PL187470B1 - Komora spektrometru ruchliwości jonów - Google Patents

Abstract

1. Komora spektrometru ruchliwości jonów, składająca się z sekcji reakcyjnej i ruchliwościowej, oddzielonych od siebie siatką dozującą o kontrolowanym potencjale w postaci dwóch segmentów palczastych zachodzących między siebie, zawierająca w sekcji reakcyjnej membranę półprzepuszczalną w komorze wlotowej i za nią siatkę zamykającą oraz w sekcji ruchliwościowej siatkę ekranującą i elektrodę zbiorczą, znamienna tym, ze sekcję reakcyjną (1), zamkniętą z jednej strony komorą wlotową (3) gazów, stanowi zespół dwóch pierścieni ceramicznych (6 i 7), usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą poprzez nierozłącznie umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy (8) z wbudowaną weń siatką zamykającą (9), dalej zespół usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą rozłącznie dwóch pierścieni metalowych (10 i 11), korzystnie nagwintowanych, i dalej izolujący pierścień ceramiczny (14), połączony z ostatnim pierścieniem ceramicznym (15) tej sekcji poprzez umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy (16), pizy czym membrana półprzepuszczalna (5) umieszczona jest centrycznie na drodze gazu pomiędzy dwoma siatkami podtrzymującymi przed siatką zamykającą (9), zaś sekcję ruchliwościową (2), zamkniętą z jednej strony komorą wylotową (23) gazów stanowi zespół usytuowanych centrycznie pierścieni ceramicznych (17), połączonych ze sobą nierozłącznie poprzez umieszczone pomiędzy nimi i okalające je pierścienie metalowe (18) z zamocowaną do ostatniego z pierścieni ceramicznych (17) bezpośrednio przed elektrodą zbiorczą (22) siatką ekranującą (21), przy czym siatka dozująca (20) zamocowanajest pomiędzy ostatnim

Description

Przedmiotem wynalazku jest komora spektrometru ruchliwości jonów. Wynalazek ma zastosowanie w spektometrze ruchliwości jonów do pomiaru zawartości zanieczyszczeń, zwłaszcza toksycznych, w gazach.

187 470

Spektrometria ruchliwości jonów SRJ oparta jest na pomiarze ruchliwości jonów w gazie pod ciśnieniem atmosferycznym. Detektorem w znanych spektrometrach ruchliwości jonów jest cylindryczna komora jonizacyjna, w której wywołuje się jonizację gazu i wewnątrz której wytworzone jest jednorodne pole elektryczne. Komora przedzielona jest siatką, działającą jako zawór elektryczny na dwie sekcje: reakcyjną i ruchliwościową. W sekcji reakcyjnej znajduje się źródło promieniowania, służące do jonizacji gazu nośnego przepływającego przez tę część komory; najczęściej jest to źródło promieniowania β lub α. Jony o znaku ładunku zgodnym z polaryzacją pola elektrycznego, zamkniętego od wewnątrz komory siatką zamykającą, poruszają się w kierunku sekcji ruchliwościowej i docierają do siatki dozującej. Przyłożenie do dwóch segmentów palczastych siatki dozującej odpowiednio dobranej różnicy potencjałów powoduje zatrzymywanie na niej docierających do niej jonów. Jeżeli na siatkę dozującą podany zostanie elektryczny impuls sterujący, znoszący chwilowo barierę potencjału, część jonów przedostaje się do sekcji ruchliwościowej. Gaz przepływający przez sekcję ruchliwościową, zwany gazem „dryftowym”, pełni rolę gazu nośnego. Jony, które przeszły poza siatkę, poruszają się w gazie „dryftowym” w kierunku siatki ekranującej, za którą znajduje się elektroda zbiorcza, indukując w obwodzie elektrody impuls prądu opóźniony w stosunku do impulsu dozującego o czas przemieszczenia się jonów od siatki dozującej do elektrody zbiorczej. Znając warunki panujące w komorze można na tej podstawie obliczyć ruchliwość jonów. Jeżeli w porcji jonów wprowadzonej do sekcji ruchliwościowej znajduje się więcej niż jeden ich rodzaj, wówczas będą się one poruszały z różnymi prędkościami, zależnymi od masy i budowy jonów·', indukując nie jeden a więcej impulsów prądu o różnych opóźnieniach w stosunku do impulsu dozującego. Rejestrując natężenie prądu „i” w funkcji czasu można uzyskać przebieg zbliżony do typowego chromatogramu, przy czym poszczególne „piki” odpowiadają różnym rodzajom jonów. W przypadku, kiedy przez sekcję reakcyjną przepływa czysty gaz nośny, tworzą się tylko tak zwane jony reakcyjne, których skład zależy od rodzaju gazu nośnego i jego śladowych zanieczyszczeń. Jeżeli do strumienia gazu nośnego zostanie wprowadzona niewielka ilość, rzędu 10’¹¹ - 10'⁸ mg, badanej pary lub gazu, wówczas obojętne cząsteczki próbki wchodzą w reakcje z jonami reakcyjnymi, dając produkty jonowe o ruchliwości różnej od ruchliwości substratów, a więc i różnym czasie opóźnienia w stosunku do impulsu dozującego. W związku z tym w przebiegu natężenia prądu w funkcji czasu, czyli w tak zwanym widmie ruchliwości jonów, pojawią się nowe piki odpowiadające powstałym produktom jonowym.

