DE4342624C1 - Ozone-contg. gas mixt. prepn. appts. - Google Patents

Ozone-contg. gas mixt. prepn. appts.

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DE4342624C1
DE4342624C1 DE4342624A DE4342624A DE4342624C1 DE 4342624 C1 DE4342624 C1 DE 4342624C1 DE 4342624 A DE4342624 A DE 4342624A DE 4342624 A DE4342624 A DE 4342624A DE 4342624 C1 DE4342624 C1 DE 4342624C1
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Abstract

An appts. for producing a defined ozone/impurity gas mixt. includes a vacuum system (1) and a closed container (2) with an associated temp. sensor (22), the vacuum system having (a) a vacuum pump (10) connected via a vacuum valve (121) to a first cold trap (13) which connects with a main pipeline (19) via a vacuum valve (122); (b) a first bypass line (1910) which branches between the pump (10) and the vacuum valve (121) and reconnects with the main pipeline (19) via a further vacuum valve (123); (c) pressure recorders (111,112), a vacuum valve (124)-controlled outlet (18) and a vacuum valve (128)-controlled impurity gas inlet (17) connected to the main pipeline (19); (d) an ozone inlet (16) connected via a vacuum valve (125) to the inlet of a second cold trap (14), which is filled with an ozone-storing medium and which has its outlet connected via a vacuum valve (127) to the main pipeline (19); (e) a second bypass line (1914) connecting the ozone inlet (16) directly via a vacuum valve (126) to the main pipeline (19); (f) a third cold trap (15) for ozone condensation and purification, connected by its inlet to the main pipeline (19) via a vacuum valve (129) and by its outlet to a vacuum valve (21) of the container (2) via a vacuum valve (121); and (g) a third bypass line (1915) connecting the main pipeline (19) directly via a vacuum valve (1210) to the vacuum valve (21) associated with the container (2). Also claimed is a process for preparing a defined ozone/impurity gas mixt. in a closed container using the above appts. Pref. all the connections are in the form of polyethylene hoses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines de­ finierten Ozon-Fremdgas-Gemisches und ein Verfahren zum Be­ reitstellen eines definierten Ozon-Fremdgas-Gemisches in einem geschlossenen Behälter.The invention relates to a device for generating a de Finished ozone-foreign gas mixture and a process for loading providing a defined mixture of ozone and foreign gas in a closed container.

Eine quantitative Bestimmung des Ozongehaltes in der Atmosphä­ re ist von zunehmender Bedeutung. Dies gilt sowohl für die Troposphäre als auch für die Stratosphäre. Zur Messung des Ozongehaltes werden verschiedene Geräte eingesetzt, die sich grob in zwei Gruppen einteilen lassen, nämlich In-situ Senso­ ren, welche Ozon "vor Ort" messen, und Fernerkundungs-Senso­ ren, die den Ozongehalt in weiter entfernten Luftvolumina be­ stimmen. Fernerkundungs-Sensoren basieren ausschließlich auf spektroskopischen Methoden, während bei In-situ Sensoren alle Verfahren angewandt werden können, bei welchen Ozon in einem Sensor ein Meßsignal hervorruft, das sich mit dem Gehalt än­ dert. All diese Geräte müssen jedoch kalibriert werden.A quantitative determination of the ozone content in the atmosphere re is of increasing importance. This applies to both Troposphere as well as for the stratosphere. To measure the Different devices are used that contain ozone roughly divided into two groups, namely In-situ Senso sensors that measure ozone "on site" and remote sensing sensors Ren, which the ozone content in more distant air volumes voices. Remote sensing sensors are based exclusively on spectroscopic methods, while in-situ sensors all Processes can be used in which ozone in one Sensor produces a measurement signal that changes with the content different. However, all of these devices must be calibrated.

Während sich spektroskopische Verfahren meistens aufgrund der charakteristischen, spektralen Signatur der zu messenden Spe­ zies durch hohe Spezifizität auszeichnen, treten bei anderen Verfahren, beispielsweise chemischen In-situ-Methoden, ver­ mehrt Querempfindlichkeiten gegenüber anderen Spezies auf, die zum Teil schwer und aufwendig zu bestimmen sind. Ferner ist gerade bei In-situ-Sensoren häufig das Meßsignal auch in kom­ plexer a priori unbekannter Weise von äußeren Einflüssen wie Druck, Temperatur und Fremdgas, abhängig. Deshalb sollte dort das zur Kalibrierung verwendete Gasgemisch zur Vermeidung sy­ stematischer Fehler in Zusammensetzung und hinsichtlich physi­ kalischer Bedingungen dem zu messenden Gemisch gleichen.While spectroscopic methods are mostly due to the  characteristic, spectral signature of the Spe zies are characterized by high specificity, occur in others Methods, for example chemical in-situ methods, ver increases cross-sensitivity to other species that are sometimes difficult and time-consuming to determine. Further is Especially with in-situ sensors, the measurement signal often also in com plexer a priori unknown way of external influences like Pressure, temperature and extraneous gas, depending. Therefore, there should be the gas mixture used for calibration to avoid sy structural errors in composition and with regard to physi calic conditions to the mixture to be measured.

Eine Kalibrierung aller Sensoren ist problematisch, weil es bislang keinen primären Ozonstandard gibt und selbst bei Kenntnis des Ozongehaltes einer Mischung durch die lokale Zu­ sammensetzung des Ozons am Ort des Sensors systematische Feh­ ler auftreten können. Unter primärem Ozonstandard ist hier na­ hezu reines Ozon zu verstehen, dessen Gehalt aus Messungen von Größen ermittelt wird, welche mit dem Ozongehalt in einem hin­ reichend genau bekannten, theoretischen Zusammenhang stehen. Druck und Temperaturmessungen sind im Falle stabiler Moleküle meist ausreichend zur Schaffung eines primären Kalibrierstan­ dards, jedoch bisher beim Ozon aufgrund dessen Zersetzlichkeit unzureichend.Calibrating all sensors is problematic because of it So far there is no primary ozone standard and even Knowledge of the ozone content of a mixture through the local Zu composition of the ozone at the location of the sensor systematic error can occur. Under primary ozone standard here is na to understand pure ozone, the content of which from measurements of Sizes are determined, which with the ozone content in one sufficiently well-known, theoretical connection. Pressure and temperature measurements are in the case of stable molecules usually sufficient to create a primary calibration standard dards, but so far with ozone due to its fragility insufficient.

Zur Kalibrierung von Fernerkundungs-Sensoren und auf spektro­ skospischen Verfahren basierenden In-situ-Sensoren kann u. U. auf einem primären Standard verzichtet werden. In diesem Fall werden jedoch die spektroskopischen Parameter, Absorptions­ koeffizienten oder Linienstärken als Sekundärstandard benö­ tigt, deren Ermittlung in den meisten Fällen einen primären Standard voraussetzt. Bei Verwendung eines Sekundärstandards ist jedoch ein wegen der notwendigen photometrischen Genauig­ keit aufwendiger Sensor Voraussetzung.For the calibration of remote sensing sensors and on spectro In-situ sensors based on scospic methods can include: U. to be dispensed with a primary standard. In this case however, the spectroscopic parameters, absorption coefficients or line weights as secondary standards whose determination is a primary one in most cases Standard assumes. When using a secondary standard is however one because of the necessary photometric accuracy elaborate sensor requirement.

Zur Bestimmung des Ozongehalts eines Gemisches von fast reinem Ozon gibt es mehrere Methoden: To determine the ozone content of a mixture of almost pure There are several methods for ozone:  

1. Einfache Absolutdruckmessungen1. Simple absolute pressure measurements

Unter Vernachlässigung der Zersetzung läßt sich die Teilchen­ zahldichte des Ozons durch einfache Absolutdruckmessungen be­ stimmen (K. Yoshino, J.R. Esmond, D.E. Freemann und W.H. Par­ kinson, J. Geophys. Res., 98, S. 5205 bis 5211 (1993); L.T.Mo­ lina und M.J. Molina, J. Geophys. Res., 91, S. 14501 bis 14508 (1986); M. Griggs, J. Chem.Phys., 49, S. 857 bis 859 (1968); A. G. Hearn, Proc. Phys. Soc., 78, S. 932 bis 940 (1961)). Die­ ses Verfahren entspricht den üblichen Evaporationsverfahren, die bei nicht zersetzlichen Verbindungen die Bestimmung der Teilchenzahldichte aus einer einzigen Absolutdruckmessung er­ lauben (J.Nami´snik, J. of Chromatography, 300, S. 79 bis 108 (1984)). Ferner existiert eine kombinierte Methode aus massen­ spektroskopischer Bestimmung und absoluter Druckmessung (K. Mauersberger, D. Hanson, J. Barnes und J. Morton, J. Geophys. Res., 92, S. 8480 bis 8482 (1987)).Neglecting the decomposition, the particles can number density of the ozone by simple absolute pressure measurements votes (K. Yoshino, J.R. Esmond, D.E. Freemann and W.H. Par kinson, J. Geophys. Res., 98, pp. 5205 to 5211 (1993); L.T. Mo lina and M.J. Molina, J. Geophys. Res., 91, pp. 14501 to 14508 (1986); M. Griggs, J. Chem. Phys., 49, pp. 857 to 859 (1968); A.G. Hearn, Proc. Phys. Soc., 78, pp. 932 to 940 (1961)). The This procedure corresponds to the usual evaporation procedures, the determination of the non-decomposable compounds Particle density from a single absolute pressure measurement lauben (J.Nami´snik, J. of Chromatography, 300, pp. 79 to 108 (1984)). There is also a combined mass method spectroscopic determination and absolute pressure measurement (K. Mauersberger, D. Hanson, J. Barnes and J. Morton, J. Geophys. Res., 92, pp. 8480 to 8482 (1987)).

Alle vorstehend angeführten Teilchenzahldichte-Bestimmungen wurden zur Ermittlung von UV-Absorptionsquerschnitten verwen­ det. Ausgehend von verschiedenen Ozondrücken wird die Gültig­ keit des Lambert-Beerschen Gesetzes überprüft. Ein Vergleich der hieraus ermittelten UV-Absorptionsquerschnitte bei der 253,7 nm Hg-Linie zeigt eine Übereinstimmung für die vorge­ schlagenen Lösungen innerhalb 2%. Die Übereinstimmung der Er­ gebnisse ist jedoch aufgrund von vielfältigen, möglichen sy­ stematischen Fehlerquellen unter Anwendung von zwei prinzi­ piell ähnlichen Methoden keine Validierung. Auch bei Gültig­ keit des Lambert-Beerschen Gesetzes werden systematische Feh­ ler durch eine Ozonzersetzung proportional zum Ozondruck nicht erfaßt. Insbesondere die mögliche Zersetzung von Ozon beim Durchströmen einer entsprechenden Vakuumanlage und aufgrund damit verknüpfter systematischer Fehler wurde bisher nicht be­ rücksichtigt. Die UV-Absorptionsquerschnitte bei 253,7 nm wer­ den derzeit als nicht validierter Sekundärstandard verwendet. Obwohl diese Werte nur für reines Ozon bestimmt wurden, werden sie auch für Gasgemische angewandt. Dies setzt jedoch voraus, daß die UV-Absorptionsquerschnitte innerhalb des angegebenen Fehlers vom Gesamtdruck unabhängig sind. Messungen im UV-Be­ reich können aufgrund möglicher Streustrahlung und einer Zer­ setzung des Ozons durch die UV-Strahlung zusätzlich systema­ tisch verfälscht werden.All particle number density determinations given above were used to determine UV absorption cross sections det. The validity is based on different ozone pressures of the Lambert-Beer law. A comparison of the UV absorption cross sections determined from the 253.7 nm Hg line shows a match for the pre suggested solutions within 2%. The agreement of the Er results, however, is due to diverse, possible sy thematic sources of error using two principles no similar validation. Also valid The Lambert-Beer law becomes systematic error due to ozone decomposition proportional to the ozone pressure detected. In particular, the possible decomposition of ozone during Flow through a corresponding vacuum system and due to systematic errors associated with this have not yet been used considered. The UV absorption cross sections at 253.7 nm who currently used as a non-validated secondary standard. Although these values were only determined for pure ozone, it also applied to gas mixtures. However, this presupposes  that the UV absorption cross sections within the specified Errors are independent of the total pressure. Measurements in UV-Be can get rich due to possible scattered radiation and a Zer Systematic setting of ozone by UV radiation table falsified.

