に接続された電圧供 給回路；電極表面で中和されるイオンの結果を感知できる電流測定手段；及び、 ガスを少な（とも１個の入口に導入し、前記流路の被照射部分を通過させ、電極 を通り、少なくとも１個の出口の外に導くために配列されたガス流誘導手段、を 備えており、２個以」二の電極が、異なって帯電可能の電極の同し空間にわたる 部分間の間隙を定め、前記間隙が前記流路の被照射部分の実質−ヒ下流側にあり 、被照射ガス又は蒸気の少なくとも一部がそれを通過して１＠以」二の出口に到 達するようにされており、照射が、いずれの電極に対しても下流方向からなされ ることがないことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、紫外光を電極の上流側で流路中に直接照射し、即ち、 既知装置のような下流部分から電極配列中ではないことを特徴とする。更に、本 発明の好ましい態様では、電極配列の主寸法が、その軸を導管軸と交差するので はなくそれと平行にして配置され、従って、実質」二の直線流路を少なくとも電 極域内に、好ましくは流れ誘導手段に至る装置全体を通じて提供するようになっ ており、かかる流路は曲げることができる。この流路を通過するガス自体が混濁 していても、その濁度は、前記既知装置で発生するものよりもはるかに低い。好 ましくは、同じ空間にわたる部分と流路長手方向軸とは、相互に実質上平行とす る。

操作時には、分析対象のガスを誘導手段て流路を通って誘導し、照射して、電離 性化学種を電離させ、例えば、反対に帯電されたイオン対、或いはイオンと電子 とを発生させる。次いで、ガスは電極間間隙に入る。使用時、ｍｔ＋は電圧をか けることにより異なって帯電させて、イオンが反対に帯電された電極に誘引され るようにする。このために、電極のうちの１個以上を、ＵＶ励起で発生する正帯 電イオンのためのコレクタ電極とし、一方、他の単一ないし複数の電極か便宜上 バイアス電極とされる。前記従来技術装置とは異なり、源から発するＵＶ光は電 極の上流側で導管を照射するが、本発明の好ましい装置では、電極自体を実質上 照射したり、下流側導管を直接照射することばない。従来装置は共に、ＵＶ光を 下流から、即ち、人口に対して電極の背後から電極間隙を通過させる。

本発明の装置の電極配列は、好ましくは、同し空間にわたる部分が少なくともそ れらの間隔に等しいガス流方向長さを有するようにし、より好ましくは、間隔５ 同じ空間にわたる長さ比を１：１から１＝２５、更に好ましくは約１：１０から １：１４とする。１１未満の比の使用も可能だが、同等の効果を達成するには、 それらに加える電圧を高める必要がある。

好ましくは、本装置の導管は管形とし、流路はルーメンにより提供する。管は様 々な横断面形態、例えば、矩形、六角形、円形又は楕円、とすることができるが 、円形横断面が最も便利である。携帯装置の流路直径の好ましい寸法は１〜５ｃ ｍ、好ましくは約１〜２．５ｃｍである。据付は型装置ではもっと広い流路を使 用できるが、それに比例して、ポータプル型より大きい電極、電圧、ＵＶ源が必 要となるであろう。同様に、はるかに小さい寸法の装置も想定でき、これは、個 々のパイプ中のガスや蒸気の監視に用途を持つであろう。ＵＶ光で照射される流 路部分は電極のすぐ上流側に配置すると便利であり、適宜、標準の紫外線ランプ とすることができ、かかる検出装置の典型的出力と寸法は、当業者が理解される 通りである（例えば、ＧＢ１５７６４７４）。ＩＩ　Ｎ　Ｕとホトヴアク（Ｐｈ ｏｔｏｖａｃ）とは共にかかる装置に対して様々な適当なランプを生産している 。