Znane z opisów patentowych USA nr 3621239, nr 3742213 i nr 4390784 oraz publikacji GW.Griffm i in., Anal.Chem., 13(1973), 1204; H.A.Moye, J.Chromatogr.Sci., 13(1975), 285;

M.A.Balm, H.H.Hill, Anal.Chem., 14(1982) 38 i S.A.Benezera, J.Chromatogr.Sci., 14(1976), 122-spektrometry ruchliwości jonów, w których używane są gazy o wysokim stopniu czystości, mogą być stosowane jedynie do celów badawczych i analitycznych, w warunkach laboratoryjnych. Spektrometry te nie nadają się do zastosowania w przyrządach przenośnych.

Znany jest również spektrometr ruchliwości jonów z powietrzem atmosferycznym w całej komorze, a więc zarówno w części reakcyjnej, jak i w części ruchliwościowej, stosowany do wykrywania fosforoorganicznych środków trujących w powietrzu atmosferycznym.

Jak wynika z publikacji P.Begley i in., J.Chromatogr.Sci., 588(1991)239, przepływ powietrza wraz z próbką przez całą długość komory zwiększa czułość komory, chociaż powoduje poszerzenie pików czyli zmniejszenie rozdzielczości pomiaru. Zastosowanie jednego strumienia gazu przez komorę spektrometru upraszcza konstrukcję układu wymuszającego obieg gazu przez komorę, co ma duże znaczenie w przyrządach przenośnych i pokładowych. Jednak duże stężenie pary wodnej w powietrzu atmosferycznym obniża czułość komory w przypadku detekcji fosforoorganicznych środków trujących i praktycznie uniemożliwia detekcję siarczku 2,2'-dwuchloroetylowego czyli iperytu siarkowego. Dla powietrza, podawanego z butli, o zawartości pary wodnej około 200 mg/m³ wyraźny pik jonów o-izopropylometylofluorofosfonianu, zwanego sarinem, pojawiał się już przy stężeniu par sarinu około 0,08 mg/m3, zaś przy zastosowaniu powietrza atmosferycznego, zawierającego kilka gramów wody w 1 m3, podobny efekt występował dopiero przy stężeniu par sarinu równym 0,2 mg/m3.

187 470

Z opisu patentowego USA nr 4551624 znany jest spektrometr ruchliwości jonów-', w którym wyeliminowano wpływ wilgotności powietrza na czułość komory przez zastosowanie zamkniętego obiegu powietrza, oczyszczanego za pomocą filtru. Pary analizowanych substancji dostają się do komory poprzez półprzepuszczalną membranę, zamykającą wlot do sekcji reakcyjnej, umieszczoną w strumieniu powietrza, zasysanego z zewnątrz przez dodatkową pompę. Rozwiązanie to ma zastosowanie w przenośnym gazosygnalizatorze, przeznaczonym do wykrywania fosforoorganicznych środków trujących oraz iperytu, jak również w układzie zdalnego wykrywania bojowych środków trujących, w którym dodatkowe wyposażenie umożliwia zdalne sterowanie przyrządem oraz przesyłanie danych drogą radiową na odległość do 4 km lub przewodowe - do 3 km.