2. Titration2. Titration

Hierbei wird ausgenutzt, daß Ozon stöchiometrisch, d. h. in de­ finierten Anteilen, chemisch umgesetzt wird. Die Ausgangsstof­ fe bzw. Endprodukte sind stabile Verbindungen, deren Gehalt mit Standardverfahren meßbar ist.This takes advantage of the fact that ozone is stoichiometric, i. H. in de financed shares, is implemented chemically. The source material Fe or end products are stable compounds, their content is measurable with standard methods.

  • a) Iodometrische Bestimmung von Ozon:
    Hierbei wird das zu untersuchende Gemisch durch eine Kaliumjodidlösung geleitet (G. Bergshoeff, R.W. Lanting, J.M.G. Prop und H.F.R. Reynders, Anal.Chem. 52, S. 541 bis 546 (1980))
    a) Iodometric determination of ozone:
    The mixture to be examined is passed through a potassium iodide solution (G. Bergshoeff, RW Lanting, JMG Prop and HFR Reynders, Anal.Chem. 52, pp. 541 to 546 (1980))
  • b) Gasphasentitration:
    Das Gemisch wird mit Stickstoffmonoxid umgesetzt, und die Abnahme des NO-Gehaltes gemessen (W.B. DeMore and M. Patapoff, Enviromental Science & Technology, 10, S. 897 bis 899 (1976)).
    b) Gas phase titration:
    The mixture is reacted with nitrogen monoxide, and the decrease in the NO content is measured (WB DeMore and M. Patapoff, Enviromental Science & Technology, 10, pp. 897 to 899 (1976)).

Die Titrationsverfahren besitzen diverse systematische Fehler­ quellen. Zum einen ist Voraussetzung, daß das Ozon sich beim Transport von der Probennahme zum Ort der chemischen Umsetzung nicht zersetzt und ferner keine weiteren chemischen Reaktionen das Titrationsergebnis verfälschen. Entsprechende systemati­ sche Fehler sind kaum charakterisierbar.The titration methods have various systematic errors sources. On the one hand, it is a prerequisite that the ozone at Transport from sampling to the place of chemical conversion not decomposed and no further chemical reactions falsify the titration result. Corresponding systemati It is almost impossible to characterize errors.

3. Kombination aus Druckmessung und massenspektroskopischer Verfahren (K. Mauersberger, D. Hanson und J. Morton, Geophysical Research Letters, 12, S. 89 bis 92 (1985))3. Combination of pressure measurement and mass spectroscopic Methods (K. Mauersberger, D. Hanson and J. Morton, Geophysical Research Letters, 12, pp. 89 to 92 (1985))

Hierbei wird der durch Zersetzung gebildete Sauerstoffgehalt des Ozons mit Hilfe von massenspektroskopischen Messungen er­ mittelt. Hiermit wurden Dampfdrücke von Ozon als Funktion der Temperatur ermittelt und somit scheinbar ein Ozonstandard ge­ schaffen. Der maximale Fehler wird mit 1,5% angegeben. Hierbei ist jedoch die systematische Verfälschung der Sauerstoffbe­ stimmung durch die Zersetzung von Ozon beim Durchströmen der Verbindung zwischen dem Ozonreservoir und dem Kalibriervolu­ men, sowie dem Kalibriervolumen und dem Massenspektrometer nicht berücksichtigt. Messungen der Anmelderin zufolge zer­ setzt sich Ozon gerade beim Durchströmen enger Verbindungstei­ le mit ungünstigem Volumen/Oberflächenverhältnis.Here, the oxygen content formed by decomposition of the ozone with the help of mass spectroscopic measurements averages. With this, vapor pressures of ozone as a function of  Temperature determined and thus apparently an ozone standard create. The maximum error is given as 1.5%. Here is the systematic falsification of the oxygen mood through the decomposition of ozone when flowing through the Connection between the ozone reservoir and the calibration volu men, as well as the calibration volume and the mass spectrometer not considered. Measurements by the applicant according to zer ozone settles especially when flowing through narrow connecting areas le with unfavorable volume / surface ratio.

Als operationelles Verfahren zur Kalibrierung von Ozonsensoren wird die iodometrische Methode (K. Pötzl, Staub-Reinhalt. Luft, 45, S. 181 bis 183 (1985)) sowie die Messung der UV-Absorption (K.H. Becker, A. Heinrichs und U. Schurath, Staub-Reinhalt. Luft, 35, S. 326 bis 329(1975)) verwendet, wozu auch VDI-Richtlinien (VDI 2468 Blatt 1 05.78 und 2 10.78) existieren.As an operational procedure for the calibration of ozone sensors the iodometric method (K. Pötzl, pure dust. Air, 45, pp. 181-183 (1985)) and the measurement of UV absorption (K.H. Becker, A. Heinrichs and U. Schurath, Clean Dust. Air, 35, pp. 326 to 329 (1975)), including VDI guidelines (VDI 2468 sheet 1 05.78 and 2 10.78) exist.

Da die systematischen Fehlerquellen aller bekannten Verfahren unzulänglich charakterisiert sind, ist der Vergleich die ein­ zige Möglichkeit der Überprüfung. Der Vergleich zwischen Gas­ phasentitration und UV-Absorptionsquerschnitten bei 253,7 nm (W.B. DeMore und M. Patapoff, Enviromental Science & Technology, 10, S. 897 bis 899 (1976)) brachte bei synthetischer Luft (Ozongehalt < 1 ppm) eine Übereinstimmung innerhalb ± 5%. Eine weitere Studie brachte eine Abweichung von 1% (± 3%). (H. J. Van de Wiel, H. F.R. Reÿnders, R. Seifert, R.W. Lanting und W. Rudolf. Atmospheric Environment, 13, S. 555 bis 557 (1979)). Die iodo­ metrische Bestimmung weicht je nach Verfahren zwischen -6% (± 3%) und +15% (± 3%) von der Gasphasentitration ab. Werden die angegebenen Fehler zugrundegelegt, beträgt die Übereinstimmung der verschiedenen Methoden 4 bis 18%. Die Abweichungen ändern sich drastisch, wenn feuchte Luft zum Einsatz kommt. Die vor­ stehende Schilderung der verschiedenen Methoden der Ozonbe­ stimmung zeigt deutlich, daß es bisher keinen primären Kali­ brierstandard gibt.Because the systematic sources of error of all known methods are poorly characterized, the comparison is the one only possibility of review. The comparison between gas phase titration and UV absorption cross sections at 253.7 nm (W.B. DeMore and M. Patapoff, Enviromental Science & Technology, 10, pp. 897 to 899 (1976)) brought in synthetic air (Ozone content <1 ppm) a match within ± 5%. A further study showed a deviation of 1% (± 3%). (H. J. Van de Wiel, H. F.R. Reÿnders, R. Seifert, R.W. Lanting and W. Rudolf. Atmospheric Environment, 13, pp. 555 to 557 (1979)). The iodo metric determination deviates between -6% depending on the method (± 3%) and + 15% (± 3%) from the gas phase titration. Will the based on the specified error, the correspondence is of the different methods 4 to 18%. Change the deviations drastically when moist air is used. The before standing description of the various methods of ozone mood clearly shows that so far there is no primary potash brierstandard there.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Vorrich­ tung und ein Verfahren zum Erzeugen bzw. zum Bereitstellen eines definierten Ozon-Fremdgas-Gemisches zu schaffen.The object of the invention is therefore an improved Vorrich device and a method for generating or providing to create a defined mixture of ozone and foreign gas.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is accomplished by a device with the features of claim 1 and by a method with the features of Claim 4 solved. Advantageous further developments are Subject of the subclaims.

Mit dieser Vorrichtung und dem genannten Verfahren läßt sich ein definiertes Gasgemisch aus Ozon und Fremdgasen, wie bei­ spielsweise Luft, in einem geschlossenen Behälter herstellen. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung liegt darin, daß bei dem Behälter für ein definiertes Gasgemisch Metalloberflächen vermieden und aufgrund der Tatsache, daß bei einer einfachen Form, beispielsweise einer Kugel-, Zylinder- oder Quaderform, welche ein günstiges Volumen/Oberflächenverhältnis aufweist, nur ein Anschluß für eine Verbindung mit einem Vakuumsystem besteht, die Zersetzung des Ozons bei einer bestmöglichen Ho­ mogenität des Gemisches minimiert wird.With this device and the mentioned method can be a defined gas mixture of ozone and foreign gases, as with for example air, in a closed container. An essential feature of the device is that the container for a defined gas mixture metal surfaces avoided and due to the fact that with a simple Shape, for example a spherical, cylindrical or cuboid shape, which has a favorable volume / surface ratio, only one connection for connection to a vacuum system consists of decomposing the ozone at the best possible level homogeneity of the mixture is minimized.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Ozongehalt aus zwei Absolutdrücken und der Temperatur ermittelt werden. Aus­ gehend von reinem flüssigem Ozon kann dabei sowohl die Zerset­ zung beim Verdampfen und beim Transport des Ozons in den Be­ hälter als auch die nachfolgende Zersetzung im Behälter be­ rücksichtigt werden. Das bereitgestellte Ozon mit geringer Verunreinigung ist somit ein primärer Kalibrier-Standard mit einer Genauigkeit von 1%. Durch Zusetzen eines Fremdgas-Gemi­ sches und Messen der relativen Linienstärken oder Absorptions­ koeffizienten kann dann eine eventuelle Änderung des Ozonge­ haltes während oder nach dem Gaszusetzen quantifiziert werden; damit ist ein definiertes Ozon-Fremdgas-Gemisch bereitge­ stellt.In the method according to the invention, the ozone content can be reduced two absolute pressures and the temperature can be determined. Off Going from pure liquid ozone, both the decomposition during evaporation and during transport of the ozone into the load container as well as the subsequent decomposition in the container be taken into account. The ozone provided with less Contamination is therefore a primary calibration standard with an accuracy of 1%. By adding a foreign gas mixture and measuring the relative line thickness or absorption A possible change in the ozone is then possible stops are quantified during or after accelerating; a defined mixture of ozone and foreign gas is ready poses.

Zum Bereitstellen eines definierten Ozongemisches ist eine vorherige Konditionierung und Charakterisierung der Anlage er­ forderlich. Zu diesem Zweck werden Verdampfungs/Kondensations­ zyklen durchgeführt und es wird jeweils der Zersetzungsgrad von Ozon gemäß zwei Verfahren aus jeweils zwei Drücken berech­ net. Dadurch wird die Konditionierung sowohl durchgeführt als auch überprüft und gleichzeitig die Anlage charakterisiert.To provide a defined ozone mixture is one previous conditioning and characterization of the system  conducive. For this purpose, evaporation / condensation cycles performed and it is the degree of decomposition Calculate ozone from two pressures using two methods net. As a result, the conditioning is carried out as well also checked and at the same time characterized the system.