本発明の装置で採用する電極アセンブリは、好ましくは、管形電極配列を備え、 それは、より好ましくは円形横断面をしており、平行同軸の内側電極或いは電極 ユニットの周囲に同心装着される。好ましくは、この内側電極或いは電極ユニッ トは、外側電極配列の実質」二全長にわたって延伸しており、又、単一の欅型電 極が便利である。外側電極の内径は０．６ｃｍ〜４．５ｃｍが適当であり、それ と外側電極の外径との間の間隔は０．１ｃｍ〜２．２ｃｍ、好ましくは、０．３ ｃｍ〜１．６Ｃｍとする。電極は、携帯或いは特定位置の遠隔検知に使用される もの、例えばポイントセンサー、等のスタンドアロン型の装置で１〜１０ｃｍに わたり同じ空間にわたるものとすることが好ましい。かかるスタンドアロンセン サーは、遠隔測定か、それにより発生した配録の検査により監視できる。スタン ドするための監視回路に接続でき、又、所定の現場を囲む大規模システムの一部 とすることもできる。

携帯又はスタンドアロンの装置の電極に適当な構成は、Ｑ、４ｃｍの外側／内側 電極間隔を備え、外側電極配列は５ｃｍ長で、管内径が１．ｃｍである。中央の 電極は、かかる間隔を提供するいかなる便宜上の直径でもよいが、この特定の配 列に対しては０．２ｃｍの直径が便利である。

電極材料は適当に導電性の金属のいずれでもよく、例えば、ステンレススチール 、銅等だが、金メツキ黄銅等の比較的に不活性な材料が有益である。流路側壁か らの電極の絶縁が提供され、これは非絶縁材製である。適当な絶縁が、外側電極 と流路壁上の間に置かれた絶縁材製の支持材、例えば、環形シール或いはスペー サーの使用と、電極への結線と流路壁との間の絶縁プラグとにより提供される。

典型的な絶縁材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とダーヴイノク（ Ｄａｒｖｉｃ）（ＩｃＩ登録商標）である。好ましい棒形電極は、曲げられ、導 管中の絶縁プラグを通過する長さの延長部分で適当に支持できる。別の配列とし ては、導管壁からの２個以上の突起、例えば、導管壁を絶縁貫通しているネジ、 が提供され、電極棒を解放可能に握ることができ、この場合に電気的接続は、板 ばね導体で提供される。

外側と内側の電極はそれらの全長にわたって直径と形状を変えることができ、一 方を他方よりもＵＶ被照射ゾーンにより近く延伸できる。かかる配列は静１］− シたものとする必要はなく、例えば、内側の中心の単−或いは複数の電極を、外 側電極の４−流に延伸するように可動性とすることができ、或いはその逆とする こともできる。同様に、大部分の状況において装置の性能に過度に影響すること な（、内側及び外側の電極の極性を逆にてきる。しかし、１つの電極を、ＵＶ光 がそれに多少なりとも衝突して電子を放出する傾向があるように配置する場合に は、これら電子がバックグラウンド反応、即ち、ノイズ、を高める二となく再捕 捉されるように、それは陽極のものとすることが好ましい。

外側電極配列は前記通り、管形が好ましいが、陽極、陰極ともに直径が変化する 配列の形状とすることができる。例えば、外側電極配列は、開口端部を持ち、内 側電極と実質上同一の長手方向軸を共有する円錐台の形とすることができる。

外側電極は単一の電極で、或いは、選択された外側電極形状、例えば、平行壁管 或いは円錐台の形、を実買上形成するように配列された数個の同様に帯電可能の 電極で形成できる。単一電極は一定長のワイヤの形とすることができ、これはの ばされていても巻かれていてもよく、或いは、ワイヤ格子の形でもよく、外側電 極配列ならば特にそうである。円錐台電極はその大小の開口端部のいずれか一方 を導管の上流部に向けて構成できるが、用いるならば、大きい方の開口を−１− 流とするのが好ましい。一定直径の内側、外側電極を持つ単純な同軸「ガーディ エン（Ｇｅ　ｒｄ　ｉ　ｅｎ）Ｊ管配列が大部分の用途において充分であると思 われる。