W znanych i stosowanych do wykrywania bojowych środków trujących automatycznych gazosygnalizatorach detektorem lub jednym z detektorów jest typowa komora spektometru ruchliwości jonów. W niektórych przyrządach stosuje się zmodyfikowane komory ruchliwości jonów, zawierające siatkę dozującą, usytuowaną podłużnie w stosunku do przepływających jonów-. W takim przypadku na segmenty siatki dozującej podawane jest napięcie zmienne o ustalonej częstotliwości tak dobranej, aby lekkie jony reakcyjne ulegały rekombinacji na siatce. Do elektrody zbiorczej docierają wówczas tylko ciężkie jony, utworzone z połączenia cząsteczek środka trującego z jonami reakcyjnymi.

Czas reakcji detektora w znanym gazosygnalizatorze do wykrywania fosforoorganicznych środków trujących, iperytów i luizytu wynosi 5 s. Czułość znanego okrętowego systemu wykrywania skażeń, wyposażonego w detektor jonizacyjny, wynosi 0,3 mg/m³. Inne znane gazosygnalizatory, stosowane w wersjach wojskowej i cywilnej, zawierają po dwie komory SRJ, z których jedna analizuje jony dodatnie, a druga ujemne. Ponadto wyposażone są w detektor elektrochemiczny. Czułość przyrządów w odniesieniu do fosforoorganicznych bojowych środków trujących wynosi 0,05 mg/m3, w odniesieniu do iperytu i cyjanowodoru 0,1 mg/m3, czas reakcji od 2 do 15 s. Jednak masa pojedynczego przyrządu wynosi 13 kg z kompletem akumulatorów, zapewniających ciągłą pracę w ciągu 8 godzin. Podobnymi parametrami charakteryzuje się wersja cywilna przyrządu, stosowana do wykrywania toksycznych zanieczyszczeń przemysłowych.

Spektrometr ruchliwości jonów zastosowano również w przyrządach do wykrywania narkotyków i materiałów wybuchowych z przeznaczeniem dla służb celnych i ochrony lotnisk, przejść granicznych i innych ważnych obiektów. Urządzenia te są wyposażone w ssawkę i wąż, podobny do stosowanych w odkurzaczach. Zasysane przez nie powietrze w pierwszym etapie przepływa przez filtr, który następnie w drugim etapie umieszcza się w ogrzewanym gnieździe na wlocie komory spektrometru ruchliwości jonów i w obiegu zamkniętym przepuszcza się przez niego oczyszczone powietrze jako gaz nośny. Zaadsorbowane na filtrze śladowe ilości narkotyków lub materiałów wybuchowych po odparowaniu są zasysane do komory. Narkotyki wykrywane są w wyniku analizy widma ruchliwości jonów dodatnich, zaś materiały wybuchowe - w wyniku analizy widma jonów ujemnych. W tym przypadku czułość urządzenia określana jest jako minimalna ilość substancji, zaabsorbowanej na filtrze w pierwszym etapie, która w drugim etapie jest oznaczana w komorze spektrometru. Czułość takiego podwójnego układu pomiarowego w odniesieniu do narkotyków wynosi 5-15x10'⁹ g, w odniesieniu do materiałów wybuchowych 5-60x10’ⁿ g. Całkowity czas przeprowadzenia analizy próbki, uzależniony przede wszystkim od czasu adsorbcji badanej substancji na filtrze, wynosi od kilkudziesięciu sekund do kilku minut.

Celem wynalazku było opracowanie takiej konstrukcji komory, której zastosowanie w spektrometrze ruchliwości jonów pozwoliłoby na zwiększenie czułości przyrządu, selektywności pomiaru, skrócenie czasu pomiaru oraz zwiększenie wytrzymałości mechanicznej i odporności spektrometru na wibracje mechaniczne w czasie pracy.