Mit Hilfe der nicht aufwendigen Vorrichtung kann, verbunden mit absoluten Druckmessungen, der Ozongehalt von nahezu reinem Ozon mit einer Genauigkeit gemessen werden, die besser als 1% ist. Diese Absolutdruck-Messungen sind eine direkte Methode, die durch ein unabhängiges Verfahren validiert wurde. Dieses Validierungsverfahren ermöglicht die Ermittlung von Teilchen­ zahldichten ohne Kalibrierung und Druckmessung. Die eingangs erwähnten Ozonbestimmungen aus UV-Absorptionsquerschnitten so­ wie die aufwendige massenspektroskopische Bestimmung sind in­ direkte Methoden, die wiederum auf Ergebnissen von nicht vali­ dierten Druckmessungen basieren.With the help of the not complex device, connected with absolute pressure measurements, the ozone content of almost pure Ozone measured with an accuracy better than 1% is. These absolute pressure measurements are a direct method which has been validated by an independent process. This Validation procedure enables the determination of particles number density without calibration and pressure measurement. The beginning mentioned ozone determinations from UV absorption cross sections so like the elaborate mass spectroscopic determination are in direct methods, which in turn are based on results of not vali based pressure measurements.

Vorteilhaft gegenüber den bisher praktizierten Druckmessungen zur Ermittlung des Ozongehaltes ist das Erfassen der gesamten Zersetzung des Ozons sowohl stationär in der Gasphase als auch beim Durchströmen der Vakuumanlage. Durch ein spektroskopi­ sches Bestimmen der relativen Linienstärke individueller, spektroskopischer Übergänge oder relativer Absorptionskoeffi­ zienten läßt sich eine eventuelle Änderung des Ozongehaltes im Behälter und auch bei und nach Zusetzen einer Fremdgasmischung quantitativ bestimmen.Advantageous compared to the previously used pressure measurements To determine the ozone content is to record the total Decomposition of the ozone both stationary in the gas phase as well when flowing through the vacuum system. By a spectroscopy determining the relative line width of individual, spectroscopic transitions or relative absorption coefficient a possible change in the ozone content in the Container and also when and after adding a foreign gas mixture quantify.

Es ist somit ein primärer Kalibrierstandard für Ozon herstell­ bar; ferner ist die Bestimmung des Ozongehaltes von Ozon- Fremdgas-Gemischen durchführbar. Dadurch ist die Kalibrierung von Sensoren zur Vermeidung systematischer Fehler unter Meßbe­ dingungen möglich, was besonders wichtig ist im Falle von nicht-spektroskopischen In-situ-Sensoren, da diese im Gegen­ satz zu den selektiven spektroskopischen Verfahren zu Queremp­ findlichkeiten neigen. Bei Verwendung eines Kalibrier-Stan­ dards der durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und mit einem Verfahren gemäß Anspruch 4 hergestellt wur­ de, lassen sich Ozon-Sensoren kalibrieren, welche im ruhenden Gasgemisch messen, sofern sie Ozon nicht lokal zersetzen. Hat der verwendete Kalibrierstandard in etwa die gleiche Zusammen­ setzung wie das zu messende Gasgemisch, so entstehen auch dann keine systematischen Fehler, wenn der Sensor das Ozon zer­ setzt.It is therefore a primary calibration standard for ozone manufacturing bar; Furthermore, the determination of the ozone content of ozone Foreign gas mixtures feasible. This is the calibration of sensors to avoid systematic errors under measurement conditions possible, which is particularly important in the case of non-spectroscopic in-situ sensors, since these are in the opposite sentence on the selective spectroscopic methods for Queremp tenderness. When using a calibration standard dards by a device according to claim 1 and with  a method according to claim 4 was produced de, ozone sensors can be calibrated, which are at rest Measure the gas mixture if it does not locally decompose ozone. Has the calibration standard used is roughly the same together Settlement like the gas mixture to be measured, then also arise no systematic errors when the sensor breaks the ozone puts.

Zur Verbesserung der spektroskopischen Datenbasis des Ozons bezüglich Linienstärken oder Absorptionsquerschnitten kann auch eine Absorptionsküvette als Behälter verwendet werden. Diese Verbesserung wiederum ermöglicht eine größere Genauig­ keit von Ozonbestimmungen durch Fernerkundungs-Sensoren. Die genauen spektroskopischen Daten stellen hierbei einen sekundä­ ren Kalibrierstandard dar. Mit diesen lassen sich beispiels­ weise Sensoren kalibrieren, die im kontinuierlichen Durchfluß des zu messenden Gasgemisches betrieben werden.To improve the spectroscopic database of ozone with respect to line widths or absorption cross sections an absorption cell can also be used as a container. This improvement in turn enables greater accuracy ozone determinations by remote sensing sensors. The precise spectroscopic data are secondary their calibration standard wise sensors calibrate in continuous flow of the gas mixture to be measured are operated.

Mit Hilfe eines Primärstandards können auch Fernerkundungs- Sensoren oder auf spektroskopischen Methoden basierenden In­ situ-Sensoren direkt kalibriert werden. Dies ist vorteilhaft, da so kalibrierte Geräte nur geringe Anforderungen an die pho­ tometrische Genauigkeit stellen und deshalb erheblich preis­ werter hergestellt werden können.With the help of a primary standard, remote sensing Sensors or based on spectroscopic methods situ sensors can be calibrated directly. This is beneficial because devices calibrated in this way only have low demands on the pho Set tometric accuracy and therefore considerably expensive can be manufactured.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Aus­ führungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erzeugung eines defi­ nierten Ozon-Fremdgas-Gemisches unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The invention based on a preferred Aus example of a device for generating a defi nated ozone-foreign gas mixture with reference to the Drawing explained.

Die Einrichtung umfaßt zwei Hauptbestandteile, nämlich ein Va­ kuumsystem 1 und einen damit verbundenen Behälter 2. Das Vaku­ umsystem 1 weist eine Vakuumpumpe 10 mit einem Endvakuum von < 10-3 mbar, zwei Druckaufnehmer 11₁ und 11₂ mit unterschiedli­ chen Meßbereichen, drei Kühlfallen 13 bis 15, einen Ozoneinlaß 16, einen Fremdgas-Einlaß 17, einen Auslaß 18, eine Hauptrohr­ leitung 19, eine Umwegleitung 19₁₀, zahlreiche im einzelnen nicht näher bezeichnete Rohrleitungen sowie Vakuumventile 12₁ bis 12₁₁ auf. Die Kühlfallen 14 und 15 weisen ferner jeweils eine Umwegleitung 19₁₄ bzw. 19₁₅ auf, in welchen Vakuumventile 12₆ bzw. 12₁₀ vorgesehen sind, so daß das Vakuumsystem 1 auch bei geschlossenen Kühlfallen betrieben werden kann. Die Kühl­ falle 13 ist mit einem Kältebad 13a umgeben, das bei einer Temperatur von 77 K flüssiges N₂ enthält. Ein die Kühlfalle 14 umgebendes Kältebad 14a ist auf einer Temperatur von 190 bis 220 K gehalten und mit Silica-Gel gefüllt. Ein Kältebad 15a unter der Kühlfalle 15 ist mit flüssigem N₂ mit einer Tempera­ tur von 77 K gefüllt und leicht zu entfernen.The device comprises two main components, namely a Va kuumsystem 1 and an associated container 2nd The vacuum system 1 has a vacuum pump 10 with a final vacuum of <10 -3 mbar, two pressure transducers 11 ₁ and 11 ₂ with various measuring ranges, three cold traps 13 to 15 , an ozone inlet 16 , a foreign gas inlet 17 , an outlet 18 , a main pipe line 19 , a detour line 19 ₁₀, numerous pipes not specified in detail and vacuum valves 12 ₁ to 12 ₁₁. The cold traps 14 and 15 also each have a detour line 19 ₁₄ and 19 ₁₅, in which vacuum valves 12 ₆ and 12 ₁₀ are provided, so that the vacuum system 1 can be operated even with closed cold traps. The cold trap 13 is surrounded with a cooling bath 13a, containing liquid at a temperature of 77 K N₂. A cooling bath 14 a surrounding the cold trap 14 is kept at a temperature of 190 to 220 K and filled with silica gel. A cold bath 15 a under the cold trap 15 is filled with liquid N₂ with a temperature of 77 K and easy to remove.

Der Behälter 2 weist einen Glaskörper 20, der bei Verwendung des Behälters als Küvette mit einander gegenüberliegenden Fen­ stern versehen ist, ein Vakuumventil 21 und einen Temperatur­ sensor 22 auf.The container 2 has a glass body 20 , which is provided when using the container as a cuvette with opposing Fen star, a vacuum valve 21 and a temperature sensor 22 .

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Erzeugen definierter Ozon-Fremdgas-Gemische sind folgende Vorteile rea­ lisiert:
Metallteile und rauhe Oberflächen und durch Ozon oxidierbare Substanzen sind, soweit nur irgendmöglich, vermieden.
The following advantages are realized in this exemplary embodiment of the device for generating defined ozone / foreign gas mixtures:
Metal parts and rough surfaces and substances that can be oxidized by ozone are avoided as far as possible.

Auch mit Schliff-Fett gedichtete Vakuumventile sollten nicht verwendet werden.Vacuum valves sealed with ground grease should not either be used.

Gegebenenfalls verwendete Polyethylen-Schläuche sowie die Ver­ bindung von der Kühlfalle 15 zum Behälter 2 sind so kurz wie möglich behalten.Possibly used polyethylene hoses and the connection from the cold trap 15 to the container 2 are kept as short as possible.

Der Behälter 2 weist keine Metalloberflächen auf.The container 2 has no metal surfaces.

Der Behälter 2 hat bei einer einfachen Form, vorzugsweise ei­ ner Kugel-, Quader- oder Zylinderform, bei welchen ein günsti­ ges Volumen/Oberflächen-Verhältnis gegeben ist, nur einen ein­ zigen Anschluß für eine Verbindung mit dem Vakuumsystem 1. Das Vakuumventil 21 zum Abtrennen des Behälters 2 von dem Va­ kuumsystem 1 ist so nahe wie möglich am Behälter 2 angebracht.The container 2 has a simple shape, preferably egg ner spherical, cuboid or cylindrical shape, in which a favorable volume / surface ratio is given, only a single connection for a connection to the vacuum system. 1 The vacuum valve 21 for separating the container 2 from the vacuum system 1 is mounted as close as possible to the container 2 .

Als Druckaufnehmer 11₁ und 11₂ sind kalibrierte, thermosta­ tierte, kapazitive Druckaufnehmer verwendet, deren Absolutfeh­ ler üblicherweise im Bereich von 0,3% liegen. Als Materialien für das Vakuumsystem und den Behälter sind vorzugsweise ver­ wendet: Duranglas, Nylon-Swagelok-Verbindungen, PTFE-gedichte­ te Vakuumventile der Firma Young, sowie Polyethylen-Schläuche. Bei diesen Materialien ist die bei der Erfindung erforderliche Konditionierbarkeit gegeben; bei Verwendung anderer Materia­ lien muß deren Konditionierbarkeit überprüft werden. Da an Me­ tall, Schliff-Fett, rauhen Oberflächen und oxidierbaren Mate­ rialien verstärkt eine Ozon-Zersetzung stattfindet, sollten diese Stoffe soweit wie nur irgendmöglich vermieden werden.Calibrated, thermostated, capacitive pressure transducers are used as pressure transducers 11 ₁ and 11 ₂, the absolute errors of which are usually in the range of 0.3%. The materials used for the vacuum system and the container are preferably used: Duran glass, nylon Swagelok connections, PTFE-sealed te vacuum valves from Young, as well as polyethylene hoses. These materials have the conditionability required in the invention; if other materials are used, their conditionability must be checked. Since ozone decomposition occurs increasingly on metal, ground grease, rough surfaces and oxidizable materials, these substances should be avoided as far as possible.