電極は、典型的にはバッテリーかソリッドステートインバーターである電源を備 える回路の使用により、それらの間に１００からｌ０００Ｖ、より便利には１０ ０から５００■、のＤＣ電圧を設定するこ七により適度にバイアスされる。他の 源は当業者には明かであろう。電圧は、装置が飽和領域で作動するように、即ち 、電圧を更に」二げてもイオン捕集量が増加しないように選択すべきである。電 離ガス量の測定値は、例えば、７４に回路中に電流１或いは何か他のかかる電流 表示装置を含むセンサー回路の使用により導くことができる。前記の典型的な携 帯装置は２ｐ、ｌ）、ｂ、を検出てき、他の便利なパラメーターを使用するとき には３００　ｖ　Ｅ　１１　Ｔを発生できる１２ｖの供給て作動できるが、他の 適当な電圧も当業者により決定可能であろう。電圧を下げ、或いは、空気処理量 を」−げることが望ましいならば、電極長を増大させるべきであり、或いは、感 度を維持すべきならば、それらの間隔を小さくすべきである。紫外光がガスと接 触する面積を広げることも、ＵＶエネルギーレベルを酸素が帯電するようになる レベルに」−昇させる必要なく、高処理量で装置を最適化するのに役立つが、周 波数反応が低下することに留意すべきである。最適化された装置の感度は、例え ば、１２．５９ｅＶ未満で電離するＵＶ源を使用するならば、人間の、曾て見い だされる水蒸気は電極電流には影響しないが、汚染物質やトレーサーの検出には 感知性である（例えば、２ｐ。

ｐ、ｂ、のプロピレン）程度のものである。

本発明の電極構成の使用により、ダストフィルタがな（でも、電極面での過度の 、即ち、有意な堆積なく操作が可能である。

０．４ｃｍ以」−の電極間隔の使用により、この観点からの信頼性が更に高まり 、一方、組合せが処理能を大いに向上させる。

本発明の更に好ましい改良においては、流路の構成に多量の金属を使用すること が採用されており、このことは、ＵＶ源と電極の上流側でのトレーサー物質の吸 収／吸着を低減する効果を有する。この効果には後の読みをわかりにくくするト レーサーのゆっくりした放出の減少が付随する。それ故、便宜上、流路壁等の単 位体は、比較的高電気抵抗性の、より好ましくは、ＵＶ照射での電子放出に関す る仕事関数が相当に高く、その表面に痕跡量の標的ガスも保持しない金属で構成 する；かかる金属は常に、電極から絶縁されている。アルミニウムがこれら要件 を満たす容易に入手可能の金属の一例であり、ステンレススヂールも使用できる 。各場合に、電極は導管から絶縁されていなければならない。しかし、電極以外 の構成要素の非金属構成は本装置にも適用でき、腐食性環境を監視しようとする 場合は特にそうである。

本発明の好ましい態様により、電極の」二流に紫外光源が装着された装置が提供 される。即ち、ＵＶ源を、それが電極に向かう或いはそれから離れる光を、導管 内のそれらより上流から発するように備えることができる。光を電極に向けて発 する場合には、少なくともそれより負の単−或いは複数の電極は遮蔽して感度を 維持すべきである。しかし、最も好ましくは、ＵＶ源を導管の側面に装着して、 それがＵＶ光を導管に向けて実質上横方向に発するようにする。この方法では、 空気／ガス流はＵＶ源に直撃せず、装置のキャリブレーションと弁別力が、ＵＶ 出力即ち光束の弱化に起因して狂うことがある付着物堆積に起因する問題は発生 しない。

ＵＶ源の側面装着は、ＵＶ発光面が導管壁の一部を形成するＵＶ透過性窓を通っ て入るようにすることができる。１個より多いＵＶランプを、それらが、導管周 囲に、電極の上流側に所するように備えることができることは理解されるであろ う；この方法では、多量の標的ガス分子が電離され、従って、感度を高めること ができる。ＵＶ光は空気への透過が比較的短いので、かかる配列により、ＵＶ源 の有効電離化域より大きい直径の導管のより有効な照射が可能となることは理解 されるであろう。