Komora według wynalazku, składająca się z sekcji reakcyjnej i ruchliwościowej, oddzielonych od siebie siatką dozującą o kontrolowanym potencjale w postaci dwóch segmentów palczastych, zachodzących między siebie, zawierająca w sekcji reakcyjnej membranę półprzepuszczalną w komorze wlotowej i za nią siatkę zamykającą oraz w sekcji ruchliwościowej siatkę ekranującą i elektrodę zbiorc/zą. charakteryzuje się tym, że sekcję reakcyjną,

187 470 zamkniętą z jednej strony komorą wlotową gazów, stanowi zespół dwóch pierścieni ceramicznych, usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą poprzez nierozłącznie umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy z wbudowaną weń siatką zamykającą, dalej zespół usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą rozłącznie dwóch pierścieni metalowych, korzystnie nagwintowanych, i dalej izolujący pierścień ceramiczny, połączony z ostatnim pierścieniem ceramicznym sekcji reakcyjnej poprzez umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy, przy czym membrana półprzepuszczalna umieszczona jest centrycznie na drodze gazu pomiędzy dwoma siatkami podtrzymującymi przed siatką zamykającą. Sekcję ruchliwościową zaś, zamkniętą z jednej strony komorą wylotową gazów, stanowi zespół usytuowanych centrycznie pierścieni ceramicznych, połączonych ze sobą nierozłącznie poprzez umieszczone pomiędzy nimi i okalające je pierścienie metalowe. Siatka dozująca zamocowana jest pomiędzy ostatnim pierścieniem ceramicznym sekcji reakcyjnej i pierwszym z pierścieni ceramicznych sekcji ruchliwościowej. Do ostatniego pierścienia ceramicznego sekcji ruchliwościowej bezpośrednio przed elektrodą zbiorczą zamocowana jest siatka ekranująca.

Korzystnie ostatni pierścień ceramiczny sekcji reakcyjnej i pierwszy pierścień ceramiczny sekcji ruchliwościowej z zamocowaną pomiędzy nimi siatką dozującą połączone są ze sobą nierozłącznie opaską metalową, umiejscowioną na ich obwodzie zewnętrznym.

Na pierścień ceramiczny z zamocowaną do niego siatką ekranującą nałożone są korzystnie warstwy metaliczne do doprowadzenia do siatki ekranującej zasilania elektrycznego.

Do pierścieni metalowych, łączących ze sobą nierozłącznie pierścienie ceramiczne w sekcji reakcyjnej i w sekcji ruchliwościowej oraz do jednego z dwóch połączonych ze sobą rozłącznie pierścieni metalowych w sekcji reakcyjnej, jak również do dwudzielnych wkładów palczastych siatki dozującej korzystnie dołączone są rozdzielnie wyjścia do doprowadzenia zasilania elektrycznego.

Korzystnie dwa pierścienie metalowe w sekcji reakcyjnej połączone są ze sobą rozłącznie za pomocą nakrętki ściągającej.

Łączenia pierścieni metalowych z pierścieniami ceramicznymi korzystnie wykonane są na złączach cylindrycznych.

Korzystnie średnica siatki ekranującej jest mniejsza od średnicy wewnętrznej pierścienia ceramicznego, w którym jest zamocowana.

Konstrukcja komory według wynalazku zapewnia gazoszczelne połączenie pierścieni ceramicznych z metalowymi. Dzięki pierścieniom metalowym, spełniającym rolę elektrod i umieszczonym między nimi izolującym pierścieniom ceramicznym komora według wynalazku gwarantuje ukierunkowanie i ogniskowanie strumienia jonów. Usytuowanie siatki dozującej w postaci dwudzielnych segmentów palczastych pomiędzy dwoma pierścieniami ceramicznymi zapewnia uzyskanie maksymalnej rozdzielczości spektrometru. Zastosowane w komorze według wynalazku połączenia ceramika-metal na złączach cylindrycznych zapewniają ich odpowiednią wytrzymałość mechaniczną.

Maksymalna czułość spektrometru z komorą według wynalazku w odniesieniu do zanieczyszczeń powietrza wynosi 10'³ mg/m³. Czas reakcji detektora, limitowany czasem wprowadzenia próbki i rejestracji automatycznej wyniku pomiaru, wynosi kilka milisekund.

Komora według wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniona na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia komorę w układzie półwidok-półprzekrój podłużny, fig. 2 przedstawia pierwszą rozdzielną część sekcji reakcyjnej komory w przekroju podłużnym i fig. 3 przedstawia drugą rozdzielną część sekcji reakcyjnej wraz z całą sekcją ruchliwościową komory w przekroju podłużnym.

Komora, przedstawiona na rysunku, składa się z sekcji reakcyjnej 1 i sekcji ruchliwościowej 2.