Die nachfolgende Berechnung von Zersetzungsgraden beruht auf der Annahme einer rein katalytischen Zersetzung von Ozon zu Sauerstoff. Bei Verwendung von durch Ozon oxidierbaren Sub­ stanzen ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht anwendbar. Gegebenenfalls verwendete Polyethylen-Schläuche müssen daher aufgrund deren Ozon-Zersetzung und einer hohen Ausgasrate so kurz wie nur irgendwie möglich gehalten werden. Um reines Ozon möglichst unzersetzt in dem Behälter 2 zu transportieren, ist dessen Abstand zur Kühlfalle 15 minimiert.The subsequent calculation of degrees of decomposition is based on the assumption of a purely catalytic decomposition of ozone to oxygen. When using substances that can be oxidized by ozone, the method according to the invention cannot be used. If necessary, polyethylene hoses must be kept as short as possible due to their ozone decomposition and high outgassing rate. In order to transport pure ozone in the container 2 without decomposing it, its distance from the cold trap 15 is minimized.

Ferner setzt die Verwendung des Inhaltes des Behälters 2 als Kalibrierstandard eine weitgehende Homogenität der Gasmischung voraus. Oberflächen, an denen Ozon verstärkt zersetzt wird, wie beispielsweise Metall, verursachen Inhomogenitäten. Der Behälter 2 ist daher so aufgebaut, daß das Ozongemisch in ihm nicht mit Metalloberflächen in Berührung kommt. Folglich wird eine Druckmessung im Behälter 2 wegen der bei Druckaufnehmern vorhandenen Metallflächen vermieden. Die Zersetzung im Behäl­ ter 2 wird durch ein möglichst großes und damit vorteilhaftes Volumen/Oberflächenverhältnis minimiert. Ferner sind Rohran­ sätze, Kühlfinger usw. weitestgehend vermieden. Das Vakuumven­ til 21 zur Abtrennung des Behälters 2 von dem Vakuumsystem 1 ist so nahe wie nur irgendmöglich an dem Behälter 2 ange­ bracht. Damit ist beim Zusetzen von Gasgemischen gewährlei­ stet, daß keine längeren Rohrstücke, bedingt durch einen lami­ naren Fluß, zunächst nur mit dem Fremdgasgemisch gefüllt sind und Ozon anschließend nur langsam in diese Rohrstücke hinein­ diffundiert. Eine exakte Bestimmung der Teilchenzahldichte aus dem Druck setzt eine möglichst genaue Kenntnis der Temperatur im Behälter 2 voraus. Vorzugsweise wird die Temperatur im Be­ hälter 2 mit kalibrierten Pt-100 Sensoren gemessen.Furthermore, the use of the contents of the container 2 as a calibration standard presupposes an extensive homogeneity of the gas mixture. Surfaces on which ozone is increasingly decomposed, such as metal, cause inhomogeneities. The container 2 is therefore constructed so that the ozone mixture in it does not come into contact with metal surfaces. Consequently, a pressure measurement in the container 2 is avoided because of the metal surfaces present in the pressure transducers. The decomposition in the container 2 is minimized by the largest possible and thus advantageous volume / surface ratio. Furthermore, Rohran rates, cold fingers, etc. are largely avoided. The vacuum valve 21 for separating the container 2 from the vacuum system 1 is as close as possible to the container 2 . This is guaranteed with the addition of gas mixtures that no longer pipe sections, due to a laminae flow, are initially only filled with the foreign gas mixture and then ozone diffuses only slowly into these pipe sections. An exact determination of the particle number density from the pressure presupposes an exact knowledge of the temperature in the container 2 . The temperature in the container 2 is preferably measured using calibrated Pt-100 sensors.

Ozon-Herstellung, -Aufbewahrung und -ReinigungOzone production, storage and purification

Die Ozonherstellung erfolgt aus trockenem Sauerstoff in einem kontinuierlichen Fluß in einer Gasentladung, beispielsweise mit einem handelsüblichen Ozonisator, bei einem Druck, welcher etwas höher als der Außendruck ist. Das auf diese Weise herge­ stellte Ozon wird am Eingang 16 eingebracht. Hierbei wird das Vakuumsystem zuerst mit trockenem Sauerstoff bei geschlossener Kühlfalle 14 gespült, wobei die Umwegleitung 19₁₄ der Kühlfal­ le 14, in welcher das Vakuumventil 12₆ vorgesehen ist, sowie der Auslaß 18 geöffnet sind. Anschließend wird bei geöffneter Kühlfalle 14 und geschlossenem Vakuumventil 12₆ das Ozon beim Durchströmen der Kühlfalle 14 bei -50°C bis -80°C von handels­ üblichem Silica-Gel, beispielsweise in Perlform oder in Form von Granulat, adsorbiert. Eine Sättigung wird durch eine gleichmäßige Blaufärbung des Silica-Gels angezeigt.The ozone is produced from dry oxygen in a continuous flow in a gas discharge, for example with a commercially available ozonizer, at a pressure which is somewhat higher than the external pressure. The ozone produced in this way is introduced at the entrance 16 . Here, the vacuum system is first flushed with dry oxygen with the cold trap 14 closed, the bypass line 19 ₁₄ of the cold trap 14 , in which the vacuum valve 12 ₆ is provided, and the outlet 18 are open. Thereafter, at open cold trap 14 and closed vacuum valve 12 is ₆ the ozone when flowing through the cold trap 14 at -50 ° C to -80 ° C of commercially usual silica gel, for example in bead form or in the form of granules adsorbed. Saturation is indicated by an even blue coloration of the silica gel.

Anschließend wird der Ozonisator von dem Eingang 16 getrennt, der verbleibende Sauerstoff wird größtenteils abgepumpt und die Kühlfalle 14 wird vom Vakuumsystem 1 abgetrennt. Es ist vorteilhaft, vor einer Entnahme von Ozon den zwischenzeitlich durch Zersetzung von Ozon und Ausgasen aus Silica-Gel gebilde­ ten Sauerstoff abzupumpen. Um Ozon über längere Zeit aufzube­ wahren, sollte die Kühlfalle 14 mit flüssigem Stickstoff ge­ kühlt werden.The ozonizer is then separated from the inlet 16 , the remaining oxygen is largely pumped out and the cold trap 14 is separated from the vacuum system 1 . Before removing ozone, it is advantageous to pump out the oxygen which has in the meantime been formed by decomposition of ozone and outgassing from silica gel. In order to keep ozone for a long time, the cold trap 14 should be cooled with liquid nitrogen.

Zum Bereitstellen der definierten Ozon-Fremdgas-Gemische wer­ den zunächst jeweils geringe Mengen Ozon aus der Kühlfalle 14 in der Kühlfalle 15 kondensiert. Dazu wird das Vakuumsystem 1 evakuiert. Die Kühlfalle 15 wird durch das Kältebad 15a auf 77 K gekühlt und die Kühlfalle 14 ist für eine gewisse Zeit mit dem Vakuumsystem 1 und der Kühlfalle 15 verbunden. Die Tempe­ ratur der Kühlfalle 14 liegt dabei zwischen -50°C und -80°C. Die Ozonmenge, welche pro Zeiteinheit von der Kühlfalle 14 zu der Kühlfalle 15 gelangt, hängt vom Sättigungsgrad des Silica- Gels in der Kühlfalle 14, der Temperatur der Kühlfalle 14 und der Menge des in der Kühlfalle 14 verbliebenen Sauerstoffs ab, und ist durch Versuche zu ermitteln. Nach Kondensierung der gewünschten Menge Ozon in der Kühlfalle 15 wird der Sauerstoff durch Abpumpen entfernt, wobei der große Dampfdruckunterschied von Sauerstoff (etwa 150 mbar) und Ozon (0,002 mbar) bei 77 K ausgenutzt wird. Somit wird nahezu 100% reines flüssiges Ozon mit einem geringfügigen, durch Ausgasen bedingten Wasseranteil erhalten.To provide the defined ozone-foreign gas mixtures, who initially condenses small amounts of ozone from the cold trap 14 in the cold trap 15 . For this purpose, the vacuum system 1 is evacuated. The cold trap 15 is cooled to 77 K by the cold bath 15 a and the cold trap 14 is connected to the vacuum system 1 and the cold trap 15 for a certain time. The temperature of the cold trap 14 is between -50 ° C and -80 ° C. The amount of ozone which passes per unit time of the cold trap 14 to the cold trap 15 depends on the degree of saturation of the silica gel in the cold trap 14, the temperature of the cold trap 14 and the amount of remaining in the cold trap 14 oxygen from, and by tests to determine. After the desired amount of ozone has been condensed in the cold trap 15 , the oxygen is removed by pumping, the large vapor pressure difference between oxygen (about 150 mbar) and ozone (0.002 mbar) at 77 K being used. This means that almost 100% pure liquid ozone is obtained with a small amount of water due to outgassing.

Leck- und AusgasrateLeak and outgas rate

Die Ausgasrate wird durch längeres Pumpen am Vakuumsystem und Behälter minimiert. Bei vorher nicht evakuiertem Vakuumsystem und Behälter dauert dies etwa ein bis zwei Tage. Anschließend werden Leck- und Ausgasrate folgendermaßen bestimmt. Die Kühl­ falle 13 wird von der Anlage getrennt, es wird das Zunehmen des Gesamtdrucks mit der Zeit gemessen und anschließend wird die Verbindung der Kühlfalle 13 zur Pumpe 10 unterbrochen und die Verbindung zum Vakuumsystem 1 und Behälter 2 wieder herge­ stellt. Der verbleibende Restdruck liefert die Leckrate; die Differenz zwischen Restdruck und Gesamtdruck liefert dann die Ausgasrate.The outgassing rate is minimized by longer pumping on the vacuum system and tank. If the vacuum system and the container have not been previously evacuated, this takes about one to two days. The leak and outgassing rates are then determined as follows. The cold trap 13 is separated from the plant, it is measured that the rise of the total pressure with time, and then the compound of the cold trap 13 is interrupted to the pump 10 and the connection to the vacuum system 1 and container 2 is Herge again. The remaining residual pressure provides the leak rate; the difference between the residual pressure and the total pressure then provides the outgassing rate.

VorkonditionierungPreconditioning

Das Vakuumsystem 1 und der Behälter 2 werden mehrfach für meh­ rere Stunden mit einigen Millibar Ozon befüllt, indem, wie vorstehend ausgeführt, entsprechend gereinigtes Ozon direkt aus der Kühlfalle 15 in dem Vakuumsystem 1 und dem Behälter 2 verdampft wird. Durch mehrfaches Kondensieren und Verdampfen werden alle Teile des Vakuumsystems 1 und des Behälters 2 wiederholt von Ozon durchströmt und somit vorkonditioniert.The vacuum system 1 and the container 2 are filled several times for several hours with a few millibars of ozone by, as stated above, correspondingly cleaned ozone is evaporated directly from the cold trap 15 in the vacuum system 1 and the container 2 . By repeated condensation and evaporation, all parts of the vacuum system 1 and the container 2 are repeatedly flowed through by ozone and thus preconditioned.