別の配列では、環形ＵＶランプを使用してガス流路の周囲に３６０°迄の任意の 角度で導管を照射でき、かかるランプは、必要ならば、導管壁の一部を形成でき る。

ＵＶ源はＡＣでもＤＣでも起動できるが、後者では簡単な回路図が可能であり、 これは、バッテリーやソリッドステートインバーター等のＤＣ源から作動させる ときには、交流発電機、例えば、無線周波発生器、の必要がなくなくからである 。

１態様では、数個のかかる孔か窓を備え、或いは、連続した孔か窓を導管壁に沿 って延伸させて、紫外光電離段階と電極での検出段階との間の距離を可変として 、異なる電離持続時間即ち再結合速度を持つ電離化学種に合わせて感度を変える ことができる。特定態様では、導管をその長手方向軸に沿って可動性として被選 択孔をＵＶ源に位置合せし、従って、それと電極との距離の変化を提供できる。

最も好ましくは、ＵＶ源は、異なる波長のＵＶ源の相互交換のため、或いは交換 目的で、例えば、別の化合物の検出を目的とするとき、プロピレンガスを検出す るための長期使用のためかランプの消耗により感度が低下した古き、に容易にア クセス可能とする。

同一装置での異なる波長を発する源、例えば、ランプ、の使用により、オペレー タが、例えば、スイッチの切替えで波長を変更できるので、特定の電離エネルギ ー帯のガスの存在を確認することが可能である。例えば、スチレン（８，４７ｅ Ｖ）存在下での硫化水素（１０，４６ｅＶ）の存在を示すために、オペレータは 、まず高エネルギー源で、次いて、硫化水素を電離するには不十分なエネルギー のものでの照射を行い、電流差を使用して、ガス中に検出された化合物のタイプ を決定できる。

例えば、２個以上の異なるＵＶ波長ランプを備える装置を使用して育益な効果を 得られる。

好ましくは、ＵＶ被照射ゾーンは、可能な限り電極に近くすべきであり、同時に 、それらの間の空間中での物質の有意な電離を避けるべきである。若干のＵＶ光 が電極材に若干衝突する可能性が予見され、その効果は前記通りに打ち消すこと ができるが、好ましくは、これは最少とするが、全く回避すべきである。極めて 高流量を使用するならば、被照射ゾーンはもっと上流よりとてきるが、これは、 装置の所期用途に依存して当業者が決定する事柄である。

ガス流誘導手段、即ち、アスピレータ、は扇風機の形ａ　ｈ＜　便、　利である 。４Ｘ１０’立方ｍ／秒の流量を、ラジアルファンの使用で便利に達成できるが 、高流量、例えば、４×１０〜３立方ｍ／秒以上、に対しては、遠心送風機を便 利に使用できる。

本発明の装置は、その電極、ポンプ（アスピレータ）の操作、ＵＶ構成要素操作 に関して手動で設定できることは、当業者には認識されるであろう。既存のＵ■ 検出装置と共通して、本装貢は、所定要件に対する急速設定を可能とし、或いは 、多波長装置の読みを迅速に解釈できるようにするために、例えば、コンピュー タ或いはマイクロチップでの制御により便利に自動化できる。

以下、本発明を例示目的のみで、図３〜８とその関連記載、図１．２に示された 従来技術の装置を参照して例示する。これらを参照すれば、本発明の他態様は 当業者に明かであろう。