Sekcja reakcyjna 1 z jednej strony jest zamknięta komorą wlotową 3 gazów, w której usytuowane są dwa otwory: 25 do doprowadzenia gazu nośnego i 24 do doprowadzenia gazu zanieczyszczonego. Za komorą wlotową 3 usytuowany jest centrycznie zespół dwóch pierścieni ceramicznych 6 i 7, połączonych ze sobą poprzez nierozłącznie umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy 8, w którym wbudowana jest siatka zamykająca 9.

187 470

W komorę wlotową 3 na drodze gazów wbudowane są centrycznie dwie siatki, nie pokazane na rysunku, podtrzymujące umieszczoną między nimi membranę półprzepuszczalną 5 i dociśnięte usytuowanym centrycznie elementem wkręcanym 4. Pierścień ceramiczny 6 na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni pokryty jest warstwą szkliwa. Za siatką zamykającą 9 umieszczone są centrycznie dwa pierścienie metalowe 10 i 11 z gwintem zewnętrznym, połączone ze sobą rozłącznie za pomocą nakrętki ściągającej 12, z usytuowaną od wewnątrz komorą na źródło promieniowania 13. Dalej umieszczony jest centrycznie izolujący pierścień ceramiczny 14, połączony z ostatnim pierścieniem ceramicznym 15 części reakcyjnej 1 poprzez umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy 16.

Sekcja ruchliwościowa 2 składa się z sześciu usytuowanych centrycznie pierścieni ceramicznych 17, pokrytych na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni warstwą szkliwa i połączonych ze sobą nierozłącznie poprzez umieszczone pomiędzy nimi i okalające je pięć pierścieni metalowych 18. Pomiędzy ostatnim pierścieniem ceramicznym 15 części reakcyjnej 1 a pierwszym z pierścieni ceramicznych 17 sekcji ruchliwościowej 2, połączonych ze sobą nierozłącznie opaską metalową 19, umiejscowioną na ich obwodzie zewnętrznym, zamocowana jest siatka dozująca 20 w postaci umieszczonych w płaszczyźnie prostopadłej osi komory dwudzielnych segmentów palczastych, zachodzących między siebie. Ostatni z pierścieni ceramicznych 17 utrzymuje elektrodę zbiorczą 22. W pierścień ten wlutowana jest od strony sekcji ruchliwościowej 2 bezpośrednio przed elektrodą zbiorczą 22 siatka ekranująca 21 o średnicy mniejszej od średnicy wewnętrznej pierścienia. Sekcja ruchliwościową 2 zamknięta jest komorą wylotową 21 z otworem wylotowym gazu „dryftowego” 26.

Na ostatni z pierścieni ceramicznych 17 z wbudowaną weń siatką ekranującą 21 nałożone są warstwy metaliczne do doprowadzenia do siatki 21 zasilania elektrycznego.

Doprowadzenia zasilania elektrycznego do pierścienia metalowego 8 z siatką zamykającą 9, do pierścienia metalowego 11 oraz do pierścieni metalowych, łączących nierozłącznie pierścienie ceramiczne, w sekcji reakcyjnej 1 i w sekcji ruchliwościowej 2 dołączone są rozdzielnie poprzez dolutowane do pierścieni metalowych końcówki złączowe. Dwudzielne wkłady palczaste siatki dozującej 20 posiadają wyjścia elektryczne, nie pokazane na rysunku.

Łączenia pierścieni metalowych z pierścieniami ceramicznymi wykonane są na złączach cylindrycznych.