Konditionierung und CharakterisierungConditioning and characterization

Ein aus den nachstehend beschriebenen Schritten a) bis c) ge­ bildetes Verfahren dient nach der Vorkonditionierung zum Er­ mitteln des Zersetzungsgrades bei einem Verdampfungs/Kondensa­ tionszyklus. Hierbei wird von reinem flüssigem Ozon ausgegan­ gen:One of the steps a) to c) described below  This method is used for pre-conditioning averaging the degree of decomposition in an evaporation / condensate cycle. This is based on pure liquid ozone gene:

  • a) Zuerst wird gereinigtes Ozon aus der Kühlfalle 15 in das Vakuumsystem 1 und den Behälter 2 hineinverdampft, dazu wird die Kühlung entfernt und etwa 25 s nach dem Verdamp­ fen des Ozons wird die Kühlfalle 15 mit Hilfe eines Was­ serbades auf Raumtemperatur gebracht. Der gesamte Vor­ gang dauert etwa 1 min und ist so schnell wie möglich durchzuführen, um die Verweilzeit von Ozon in der Gas­ phase und die damit verbundene Zersetzung an der Ober­ fläche zu minimieren. Anschließend wird der absolute Gasdruck pa des Gasgemisches von Ozon und von geringen Mengen Sauerstoff und Wasser mittels der Druckaufnehmer 11₁ oder 11₂ bestimmt.a) First, purified ozone is evaporated from the cold trap 15 into the vacuum system 1 and the container 2 , for this purpose the cooling is removed and about 25 s after the evaporation of the ozone, the cold trap 15 is brought to room temperature with the aid of a water bath. The entire process takes about 1 min and must be carried out as quickly as possible to minimize the dwell time of ozone in the gas phase and the associated decomposition on the surface. Then the absolute gas pressure p a of the gas mixture of ozone and of small amounts of oxygen and water is determined by means of the pressure transducers 11 ₁ or 11 ₂.
  • b) Unmittelbar nach der Druckmessung mittels der Druckauf­ nehmer 11₁ oder 11₂ wird das Ozon durch Abkühlen der Kühlfalle 15 bei einer Temperatur von 77 K wieder kon­ densiert. Die Eintauchtiefe der Kühlfalle 15 in den flüssigen Stickstoff sollte minimal sein. Der absolute Druck p₀₂ des durch Zersetzung entstandenem Sauerstoffs wird nach einer vollständigen Kondensation des Ozons ge­ messen, die an der Druckkonstanz erkennbar ist.b) Immediately after the pressure measurement by means of the pressure transducer 11 1 or 11 2, the ozone is condensed again by cooling the cold trap 15 at a temperature of 77 K. The immersion depth of the cold trap 15 in the liquid nitrogen should be minimal. The absolute pressure p₀₂ of the oxygen produced by decomposition is measured after complete condensation of the ozone, which can be recognized from the constant pressure.
  • c) Der Sauerstoff wird bei zunächst geschlossener Kühlfalle 15 und bei geöffnetem Vakuumventil 12₁₀ abgepumpt. An­ schließend wird bei geöffneter Kühlfalle 15 bis zum Er­ reichen des Dampfdrucks von Ozon, d. h. von 0,002 mbar, weiter gepumpt. Damit ist wieder der gleiche Zustand wie vor dem Schritt a) erreicht und der Zyklus beendet.c) The oxygen is pumped out with the cold trap 15 initially closed and with the vacuum valve 12 ₁₀ open. At closing is then with the cold trap 15 until he reaches the vapor pressure of ozone, ie from 0.002 mbar, pumped further. The same state as before step a) is thus reached again and the cycle is ended.

Durch mehrmaliges möglichst schnelles Wiederholen der Schritte a) bis c) wird die Anlage konditioniert, wobei der Status der Konditionierung entsprechend der nachstehend wiedergegebenen Gleichungen (1) und (2) getestet wird. Dazu wird der Zersetzungs­ grad z gemäß den beiden Gleichungen (1) und (2) ermittelt:By repeating the steps several times as quickly as possible a) to c) the system is conditioned, the status of Conditioning according to the below Equations (1) and (2) is tested. This will be the decomposition  degree z determined according to the two equations (1) and (2):

wobei sich die gestrichenen Größen auf den jeweils nachfolgen­ den Zyklus beziehen. Stimmen die aus den Gleichungen (1) und (2) ermittelten Zersetzungsgrade innerhalb 10% überein und sind sie bei aufeinanderfolgenden Zyklen konstant, so ist die Anla­ ge konditioniert und charakterisiert. Hierbei ist zusätzlich folgendes zu beachten:
Bei Anwendung von Gleichung (1) müssen u. U. die gemessenen Drücke anhand der vorher ermittelten Ausgasrate korrigiert wer­ den, und falls aufgrund der Anreicherung von ausgegastem Wasser der Druck pa während der Messung abnimmt, sollte eine neue Ozonfüllung aus der Kühlfalle 14 verwendet werden.
where the deleted sizes refer to the following cycle. If the degrees of decomposition determined from equations (1) and (2) match within 10% and if they are constant during successive cycles, the system is conditioned and characterized. The following should also be noted here:
When applying equation (1), u. U. the measured pressures are corrected using the previously determined outgassing rate, and if the pressure p a decreases during the measurement due to the enrichment of outgassed water, a new ozone filling from the cold trap 14 should be used.

Als reaktives Gas zersetzt sich Ozon bei Kontakt mit un­ konditionierten Oberflächen. Die Zersetzungsgeschwindigkeit an den Oberflächen nimmt jedoch im allgemeinen bei längerem Kon­ takt durch Passivierung ab. Für enge Rohrstücke, welche ein großes Verhältnis Oberfläche zu Volumen haben, ist zum Kondi­ tionieren ein mehrmaliges Durchströmen von Ozon wichtig, da beim Stehenbleiben Ozon zersetzt wird und durch die langsame Diffusionsgeschwindigkeit nur wenig Ozon nachgeliefert wird. Die Konditionierung geht jedoch nach einiger Zeit ohne Ozon­ kontakt verloren.As a reactive gas, ozone decomposes on contact with un conditioned surfaces. The rate of decomposition however, the surfaces generally take longer when the clocks through passivation. For narrow pipe sections, which one Having a large surface area to volume ratio is condi a repeated flow of ozone is important because when standing still ozone is decomposed and by the slow Diffusion rate is supplied only a little ozone. However, after some time the conditioning will be without ozone lost contact.

Zum Bestimmen des anfänglichen Ozondrucks im Behälter 2 und zur Überprüfung der Konditionierung ist die quantitative Kenntnis der Zersetzung des Ozons in der Anlage von Bedeutung. Ferner müssen Leck- und Ausgasrate minimiert werden und ihre Zahlenwerte bekannt sein. Durch Lecken und Ausgasen bedingte Druckänderungen im Gesamtsystem beliefen sich bei von der An­ melderin durchgeführten Messungen auf ca. 0,002 mbar/min bzw. 0,003 mbar/min. Erforderlichenfalls müssen die gemessenen Drücke unter Verwendung dieser Werte korrigiert werden. Die bei den Versuchen der Anmelderin benutzten Ozondrücke lagen zwischen 4 und 10 mbar.To determine the initial ozone pressure in tank 2 and to check the conditioning, the quantitative knowledge of the decomposition of the ozone in the system is important. Furthermore, leakage and outgassing rates must be minimized and their numerical values must be known. Pressure changes in the overall system due to leakage and outgassing amounted to approx. 0.002 mbar / min and 0.003 mbar / min, respectively, in the measurements carried out by the applicant. If necessary, the measured pressures must be corrected using these values. The ozone pressures used in the applicant's experiments were between 4 and 10 mbar.

Nach mehreren Verdampfungs/Kondensationszyklen hatte sich nach Ausgasen Wasser im Ozon angereichert und die Messung des Druckes pa wurde schwierig. Der Druck fällt nach der Erwärmung der Kühlfalle 15 aufgrund der Adsorption von Wasser an den Wänden der Kühlfalle 15 schnell wieder ab.After several evaporation / condensation cycles, water in the ozone had accumulated after outgassing and the measurement of the pressure p a became difficult. The pressure drops rapidly after the cold trap 15 is heated due to the adsorption of water on the walls of the cold trap 15 .

Das Kondensieren des Ozons erfordert einige Zeit, da das Ozon durch den Sauerstoff in der Anlage zur Kühlfalle 15 diffundie­ ren muß. Je niedriger der Sauerstoffdruck ist, desto schneller erfolgt die Kondensation. Bei Sauerstoff-Restdrucken unterhalb 0,1 mbar war in der Anlage der Anmelderin eine Zeit von 3 min bis zur Konstanz des Druckes, (so daß kein Ozon mehr in der Gasphase vorhanden war), innerhalb der Meßunsicherheit ausrei­ chend. Um systematische Fehler bei der Druckmessung von Sauer­ stoff zu minimieren, sollte die Eintauchtiefe der Kühlfalle 14 in dem flüssigen Stickstoff minimal sein. Ein Berechnen der Teilchenzahldichte aus dem Druck nach der allgemeinen Gasglei­ chung setzt eine konstante Temperatur im gesamten Volumen vor­ aus. Bei geringer Eintauchtiefe ist der Volumenanteil des Ga­ ses bei vom Rest der Anlage abweichender Temperatur vernach­ lässigbar. Eine Zersetzung von Ozon im kondensierten Zustand wurde hierbei nicht beobachtet. Ansonsten hätte der Druck ste­ tig ansteigen müssen. Der Partialdruck von 0,002 mbar des Ozons bei 77 K ist für die Messung des Sauerstoffdruckes ver­ nachlässigbar.The condensation of the ozone takes some time, since the ozone must diffuse through the oxygen in the system to the cold trap 15 . The lower the oxygen pressure, the faster the condensation takes place. At residual oxygen pressures below 0.1 mbar, a time of 3 minutes to constant pressure (so that ozone was no longer present in the gas phase) was sufficient within the measurement uncertainty in the applicant's system. In order to minimize systematic errors in the pressure measurement of oxygen, the immersion depth of the cold trap 14 in the liquid nitrogen should be minimal. Calculating the particle number density from the pressure according to the general gas equation presupposes a constant temperature in the entire volume. With a low immersion depth, the volume fraction of the gas is negligible when the temperature differs from the rest of the system. No decomposition of ozone in the condensed state was observed. Otherwise the pressure should have risen steadily. The partial pressure of 0.002 mbar of the ozone at 77 K is negligible for the measurement of the oxygen pressure.

Zu beachten ist, daß bedingt durch den endlichen Dampfdruck des Ozons, bei längerem Pumpen auch Ozon entfernt wird, und dadurch systematische Fehler entstehen. Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß der Sauerstoff im System zunächst bei geschlos­ sener Kühlfalle 15 abgepumpt und anschließend nach Öffnen der Kühlfalle 15 der verbleibende Sauerstoff schnell entfernt wird.It should be noted that due to the finite vapor pressure of the ozone, ozone is also removed when pumping for a long time, and systematic errors occur. This can be avoided by first pumping out the oxygen in the system when the cold trap 15 is closed and then quickly removing the remaining oxygen after opening the cold trap 15 .