図面の簡単な説明 図１は、Ｇ　Ｂ　１．５７６４７４の従来技術の検出装置の、立面図による概略 横断面を示している。

図２は、図１の電極配列の、Δ′からＡに向かって見たときの概略横断面を示し ている。

図３は、前記の第２の従来技術の装置の、立面図による概略横断面を示している 。

図４は、本発明の装置の管状導管の、立面図による概略横断面を示しており、Ｕ Ｖ源は導管内の電極のに流に配置されている。

図５は、本発明の好ましい装置の管状導管の、立面図による概略横断面を示して おり、ＵＶ源は導管壁の孔を通じて外側から導管の上流側部分を、ＩＩＱ射して いる。

図６は、図４．５の電極ユニットの、線Ａ−Ａ’　に沿った、拡大概略横断面を 示している。

図７は、図３の構成を有し、但し電極へのＵＶ源の距離を変えるための複数の孔 を備える本発明の装置の外部の透視図を示す。

図８は、本発明の装置に対する適当な電気回路のブロック線図を示す。

図９は、本発明の装置の導管の照射ゾーンの、入口端から見た横断面を示してお り、３個のＵＶランプがＵＶ源を提供している。

図１０は、本発明の別の態様で使用される環形ＵＶランプを示し、１０ａ、１０ ｂはそれぞれ、端面図、側面図である。

図１に示す従来技術の装置は、ガスの通過を許容するダストフィルタ（２）を有 する、汚染物質含有空気の様な試料ガスの入口（１）を備える。空気は、導管（ ７）に接続されたポンプ（図示せず）で誘発される流れの影響で矢印方向に流れ る。フィルタ（２）の下流は、１対の電極（３）、（４）を含む電極室である。

？を極（３）は、用途に依存して←１８０ｖな−１しト３００ｖにバイアスされ る。紫外光は、フ・ソ化マグネシウム窓（５）を通じてコリメートされた源（６ ）から電極アセンブリに照射される；電極（４）はシールド（１０）で保護され て０る。

この装置の電極アセンブリは、図２の点Ａ′から点へに向かって見た状態で示さ れている。電極（４）はコネクタ（８）上に保持され、電極（３）は絶縁体（９ ）で支持されて（する。

前記の第２の従来技術の装置は、図３に横断面が示されてｌｖ）る。試＊１ガス は、ポンプ（図示せず）の影響下で、人（］　（Ｌ　Ｌ）から入り、導管（１７ ）から出る。ガスは第１電極（１２）の中央通路を通過し、絶縁体（１３）の穴 を通り、次いて、第２電極（１５）に接続された導電性ワイヤメツシュ（１４） を通過する。Ｕ　Ｖ　ＩＩＱ射はＵＶ源（１６）ｌこより提供され、電極アセン ブリの下流側から電極配列に向けられる。

本発明の装置は図４に示されており、一端に開口入口（１９）を、その反対側の 出口にファンユニツト（２０）を有する直径Ｆ７２．５ｃｍのアルミニウム又は ステンレススチール製の管（１８）を備え、操作時には空気を入口から管全体に 導入するようにしである。紫外ランプ（２１）が管通路内に装着されて、操作時 には紫外光が下流方向に励起ゾーン（２２）内に導かれる（矢印参照）。励起ゾ ーンの下流には管形外側電極（２３）と、その長手方向軸に沿って延伸するよう に配置された棒形内側電極（２４）とを備える同軸電極ユニットを備える。

電極（２３）は、絶縁リング（２５）、（２６）に装着され、その壁が管（１８ ）の壁と同軸であり、管壁中の絶縁プラグ（２８）を通過しているワイヤにより ＤＣ電力供給回路（２７）（図示せず）の１本の端子に接続している。電極（２ ４）の本体は、その長手方向軸が管（１８）と外側電極（２３）との双方の長平 方向軸に沿った状態で配置され、又、絶縁プラグ（２９）を通り、胃壁を通って 突出するように曲げられている部分で電力供給回路（２７）の他の端子に接続し ている。本発明のこの配列において、環形プラスチック製シールド（４０）が、 外側電極をＵＶ光の直接照射から保護している。