Wewnątrz komory, przedstawionej na rysunku, wytworzone jest jednorodne pole elektryczne. Gaz nośny doprowadzany jest do komory wlotowej 3 sekcji reakcyjnej 1 otworem 25, zaś gaz badany - otworem 24. Dla gazu nośnego wymuszony jest ruch wirowy. Zanieczyszczenia gazu badanego dyfundują do strumienia gazu nośnego poprzez membranę półprzepuszczalną 5. Gaz nośny wraz z zanieczyszczeniami przechodzi następnie przez siatkę zamykającą 9 i dociera do komory źródła promieniowania 13, pod wpływem którego cząstki gazu nośnego ulegają jonizacji, tworząc tak zwane jony reakcyjne. Wskutek reakcji obojętnych cząstek zanieczyszczeń z jonami reakcyjnymi tworzą się produkty jonowe o różnej ruchliwości. Siatka zamykająca 9, izolowana elektrycznie zarówno od komory wlotowej 3 pierścieniem ceramicznym 6, jak i od pierścieni metalowych 10 i 11 pierścieniem ceramicznym 7, ma najwyższy potencjał w stosunku do następującego po niej ciągu elektrod, czyli wyższy od potencjału źródła promieniowania 13, od potencjału dwudzielnej siatki dozującej 20 i od potencjałów pięciu pierścieni metalowych 18. Dzięki temu produkty jonowe o tym samym znaku ładunku co siatka zamykająca 9, wytworzone w komorze źródła promieniowania 13, odpychane są w kierunku siatki dozującej 20, zaś produkty jonowe o ładunku przeciwnym są przyciągane do siatki zamykającej 9 i ulegają efektowi rekombinacji czyli utraty ładunku elektrycznego.

Dzięki odpowiednio dobranemu potencjałowi, podawanemu na pierścień metalowy 16, znajdujący się pomiędzy źródłem promieniowania 13. a siatką dozującą 20 i izolowany od nich elektrycznie przez pierścienie ceramiczne 14 i 15, produkty jonowe o kierunku zgodnym z kierunkiem pola elektrycznego przesuwają się w kierunku siatki dozującej 20.

Dzięki przyłożeniu w stanie wyjściowym do segmentów palczastych siatki dozującej 20 odpowiednio dobranej różnicy potencjałów produkty jonowe są na nich zatrzymywane. Podanie pary impulsów elektrycznych na siatkę dozującą 20, zwanych impulsami dozującymi,

187 470 powoduje chwilowe zniesienie bariery potencjałów i przejście produktów jonowych do sekcji ruchliwościowej 2.

Następnie chmura produktów jonowych jest spychana do osi komory i przyśpieszana przez kolejne stopnie potencjału na kolejnych pierścieniach metalowych 18, i kierowana do siatki ekranującej 21. Kolejne pięć pierścieni metalowych 18 ma stopniowo malejący potencjał az do potencjału ostatniego z pierścieni 18, mającego jednakowy potencjał z siatką ekranującą 21 dzięki połączeniu elektrycznemu z nią przez warstwy metaliczne, naniesione na ostatni pierścień ceramiczny 17.

Produkty jonowe, które przedostały się poza siatkę ekranującą 21, indukują w obwodzie elektrycznym elektrody zbiorczej 22 impulsy prądowe o różnym czasie opóźnienia w stosunku do impulsu dozującego. Siatka ekranująca 21, odizolowana elektrycznie od elektrody zbiorczej 22, uniemożliwia indukowanie sygnału elektrycznego w elektrodzie zbiorczej 22, pochodzącego od jonów, poruszających się w dużej odległości od elektrody, co zwiększa nachylenie zboczy pików widma spektroskopowego, a tym samym zwiększa rozdzielczość pomiaru. Po przeprowadzeniu badania gaz jest wyprowadzany otworem 26 komory wylotowej 23. Pokrycie warstwą szkliwa pierścieni ceramicznych 6 i 17 zwiększa ich rezystancję powierzchmową, co jest istotne: w przypadku pierścienia 6 - ze względu na bardzo dużą różnicę potencjałów pomiędzy komorą wlotową 3 o potencjale zerowym a siatką zamykającą 9 o najwyższym potencjale, zaś w przypadku pierścieni 17 - ze względu na izolację pomiędzy pierścieniami metalowymi 18, jak również pomiędzy siatką ekranującą 21 a komorą wylotową 23 o zerowym potencjale.

Konstrukcja mocowania siatki dozującej 20 i siatki ekranującej 21 oraz doprowadzenie zasilania elektrycznego do siatki ekranującej 21 poprzez nałożone na ostatni pierścień ceramiczny 17 warstwy metaliczne zapewniają odporność komory na drgania mechaniczne, eliminują. drgania samych siatek, a tym samym pozwalają na uzyskanie prawidłowych charakterystyk pomiarowych również w warunkach wibracji i dużych udarów mechanicznych. Zastosowanie złącz cylindrycznych do łączenia pierścieni ceramicznych i metalowych zwiększa wytrzymałość komory spektrometru na rozerwanie, zapewnia wzajemne centrowanie elementów komory oraz zapewnia odpowiednią szczelność.