Die Mengen an zersetztem Ozon und durch Zersetzung entstande­ nem Sauerstoff sind durch die Stöchiometrie auffolgende Weise verknüpft: 2 O₃ ⇒ 3 O₂ d. h. aus zwei zersetzten Teilen Ozon entstehen 3 Teile Sauerstoff.
Damit gilt
The amounts of decomposed ozone and oxygen produced by decomposition are linked by the stoichiometry in the following way: 2 O₃ ⇒ 3 O₂ ie 3 parts of oxygen are formed from two decomposed parts of ozone.
So that applies

pa = po3a + po2a = po₃ (1 - z₁) + po₃ (1.5z₁) = po₃ (1 + 0.5z₁) (3)p a = po 3a + po 2a = po₃ (1 - z₁) + po₃ (1.5z₁) = po₃ (1 + 0.5z₁) (3)

p′a = p′o3a = p′o2a = p′o₃ (1 - z′₁) + p′o₃ (1.5z′₁) = p′o₃ (1 + 0.5z′₁) (4)p ′ a = p′o 3a = p′o 2a = p′o₃ (1 - z′₁) + p′o₃ (1.5z′₁) = p′o₃ (1 + 0.5z′₁) (4)

wobei
pa der Druck nach dem Auftauen beim Teilschritt a,
po3a = po₃ (1 - z₁) der Ozonpartialdruck des Druckes pa,
po2a = po₃ (0,5 z₁) der Sauerstoffpartialdruck des Druckes pa,
po₃ der der flüssigen Ozonmenge entsprechende Druck und
z₁ (0 z₁ 1) der Zersetzungsgrad beim Schritt a sind.
in which
p a is the pressure after thawing in step a,
po 3a = po₃ (1 - z₁) the ozone partial pressure p a ,
po 2a = po₃ (0.5 z₁) the oxygen partial pressure of the pressure p a ,
po₃ the pressure corresponding to the amount of liquid ozone and
z₁ (0 z₁ 1) are the degree of decomposition in step a.

Vorstehend beziehen sich die gestrichenen Größen ebenfalls wieder auf den jeweils nachfolgenden Zyklus.The deleted sizes also apply above back to the following cycle.

Aus den Gleichungen (3) und (4) ist zu ersehen, daß sich die Zer­ setzung von gasförmigem Ozon in einem abgeschlossenen Volumen anhand der Zunahme des Gesamtdrucks quantitativ verfolgen läßt. Die Bestimmung des Zersetzungsgrades aus dieser Druckzu­ nahme im gesamten System setzt voraus, daß nach Aufwärmen der Kühlfalle 15 (Schritt a) reines Ozon vorliegt und Ozon sich nur dann zersetzt, wenn es sich in der Gasphase befindet. Al­ lerdings kann sich Ozon schon beim Durchströmen der Zuleitun­ gen zwischen der Kühlfalle 15 und dem Vakuumsystem 1 sowie während der Erwärmung der Kühlfalle 15 in der Gasphase zerset­ zen, wenn trotz vollständiger Verdampfung des Ozons durch nicht vollständige Erwärmung bedingt noch keine Druckablesung möglich ist. Daher wurden vollständige Verdampfungs/Kondensa­ tionszyklen ausgeführt und der Zersetzungsgrad z zwischen zwei Zyklen nach folgender Gleichung (5) ermittelt:From equations (3) and (4) it can be seen that the decomposition of gaseous ozone in a closed volume can be followed quantitatively on the basis of the increase in the total pressure. The determination of the degree of decomposition from this pressure increase in the entire system presupposes that after warming up the cold trap 15 (step a) pure ozone is present and ozone is only decomposed if it is in the gas phase. However, ozone can decompose as soon as it flows through the supply lines between the cold trap 15 and the vacuum system 1 and during the heating of the cold trap 15 in the gas phase if, despite complete evaporation of the ozone due to incomplete heating, no pressure reading is yet possible. Therefore, complete evaporation / condensation cycles were carried out and the degree of decomposition z between two cycles was determined according to the following equation (5):

Wenn das Vakuumsystem 1 und der Behälter 2 konditioniert sind, ändern sich die Zersetzungsgrade bei aufeinanderfolgen­ den Zyklen nicht mehr (z₁ = z′₁) und es folgtIf the vacuum system 1 and the container 2 are conditioned, the degrees of decomposition do not change in successive cycles (z₁ = z'₁) and it follows

Der Zersetzungsgrad zwischen zwei Zyklen läßt sich auch aus dem Sauerstoffdruck p₀ berechnen:The degree of decomposition between two cycles can also be determined calculate the oxygen pressure p₀:

Die Näherung ist zulässig, da der Zersetzungsgrad z₁ für ein konditioniertes Vakuumsystem und den Behälter nicht größer als ein Prozent (1%) ist und der dadurch bedingte systematische Fehler des Zersetzungsgrades z gegenüber anderen Fehlerquellen vernachlässigbar ist. The approximation is permissible since the degree of decomposition z 1 for a conditioned vacuum system and the container no larger than is one percent (1%) and the resulting systematic Degradation degree z errors compared to other sources of error is negligible.  

Die Zersetzungsgrade geben die mittlere Zersetzung im Gesamt­ volumen an, das aus dem Vakuumsystem 1 und dem Behälter 2 ge­ bildet ist. In Bereichen mit einem kleinen Volumen/Oberflä­ chen-Verhältnis, wie beispielsweise bei Rohrleitungen oder bei Metallflächen, sind lokal höhere Zersetzungsgrade zu erwarten. Ist die Konditionierung erfolgt, so sollten die nach Gleichungen (6) und (7) errechneten Zersetzungsgrade gleich sein und sich für aufeinanderfolgende Zyklen nicht ändern. Sobald Überein­ stimmung erreicht ist, sollte zur Berechnung des mittleren Zersetzungsgrades die Methode nach Gleichung (7) angewendet werden, weil die Methode nach Gleichung (6) auf der Differenzbildung zweier ähnlicher Drücke beruht und damit anfälliger für systematische Fehler ist, die beispielsweise auf Temperaturänderung, Ausga­ sen u.ä. zurückzuführen sind.The degrees of decomposition indicate the average decomposition in the total volume that is formed from the vacuum system 1 and the container 2 . In areas with a small volume / surface area ratio, such as in pipelines or metal surfaces, locally higher degrees of decomposition are to be expected. Once conditioning has taken place, the degrees of decomposition calculated according to equations (6) and (7) should be the same and should not change for successive cycles. As soon as agreement is reached, the method according to equation (7) should be used to calculate the average degree of decomposition, because the method according to equation (6) is based on the difference between two similar pressures and is therefore more susceptible to systematic errors, such as temperature changes, Outputs etc. are due.

Die Zeit für einen kompletten Zyklus im Vakuumsystem 1 und Behälter 2 der Anmelderin betrug etwa 5 min. Bei erfolgter Vorkonditionierung bzw. einer Konditionierung, die nicht län­ ger als 24 h zurücklag, waren etwa ein bis zwei direkt aufein­ anderfolgende Zyklen zur Konditionierung erforderlich. Die be­ obachteten Zersetzungsgrade z lagen im Bereich von 0,3% < z < 0,8%. Die Übereinstimmung der nach beiden Methoden entspre­ chend den Gleichungen (6) und (7) ermittelten Zersetzungsgrade war besser als 10%. Damit ist die Bestimmung des Ozonpartial­ druckes mit der angestrebten Genauigkeit von 1% gewährleistet. Die Übereinstimmung der nach beiden Methoden errechneten Zer­ setzungsgrade zeigt, daß die Anwendbarkeit der Gleichungen (6) und (7) gewährleistet ist und die mittlere Teilchenzahldichte im Vakuumsystem 1 und Behälter 2 bestimmt werden kann.The time for a complete cycle in the applicant's vacuum system 1 and container 2 was about 5 minutes. When preconditioning was carried out or a conditioning was carried out not more than 24 hours ago, about one or two successive cycles for conditioning were required. The observed degrees of decomposition z were in the range of 0.3% <z <0.8%. The agreement of the degrees of decomposition determined according to equations (6) and (7) by both methods was better than 10%. This ensures the determination of the ozone partial pressure with the desired accuracy of 1%. The agreement of the degrees of decomposition calculated by both methods shows that the applicability of equations (6) and (7) is guaranteed and the average particle number density in the vacuum system 1 and container 2 can be determined.

Systematische FehlerquellenSystematic sources of error

Der beim Schritt b gemessene Druck p₀ ist systematisch zu niedrig, da ein Teil der Anlage eine tiefere Temperatur be­ sitzt und ferner Sauerstoff an kalten Glasoberflächen gering­ fügig adsorbiert wird. Anhand der Übereinstimmung der Zerset­ zungsgrade wurde verifiziert, daß dieser Fehler für die gefor­ derte Genauigkeit nicht von Bedeutung war. Ferner kann ausge­ schlossen werden, daß Ozon ohne Bildung von stöchiometrischen Mengen an Sauerstoff an Oberflächen reagiert, wenn beispiels­ weise ein Sauerstoffatom in der Oberfläche bei der Reaktion eines Ozonmoleküls eingebaut wird. In diesem Fall wäre der Zersetzungsgrad nach Gleichung (7) zu klein.The pressure p₀ measured in step b is systematically too low because part of the system is at a lower temperature sits and also low oxygen on cold glass surfaces is readily adsorbed. Based on the match the decomposition degrees was verified that this error for the gefor accuracy was not important. Furthermore, can  be concluded that ozone without the formation of stoichiometric Amounts of surface oxygen react when, for example have an oxygen atom in the surface during the reaction of an ozone molecule is installed. In this case it would be Degree of decomposition according to equation (7) too small.

Wäre allerdings ein konstanter Anteil an Sauerstoff im Ozon gelöst, würde keine der hier beschriebenen Methoden diesen sy­ stematischen Fehler aufzeigen. Jedoch ist keinerlei Azeotrop, d. h. ein mit konstanter Zusammensetzung siedendes Gemisch, zwischen Sauerstoff und Ozon bekannt; zudem ist aufgrund der stark unterschiedlichen Dampfdrücke sowie der unterschiedli­ chen chemischen Natur der Stoffe ein Azeotrop nicht zu erwar­ ten. Die spektroskopische Validierung des Verfahrens schließt ein Azeotrop mit weniger als 99% Ozon ebenfalls aus.However, would be a constant proportion of oxygen in the ozone solved, none of the methods described here would sy point out static errors. However, is not an azeotrope, d. H. a mixture boiling with a constant composition, known between oxygen and ozone; is also due to the strongly different vapor pressures as well as the differ The chemical nature of the substances would not lead to an azeotrope The spectroscopic validation of the method closes an azeotrope with less than 99% ozone.