電極は共に金メツキ黄銅で作られ、プラグ（２８）、（２９）はポリテトラフル オロエチレンで作られ、リング（２５）、（２６）はグービック（Ｄａｒｖｉｃ ）（ＩＣＩ登録商標）テ作られている。リングは、外側電極の外側の周囲の空気 流を防止するように、それと管内壁との間に装着されており、図６に最もわかり やすく例示されている。電力供給回路は電流測定装置も有し、又、設定閾値警報 回路に接続でき、即ち、選択可能な電流値量」二で始動するようにでき、又、読 みを後に分析するためのチャー１−記録計、遠隔計測装置に接続できる。

本発明の好ましい装置は図５に例示さ第１ており、一端に開口入ｒ」（１１，） を、その反対側の出目に遠心ポンプ（遠心送風機）（２０）をイｆする直径約１ ．　ｃ　ｍのアルミニウム又はステンレススチール製の管（１−８）を備え、操 作時には空気を入口から管全体に導入するようにしである。管の−１−面に紫外 ランプ（２１）が装着されており、これにより、胃壁中の孔（３０）を通って管 内部の励起ゾーン（２２）中に紫外線が導かれるようになっている（矢印参照） 。励起ゾーンの下流には、図４で記した通りの同軸電極ユニット配列が備えられ ている。

図６は、図４．５の装置の電極ユニットの点Ａ−Ａ’　での下流方向に見た横断 面を示す。外側電極（２３）は、リング（２５）（図示されている）と（２６） （図示されていない）との弾力性はめおいて管（１８）内に同軸配置されている 。内側の棒電極（２４）は、曲がって管壁を貫通している支持・電源接続部分（ ２４ａ）以外は、管と外側電極と同軸延伸している。

本発明の完全装置の外観は図７に例示されている。管（１８）は、実質上図４又 は５に例示通りの内部構造を有しており、その支持材（４１）と紫外線供給ボッ クス（３１）とに対して長手方向軸に沿って可動に装着されている。電力供給バ ッテリと、変動とノイズの低減及び電極間を通る電流の測定のための回路部品と がハウジング（３２）内に含まれ、管支持材は、このノーウジングの上に装着さ れるか、別途、即ち、装置の外側に備えることができる。

ガス流誘導手段、この場合にはファンユニット（３４）、は胃出口に備えられ、 それとＵＶ源の双方はボックス（３１）及び／又は（３２）内の１個又は複数の 源により電力供給される。

運搬用のハンドル又はひもも備えることができる（図示せず）。

管は３個の紫外光アクセス孔を備え、この孔の上には、孔が使用されていない時 はスライドカバー（３４）が置かれる。選択された孔のカバーを開け、管を、必 要に応じて後か前に長手方向に移動することにより、選択された孔をＵＶ源と位 置合せし、従って、励起ゾーンと同軸電極との距離を変更できる。他の態様では 、これら孔は連続孔として備えることができ、或いは、フッ化マグネシウムガラ ス等のＵＶ透過性ガラスで被覆できる。この距離変動により、紫外光の作用後の 励起持続時間が様々な多様の汚染物質やトレーサーを監視する状況での適応性が 提供される。更に、励起と検出の間の時間を増加させることにより、従来知られ ている装置では過負担となっている高レベルのトレーサーの測定値を、既知基準 の参照により決定できる。

本装置は、紫外光を作動しく３５）、回路部品の電流検知部品の感度を変え（３ ６）、零点読みに復帰させ（３７）、電極電圧を作動させる（３８）ための制御 手段を具備する。光の機能を示す視覚によるインジケータ（３９）と視覚による 電流表示部（４２）とを備えている。

図４．５．６の同軸電極配列を使用する本発明の好ましい構成を使用し、半径方 向間隔的０．４〜１ｃｍ、電位差３００〜１、．０ＯＯｖの金メツキ黄銅を用い ると、約１０ナノへの電流が、電極に接触する最大値近接電離トレーサーレベル により提供される；従って、この電流センサは、例えば、１００ピコＡから３０ 〜】−００ナノＡを感知できる必要がある。