Spektrometr ruchliwości jonów umożliwia również rozróżnienie rodzaju zanieczyszczeń. W takim przypadku konieczne jest przeprowadzenie pomiaru przy dwóch różnych polaryzacjach pola elektrycznego. Przełączenie kierunku polaryzacji trwa kilka sekund. Czas rejestracji pojedynczego impulsu prądowego trwa kilkadziesiąt milisekund. W przypadku słabych impulsów jako wynik pomiaru przyjmuje się średnią z kilkunastu do kilkudziesięciu impulsów-·.

187 470

187 470

187 470

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Komora spektrometru ruchliwości jonów, składająca się z sekcji reakcyjnej i ruchliwościowej, oddzielonych od siebie siatką dozującą o kontrolowanym potencjale w postaci dwóch segmentów palczastych zachodzących między siebie, zawierająca w sekcji reakcyjnej membranę półprzepuszczalną w komorze wlotowej i za nią siatkę zamykającą oraz w sekcji ruchliwościowej siatkę ekranującą i elektrodę zbiorczą, znamienna tym, że sekcję reakcyjną (1), zamkniętą z jednej strony komorą wlotową (3) gazów, stanowi zespół dwóch pierścieni ceramicznych (6 i 7), usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą poprzez nierozłącznie umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy (8) z wbudowaną weń siatką zamykającą (9), dalej zespół usytuowanych centrycznie i połączonych ze sobą rozłącznie dwóch pierścieni metalowych (10 i 11), korzystnie nagwintowanych, i dalej izolujący pierścień ceramiczny (14), połączony z ostatnim pierścieniem ceramicznym (15) tej sekcji poprzez umieszczony pomiędzy nimi i okalający je pierścień metalowy (16), przy czym membrana półprzepuszczalna (5) umieszczona jest centrycznie na drodze gazu pomiędzy dwoma siatkami podtrzymującymi przed siatką zamykającą (9), zaś sekcję ruchliwościową(2), zamkniętą z jednej strony komorą wylotową (23) gazów stanowi zespół usytuowanych centrycznie pierścieni ceramicznych (17), połączonych ze sobą nierozłącznie poprzez umieszczone pomiędzy nimi i okalające je pierścienie metalowe (18) z zamocowaną do ostatniego z pierścieni ceramicznych (17) bezpośrednio przed elektrodą zbiorczą (22) siatką ekranującą (21), przy czym siatka dozująca (20) zamocowana jest pomiędzy ostatnim pierścieniem ceramicznym (15) sekcji reakcyjnej (1) i pierwszym z pierścieni ceramicznych (17) sekcji ruchliwościowej (2).
2. 2. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ostatni pierścień ceramiczny (15) sekcji reakcyjnej (1) i pierwszy z pierścieni ceramicznych (17) sekcji ruchliwościowej (2) z zamocowaną pomiędzy nimi siatką dozującą (20) połączone są ze sobą nierozłącznie opaską metalową (19), umiejscowioną na ich obwodzie zewnętrznym.
3. 3. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że na ostatni z pierścieni ceramicznych (17) z zamocowaną do niego siatką ekranującą (21) nałożone są warstwy metaliczne do doprowadzenia do siatki ekranującej (21) zasilania elektrycznego.
4. 4. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że do pierścieni metalowych, łączących ze sobą nierozłącznie pierścienie ceramiczne w sekcji reakcyjnej (1) i w sekcji ruchliwościowej (2) oraz do jednego z dwóch połączonych ze sobą rozłącznie pierścieni metalowych (10, 11) w sekcji reakcyjnej (1), jak również do dwudzielnych wkładów palczastych siatki dozującej (20) dołączone są rozdzielnie wyjścia do doprowadzenia zasilania elektrycznego.
5. 5. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że dwa pierścienie metalowe (10 i 11) w sekcji reakcyjnej (1) połączone są ze sobą rozłącznie za pomocą nakrętki ściągającej (12).
6. 6. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że łączenia pierścieni metalowych z pierścieniami ceramicznymi wykonane są na złączach cylindrycznych.
7. 7. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że średnica siatki ekranującej (21) jest mniejsza od średnicy wewnętrznej pierścienia ceramicznego (17), w którym jest zamocowana.