Bestimmung des Ozongehaltes im Behälter vor der Mischung mit einem FremdgasgemischDetermination of the ozone content in the container before mixing with a foreign gas mixture

Das nachstehend beschriebene Verfahren setzt eine unmittelbar vorangegangene Konditionierung und Charakterisierung der Anla­ ge voraus. Zur Ermittlung des Zersetzungsgrades im Behälter 2 ist folgendermaßen vorzugehen:The procedure described below requires an immediately preceding conditioning and characterization of the system. To determine the degree of decomposition in container 2 , proceed as follows:

  • a′) Verdampfen von Ozon und Bestimmen des Gesamtdruckes, Pa (siehe Schritt a) und der Temperatur des Behälters;a ′) evaporating ozone and determining the total pressure, P a (see step a) and the temperature of the container;
  • b′) Schließen des Behälters;b ′) closing the container;
  • c′) Evakuieren des Vakuumsystems;c ′) evacuating the vacuum system;
  • d′) Nach einer vorgegebenen Verweilzeit im Behälter 2 wird das Behältervolumen in das Vakuumsystem 1 bei gleichzeitigem Kondensieren des Ozons in der Kühlfalle 15 bei geschlosse­ nem Vakuumventil 12₁₀ expandiert und es wird der Sauer­ stoff pb0 nach vollständiger Kondensierung des Ozons ge­ messen (Druckkonstanz)d ') After a predetermined dwell time in the container 2 , the container volume is expanded into the vacuum system 1 with simultaneous condensation of the ozone in the cold trap 15 with the vacuum valve 12 ₁₀ closed and the oxygen p b0 is measured after complete condensation of the ozone (constant pressure )

Die Berechnung des Zersetzungsgrades erfolgt dann nach Gleichung (8):The degree of decomposition is then calculated according to  Equation (8):

mitWith

wobei mit Vb das Volumen des Behälters 2 und mit Vv das Volumen des Vakuumsystems 1 bezeichnet sind. Das Volumenverhältnis qv läßt sich durch Expansion von Gasen aus dem Behälter 2 in das vorher evakuierte Vakuumsystem 1 und durch Messen des Druckes vor und nach der Expansion auf­ grund des Boyle-Mariottschen Gesetzes ermitteln. Der Ozon- Partialdruck nach einer entsprechenden Verweilzeit im Behäl­ ter wird durch pa(1 - zb) berechnet. Die Berechnung der Teil­ chenzahldichte n von Ozon erfolgt nach der allgemeinen Glei­ chung: n = pa (1 - zb)/kT, wobei mit pa der Ozonpartialdruck, mit T die Temperatur und mit k die Boltzmann-Konstante be­ zeichnet sind. Bei Bedarf kann durch Variieren der Verweil­ zeit des Ozons im Behälter 2 eine Zersetzungs-Zeit-Kurve so­ wie die Reproduzierbarkeit ermittelt werden. Diese Kurve kann bei direkt nachfolgenden Füllungen zu Kalibrierzwecken zur Berechnung des Ozongehaltes verwendet werden.where V b denotes the volume of the container 2 and V v the volume of the vacuum system 1 . The volume ratio q v can be determined by expanding gases from the container 2 into the previously evacuated vacuum system 1 and by measuring the pressure before and after the expansion on the basis of Boyle-Mariotts law. The ozone partial pressure after a corresponding residence time in the container is calculated by p a (1 - z b ). The particle number density n of ozone is calculated according to the general equation: n = p a (1 - z b ) / kT, where p a denotes the ozone partial pressure, T the temperature and k the Boltzmann constant. If necessary, a decomposition-time curve as well as the reproducibility can be determined by varying the residence time of the ozone in the container 2 . This curve can be used for directly subsequent fillings for calibration purposes to calculate the ozone content.

Da sich der Behälter 2 und das Vakuumsystem 1 sowohl bezüg­ lich der Oberflächen/Volumen-Verhältnisse als der Materialien unterscheiden, sind auch unterschiedlicher Zersetzungsgrade zu erwarten. Es soll jedoch der Ozongehalt im Behälter 2 be­ stimmt werden. Daher ist der Zersetzungsgrad in dem vom Va­ kuumsystem 1 abgetrennten Behälter relevant, welcher nach dem vorstehend geschilderten Verfahren gesondert bestimmt werden muß. Durch Variieren der Zeit zwischen den Schritten b′ und d′ läßt sich der zeitliche Verlauf der Zersetzung im Behälter 2 verfolgen.Since the container 2 and the vacuum system 1 differ both with respect to the surface / volume ratios and the materials, different degrees of decomposition can also be expected. However, the ozone content in container 2 should be determined. Therefore, the degree of decomposition in the container separated from the vacuum system 1 is relevant, which must be determined separately according to the method described above. By varying the time between steps b 'and d', the time course of the decomposition in the container 2 can be followed.

Der ermittelte Zersetzungsgrad stellt die Obergrenze der tat­ sächlichen Zersetzung dar, weil eine zusätzliche Zersetzung bei der Strömung durch die Rohrleitungsverbindung zwischen dem Behälter 2 und der Kühlfalle 15 während der Kondensation nicht ausgeschlossen werden kann. Im ungünstigsten Fall, bei welchem nur eine Zersetzung beim Strömen und keine Zersetzung beim Verweilen im Behälter 2 erfolgt, wäre der tatsächliche Zersetzungsgrad im Behälter 2 halb so groß. Wächst allerdings der Zersetzungsgrad mit zunehmender Verweilzeit, muß auch ei­ ne Zersetzung auftreten, wenn sich Ozon "ruhend" in der Gas­ phase befindet. Dann gilt der maximal mögliche, systematische Fehler nur für die kürzesten Verweilzeiten im Behälter 2. Von der Anmelderin wurden bei Verweilzeiten bis zu 3 min in ver­ schiedenen Behältern Zersetzungsgrade zwischen 0,2 und 0,7% ermittelt. Auch bei einem Maximalfehler der Zersetzungsgrades von 50% ist eine Genauigkeit des Ozondruckes besser als 1% gewährleistet. Für ein konditioniertes System sind die Zer­ setzungsgrade für den jeweiligen Ozondruck jederzeit reprodu­ zierbar.The determined degree of decomposition represents the upper limit of the actual decomposition, because an additional decomposition during the flow through the pipeline connection between the container 2 and the cold trap 15 cannot be ruled out during the condensation. In the worst case, in which there is only one decomposition when flowing and no decomposition when staying in container 2 , the actual degree of decomposition in container 2 would be half as large. However, if the degree of decomposition increases with increasing dwell time, a decomposition must also occur when ozone is "at rest" in the gas phase. Then the maximum possible systematic error only applies to the shortest dwell times in container 2 . Degrees of decomposition of between 0.2 and 0.7% were determined by the applicant with residence times of up to 3 minutes in different containers. Even with a maximum error in the degree of decomposition of 50%, an accuracy of the ozone pressure better than 1% is guaranteed. For a conditioned system, the degrees of decomposition for the respective ozone pressure can be reproduced at any time.

Eine direkte Verfälschung der Druckmessung vor dem Schließen des Behälters 2 durch Wasser, welches durch Ausgasen in die Gasphase und zusammen mit Ozon in die Kühlfalle 15 gelangt, wurde nicht beobachtet; dies wurde durch spektroskopisches Bestimmen des Wassergehaltes im Behälter 2, welcher in diesem Fall eine Küvette war, sichergestellt. Diese Beobachtung kann dadurch begründet werden, daß entsprechend den Dampfdrücken beim Erwärmen der Kühlfalle 15 zunächst Ozon und dann Wasser verdampft. Dadurch reichert sich das gasförmige Wasser zu­ nächst in der Kühlfalle 15 an. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist zu klein, als daß nennenswerte Mengen an Wasser in den Behälter 2 gelangen können.A direct falsification of the pressure measurement before the container 2 was closed by water, which gets into the gas phase due to outgassing and together with ozone in the cold trap 15 , was not observed; this was ensured by spectroscopic determination of the water content in container 2 , which in this case was a cuvette. This observation can be justified by the fact that first ozone and then water evaporate when the cold trap 15 is heated in accordance with the vapor pressures. As a result, the gaseous water first accumulates in the cold trap 15 . The rate of diffusion is too low to allow appreciable amounts of water to get into the container 2 .

Mischung mit Fremdgasen und Bestimmung der Änderung des Ozon­ gehaltes nach der MischungMixing with foreign gases and determining the change in ozone content after mixing

Zur Mischung mit Fremdgasen und zur Bestimmung der Änderung des Gasgehaltes nach der Mischung muß der Behälter 2 eine Kü­ vette mit entsprechenden Fenstern sein. Zur Herstellung von Ozonmischungen mit anderen Gasen muß die Anlage entsprechend den vorstehend angeführten Angaben konditioniert und charak­ terisiert sein; ebenfalls muß der Zersetzungsgrad zb in der Küvette zum Zeitpunkt des Zusatzes des Gasgemisches bekannt sein. Die Füllung mit dem Ozon und dem Gasgemisch sollte mög­ lichst schnell auf die Bestimmung des Zersetzungsgrades zb folgen. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Spektrometer in einem für Ozon geeigneten Spektralbereich benötigt, dessen Auflösung so hoch ist, daß die spektrale Signatur nur unwe­ sentlich verfälscht wird.To mix with foreign gases and to determine the change in gas content after the mixing, the container 2 must be a cuvette with appropriate windows. To produce ozone mixtures with other gases, the system must be conditioned and characterized in accordance with the information given above; the degree of decomposition z b in the cuvette must also be known at the time the gas mixture is added. The filling with the ozone and the gas mixture should follow the determination of the degree of decomposition z b as quickly as possible. To carry out the method, a spectrometer in a spectral range suitable for ozone is required, the resolution of which is so high that the spectral signature is only slightly falsified.

Hier wird folgende Methode angewandt:The following method is used here:

  • a′′) Zuerst wird die Küvette mit Ozon bis auf den gewünschten Druck pa nach der vorstehend beschriebenen Prozedur ge­ füllt und anschließend geschlossen. Der Ozongehalt vor der Zugabe des Gasgemisches läßt sich aus dem Druck pa und dem vorher bestimmten Zersetzungsgrad zb zu ermit­ teln.a '') First, the cuvette is filled with ozone to the desired pressure p a according to the procedure described above and then closed. The ozone content before the addition of the gas mixture can be determined from the pressure p a and the previously determined degree of decomposition z b .
  • b′′) Anschließend wird ein Absorptionsspektrum des Ozons in der Küvette gemessen.b ′ ′) Then an absorption spectrum of the ozone in the cuvette measured.
  • c′′) Hierauf wird ein an das Vakuumsystem 1 angeschlossenes Reservoirvolumen mit dem gewünschten Gasgemisch gefüllt.c '') Then a reservoir volume connected to the vacuum system 1 is filled with the desired gas mixture.
  • d′′) Das Gasgemisch wird zuerst in das Vakuumsystem 1 und an­ schließend in die Küvette expandiert. Hierbei muß der Druck des Gasgemisches größer als der Ozondruck sein.d '') The gas mixture is first expanded into the vacuum system 1 and then into the cuvette. The pressure of the gas mixture must be greater than the ozone pressure.
  • e′′) Die genaue Druckmessung erfolgt, wenn ein Minimum des Druckes erreicht ist; anschließend wird die Küvette vom Vakuumsystem 1 abgetrennt.e ′ ′) The exact pressure measurement takes place when a minimum of the pressure is reached; the cuvette is then separated from the vacuum system 1 .
  • f′′) Hierauf werden Absorptionsspektren des Ozons in der Kü­ vette in den erforderlichen zeitlichen Intervallen ge­ messen.f ′ ′) Then there are absorption spectra of the ozone in the kitchen vette in the required time intervals measure up.
  • g′′) α) Falls relative Linienstärken aus den Spektren mit ent­ sprechenden Auswerteprogrammen gewonnen werden können, ist die Änderung des Ozongehaltes durch die prozentua­ le Änderung dieser Werte gegeben.g ′ ′) α) If relative line widths from the spectra with ent speaking evaluation programs can be obtained, is the percentage change in the ozone content le change of these values given.
  • β) Falls nur relative Absorptionskoeffizienten zur Verfü­ gung stehen, entspricht deren prozentuale Änderung der des Ozongehaltes erst nach Zugabe des Gasgemisches.β) If only relative absorption coefficients are available change, their percentage change corresponds to of the ozone content only after adding the gas mixture.