図８は、本発明の装置の制御に適した回路のブロック線図である。Ｅ　ＨＴ　Ｇ から外側電極２３への結合線は、電極２４へのものに変えることができ、逆も同 様であり、それでも感知操作は作動する。回路機構は次の通りである：ｖＳ・定 電圧装置、ＲＦＯ：無線周波発振器（若しくは、ＤＣ供給ランプ装置のＤ　Ｃ− Ｅ　ＨＴ　ユ＝　ット）、ＵＶＳ：ＵＶ源、ＥＨＴＧ：３００ｖＥＨＴ発電機、 ＦＳＣ：ファン速度制御手段、ＥＭ：電位計、ＳＧＡ　：交換利得増幅器、Ｌ　 Ｐ　Ｆ　＋低域通過フィルター、ＩＮＩ　Ａ：反転型／非反転型増幅器、Ｏ８： オフセット、Ｒ８：レンジスイッチ、ＰＳ−電力開閉器、！：電流計、１２Ｖ： １２Ｖ電源装置Ｉ（ＤＣ）。

図９は、入口から見た本発明の３個のＵＶランプ装置の照射ゾーンの横断面を示 しており、ランプ（２１ａ、２１ｂ。

２１ｃ）は電極ユニット直前の上流側ゾーンを照射している（２３．２４．２４ ａ１２５は図６と同じ意義を持つ）。これらランプは、用途に依存して同一ない し異なるＵＶ波長（説明書参照）を発することができ、独立して電力供給できる 。図１０ａ、１０ｂは、本発明の装置のガス流路に３６０’からＵＶ光を提供す るのに提供できる環形Ｕｖ光源の構成の端面図と側面図を示している。ＵＶ光ト ランスミッテイングランプエンクロージャ（４１）が、ガス流路（４３）が延伸 している空間を囲み、ＥＩＩＴ、ＤＣ又はＡＣを接続部（４２）へ印加すること により電力供給される。

１＋ｍ＋＋＋＋＋＆ＰＣＴ／ＧＢ９２１０１３１３国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、Ｍ Ｇ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＵＳ

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）試料中に存在する紫外光電離性ガス又は蒸気の少なくとも一部を、そ れに紫外光を照射することにより電離し；（ｂ）その間に電圧が加えられる２個 の電極間の間隙に被照射試料を通過させ； （ｃ）電極により中和される電離ガス又は蒸気に起因する電流を測定し、それを 電離性ガス又は蒸気の存在又は量に関連づける； 工程を含む、ガス試料中のガス又は蒸気の検出及び／又は定量化の方法において 、 電離性ガス又は蒸気の電離が、ガスが電極間間隙に入る前に実質上完了するよう に紫外光源を電極に対して配置することと、被照射ガス又は蒸気の少なくとも一 部を間隙間を通過させて出口に到達させることとを特徴とする方法。
2. ２．実質上、ガス流方向に一定の長さ延伸している電極ユニットの同じ空間にわ たる部分で定められる間隙が、それ以上長さを増大させても、使用電圧でのイオ ン捕捉量が実質上増加しないものである、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．少なくとも、より負の電極ユニットを紫外光に直接暴露しないようにして試 料ガスを照射する、請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. ４．少なくとも１個の入口と少なくとも１個の出口とを有するガス流路を定める 導管； 操作時に紫外光が前記流路の一部を照射するように装着された紫外光源； 相互に面した同じ空間にわたる部分を有し、前記流路中に間隔を置いて装着され ２個以上の電極； 少なくとも１個は単一ないし複数の他とは異なって帯電されるように電極に接続 された電圧供給回路；電極表面で中和されるイオンの結果を感知できる電流測定 手段；及び、 ガスを少なくとも１個の入口に導入し、前記流路の被照射部分を通過させ、電極 を通り、少なくとも１個の出口の外に導くために配列されたガス流誘導手段；を 備える紫外光電離性のガス又は無気の検出装置において、 ２個以上の電極が、異なって帯電可能の電極の同じ空間にわたる部分を定め；前 記間隙が前記流路の被照射部分の実質上下流側にあり、被照射ガス又は蒸気の少 なくとも一部がそれを通過して１個以上の出口に到達するようにされており；照 射が、いずれの電極に対しても下流方向からなされることがないことを特徴とす る装置。
5. ５．紫外光を電極の上流側で流路中に直接照射し、下流部分から電極配列中には 照射しない、請求の範囲第４項に記載の装置。
6. ６．電極配列の主寸法が、その軸を導管軸に平行にして横たわる、請求の範囲第 ４項又は第５項に記載の装置。
7. ７．実質上の直線流路を、流れ誘導手段に至る装置全体を通じて有する、請求の 範囲第４、５又は６項に記載の装置。
8. ８．同じ空間にわたる部分と流路長手方向軸とが相互に実質上平行である、請求 の範囲前項迄のいずれか一項に記載の方法。
9. ９．電極の同じ空間にわたる部分が、少なくともそれらの間隔に等しいガス流方 向長さを有する、請求の範囲前項迄のいずれか一項に記載の装置。
10. １０．流路直径が１〜５ｃｍである、請求の範囲前項迄のいずれか一項に記載の 装置。
11. １１．流路のＵＶ光被照射部分が電極のすぐ上流側に配置されている、請求の範 囲前項迄のいずれか一項に記載の装置。
12. １２．電極が、平行同軸の内側電極或いは電極ユニットの周囲に同心装着される 管形外側電極配列を備える、請求の範囲前項迄のいずれか一項に記載の装置。
13. １３．内側電極或いは電極ユニットが、単一の棒型電極である、請求の範囲第１ ２項に記載の装置。
14. １４．外側電極の内径が０．６ｃｍ〜４．５ｃｍである、請求の範囲第１２又は １３項に記載の装置。
15. １５．外側電極の内径と内側電極の外径との間隔が０．１ｃｍ〜２．２ｃｍであ る、請求の範囲第１４項に記載の装置。
16. １６．電極ユニットがそ全長にわたって直径と形状が変動する、請求の範囲第１ ２項から第１５項迄のいずれか一項に記載の装置。
17. １７．ＵＶ光源が導管の側面に装着され、それがＵＶ光をガス流方向に対して実 質上横方向に発するようにされている、請求の範囲前項迄のいずれか一項に記載 の装置。
18. １８．ＵＶ光が導管の外側から発せられ、孔かＵＶ透過性窓を通って入る、請求 の範囲第１７項記載の装置。
19. １９．ＵＶ源が１個より多いＵＶランプを備える、請求の範囲前項迄のいずれか 一項に記載の装置。
20. ２０．ＵＶ源が、ガス流路の周囲に３６０°迄の角度で導管を照射できる環形Ｕ Ｖランプを備える、請求の範囲前項迄のいずれか一項に記載の装置。
21. ２１．ＵＶ源が、異なる波長を発するランプを備え、これにより、ＵＶ光波長を オペレータが変更できる、請求の範囲第１９項記載の装置。
22. ２２．ＵＶ照射を、まず１つの波長のＵＶ光を使用し、次いで第２の波長のＵＶ 光を使用して実施し、発生した電流差を使用して、波長の１つでは電離するが他 では電離しないガス又は蒸気の存在及び／又は量を決定する、請求の範囲第１項 記載の方法。
23. ２３．装置が携帯装置である、請求の範囲前項迄の装置に関する項のいずれか一 項に記載の装置。
24. ２４．装置が環境汚染監視装置である、請求の範囲前項迄の装置に関する項のい ずれか一項に記載の装置。
25. ２５．ガスを４×１０−４立方ｍ／秒迄の流量で試料採取するときにＵＶ電離性 のガス又は蒸気を検出及び／又は定量化できる、請求の範囲前項迄のいずれか一 項に記載の方法又は装置。
26. ２６．ガスを４×１０−３立方ｍ／秒迄の流量で試料採取するときにＵＶ電離性 のガス又は蒸気を検出及び／又は定量化できる、請求の範囲第２５項に記載の方 法又は装置。