Aussagen über eine eventuelle Änderung des Ozongehal­ tes während der Zugabe des Gasgemisches können zusätz­ lich dann erhalten werden, wenn,Statements about a possible change in the ozone content tes during the addition of the gas mixture can additional be obtained if

  • I. die Absorptionskoeffizienten von Fremdgasruck un­ abhängig sind, oderI. the absorption coefficient of extraneous gas pressure un are dependent, or
  • II. die Absorptionskoeffizienten mit der entsprechen­ den Genauigkeit mit Hilfe einer "line by line" Rechnung aus spektroskopischen Parametern model­ liert werden können oderII. Correspond to the absorption coefficients the accuracy with the help of a "line by line" Calculation from spectroscopic parameters model can be liert or
  • III. das Integral über die relativen Absorptionskoeffi­ zienten keine signifikanten Beiträge durch Fremd­ moleküle enthält und sich die Integrationsgrenzen so wählen lassen, daß keine signifikante Verfäl­ schung des Integrals durch die Zugabe des Gasge­ misches auftritt.III. the integral over the relative absorption coefficient do not make significant contributions from third parties contains molecules and the integration limits so choose that no significant falsification integral by adding the gas mixed occurs.

Im Falle I. ist die Änderung des Ozongehaltes propor­ tional der Änderung des Absorptionskoeffizienten.In case I. the change in ozone content is proportional tional of the change in the absorption coefficient.

Im Falle II. ist die Änderung des Ozongehaltes propor­ tional der Änderung der im Modell verwendeten Teil­ chenzahldichten für Ozon.In case II. The change in ozone content is proportional tional of changing the part used in the model number densities for ozone.

Im Falle III. ist die Änderung des Ozongehaltes pro­ portional der Änderung des Integrals über die relati­ ven Absorptionskoeffizienten.In case III. is the change in ozone content per proportional to the change of the integral over the relati ven absorption coefficients.

Zum Bestimmen der Änderung des Ozongehaltes nach der Mischung mit Fremdgasen ist die Kenntnis des Zersetzungsverhaltens des reinen Ozons in der Küvette nicht ausreichend, um die Änderung des Ozongehaltes während und nach der Zugabe von Fremdgasen abzuschätzen. Bei der Zugabe von Fremdgas kann durch Turbulen­ zen und dem damit verbundenen besseren Transport eine vermehr­ te Zersetzung an der Oberfläche stattfinden. Das Zersetzungs­ verhalten in Gegenwart von Fremdgasen kann sich drastisch von dem des fast reinen Ozons unterscheiden, was durch unter­ schiedliche Diffusionskoeffizienten und eine fremdgasbedingte Änderung der Oberflächen sowie bei bestimmten Fremdgasen, wie beispielsweise bei Stickstoffmonoxid (NO), durch chemische Re­ aktion hervorgerufen werden kann.To determine the change in ozone content after mixing with foreign gases is the knowledge of the decomposition behavior of the Pure ozone in the cuvette is insufficient to make the change the ozone content during and after the addition of foreign gases to estimate. When adding extraneous gas can be caused by turbulence zen and the associated better transport a more decomposition take place on the surface. The decomposition behavior in the presence of extraneous gases can drastically change distinguish that of almost pure ozone, what by under different diffusion coefficients and one caused by extraneous gas Change of surfaces as well as certain foreign gases, such as  for example with nitrogen monoxide (NO), by chemical re action can be caused.

Die vorstehend beschriebene Methode zur Bestimmung des Zer­ setzungsgrades in der Küvette kann bei Fremdgaszusatz nicht angewandt werden, weil die vollständige Kondensation des Ozons aufgrund der langsamen Diffusion durch das Fremdgas eine zu lange Zeit in Anspruch nimmt und der Zeitpunkt der vollständi­ gen Kondensation durch systematische Fehlerquellen, wie Leck- und Ausgasrate, nicht bestimmt werden kann. Selbst die Kennt­ nis des Ozongehaltes nach Zugabe des Fremdgases kann unzurei­ chend sein, wenn bei der Gasmischung Inhomogenitäten auftre­ ten. In diesem Fall ist die Eignung des Küvetteninhalts für die Kalibrierung von Geräten mit punktueller Messung in Frage gestellt.The method for determining the Zer The degree of settlement in the cuvette cannot be added when extraneous gas is added be applied because the complete condensation of the ozone due to the slow diffusion through the foreign gas takes a long time and the time of the complete condensation from systematic sources of error, such as leakage and outgassing rate cannot be determined. Even the knows The ozone content after adding the foreign gas can be insufficient be appropriate if inhomogeneities occur in the gas mixture In this case, the suitability of the cell contents for the calibration of devices with selective measurement in question posed.

Jedoch kann auf spektroskopische Verfahren zurückgegriffen werden, um die Änderung des Ozongehaltes während und nach der Zugabe von Fremdgasen zu verfolgen. Inhomogenitäten in der Mi­ schung können allerdings dadurch nur bedingt ausgeschlossen werden, da bei der Messung eine Mittelung über das Volumen des Meßstrahls in der Küvette stattfindet. Hierzu eignen sich Spektralbereiche mit intensiven spektroskopischen Übergängen: fernes Infrarot (FIR) (10 bis 150 cm-1 mit reinen Rotationsü­ bergängen), mittleres Infrarot (MIR) (580 bis 800 cm-1, eine Fundamentalschwingungsbande ν₂, 980 bis 1080 cm-1, Fundamental­ schwingungsbanden ν₁, ν₃), UV (175 bis 240 nm mit elektronischem Übergang). Im fernen und mittleren Infrarot kann bei nicht zu hohem Fremdgasdruck die Rotationsstruktur aufgelöst werden, so daß relative Linienstärken individueller Übergänge ermittelt werden können. Ansonsten können relative Absorptionskoeffi­ zienten gemessen werden. Im fernen und mittleren Infrarot sind die Absorptionskoeffizienten stark vom Druck des Fremdgas es abhängig, während im UV-Bereich aufgrund der großen Doppler- Linienbreite und der großen Zahl der Übergänge der Fremdgas­ einfluß gering ist. However, spectroscopic methods can be used to monitor the change in ozone content during and after the addition of foreign gases. However, inhomogeneities in the mixture can only be ruled out to a limited extent, since an averaging over the volume of the measuring beam takes place in the cuvette during the measurement. Spectral ranges with intensive spectroscopic transitions are suitable for this: far infrared (FIR) (10 to 150 cm -1 with pure rotation transitions), medium infrared (MIR) (580 to 800 cm -1 , a fundamental vibration band ν₂, 980 to 1080 cm -1 , Fundamental vibration bands ν₁, ν₃), UV (175 to 240 nm with electronic transition). In the far and middle infrared, if the external gas pressure is not too high, the rotation structure can be resolved so that relative line widths of individual transitions can be determined. Otherwise, relative absorption coefficients can be measured. In the far and middle infrared, the absorption coefficients are strongly dependent on the pressure of the foreign gas, while in the UV range the influence of the foreign gas is low due to the large Doppler line width and the large number of transitions.

Das spektroskopische Verfahren wurde von der Anmelderin so­ wohl im FIR als auch im MIR angewendet, wobei im FIR bei Ozondrücken um 8 mbar und Stickstoffdrücken zwischen 20 und 40 mbar relative Linienstärken reiner Rotationsübergänge verwen­ det wurden. Im MIR wurden bei Ozondrücken von 4 bis 8 mbar und Fremdgasdrücken von 750 bis 950 mbar die Änderung des Ozonge­ haltes nach Zugabe von Stickstoff, Sauerstoff oder Luft durch relative Absorptionskoeffizienten bestimmt. Bei der Fremdgas­ zugabe wurde beobachtet, daß nach Erreichen eines Druckmini­ mums bei Expansion des Fremdgases in die Küvette der Druck um ca. 10 mbar (bei einem Gesamtdruck von 900 mbar) anstieg. Gleichzeitig stieg die Temperatur der thermisch isolierten Kü­ vette um 0,1 K. Die Temperaturänderung kommt durch adiabati­ sche Kompression und Erwärmung des Gases in der Küvette und anschließender Erwärmung der Küvette zustande. Das Gas im Va­ kuumsystem und im Reservoir kühlt sich entsprechend ab, wobei die Temperaturänderung, bedingt durch die deutlich größere Menge im größeren Volumen des Vakuumsystems und des Reservoirs geringer ist. Durch den höheren Temperaturgradienten der Kü­ vette und dessen Umgebung ist dort der Wärmefluß entsprechend größer. Dadurch nimmt die mittlere Temperatur und damit der Druck des Gases zunächst ab. Der nachfolgende langsamere Tem­ peraturausgleich mit der Umgebung führt zum anschließenden Druckanstieg. Durch die schnelle Temperaturangleichung in der Küvette führt das Schließen der Zelle und die Druckmessung im Druckminimum zu keinem systematischen Fehler des Gesamtdrucks.The spectroscopic method was so by the applicant probably used in the FIR as well as in the MIR, whereby in the FIR at Ozone pressures around 8 mbar and nitrogen pressures between 20 and 40 mbar use relative line widths of pure rotation transitions were detected. In the MIR, ozone pressures of 4 to 8 mbar and Foreign gas pressures from 750 to 950 mbar change the ozone hold out after adding nitrogen, oxygen or air relative absorption coefficient determined. At the foreign gas It was observed that after reaching a pressure min mums the pressure when the foreign gas expands into the cuvette approx. 10 mbar (at a total pressure of 900 mbar). At the same time, the temperature of the thermally insulated kitchen rose vette by 0.1 K. The temperature change comes from adiabati compression and heating of the gas in the cuvette and subsequent heating of the cuvette. The gas in the Va kum system and in the reservoir cools accordingly, whereby the change in temperature due to the much larger one Quantity in the larger volume of the vacuum system and the reservoir is less. Due to the higher temperature gradient of the Kü vette and its surroundings, the heat flow is corresponding there greater. As a result, the average temperature and thus the Pressure of the gas initially. The subsequent slower tem temperature compensation with the environment leads to the subsequent Pressure increase. Due to the rapid temperature adjustment in the The cell closes and the pressure is measured in the cell Pressure minimum for no systematic error of the total pressure.

Validierung der Verfahren zur Bestimmung des OzongehaltesValidation of the procedures for determining the ozone content

Zur Validierung der Verfahren in Verbindung mit einer Bestim­ mung des Ozongehaltes wurden Linienstärken reiner Rotations­ übergänge im fernen Infrarot bei Ozondrücken um 8 mbar und Stickstoffdrücken zwischen 20 und 40 mbar gemessen. Theoreti­ sche Linienstärken können auf der Basis von quantenmechani­ schen Rechnungen und dem experimentell bestimmten, hochgenauen permanenten elektrischen Dipol-Moment des Ozons berechnet wer­ den. (K.M. Mack und J.S. Muenter, J.Chem.Phys. 66, S. 5278 (1977)). Die experimentellen Linienstärken wurden aus Spektren ermittelt, die mit einem hochauflösenden Fourier-Transform- Spektrometer gemessen wurden. Die photometrische Genauigkeit des Spektrometers und die Genauigkeit des Auswerteverfahrens wurden durch Messen der Linienstärken des stabilen Moleküls Kohlenmonoxid und durch Vergleich mit theoretischen Werten si­ chergestellt. Die Übereinstimmung von theoretischen und expe­ rimentellen Linienstärken innerhalb 1% im Mittel validiert so­ wohl die Verfahren zur Ermittlung des Zersetzungsgrades im Ge­ samtsystem und der Küvette nach dem Einfüllen von Ozon als auch das spektroskopische Verfahren zur Ermittlung des zeitli­ chen Verlaufs des Ozongehaltes während und nach der Zugabe des Fremdgases.To validate the procedures in connection with a Bestim The ozone content became line widths of pure rotation far infrared transitions at ozone pressures of 8 mbar and Nitrogen pressures measured between 20 and 40 mbar. Theoreti Line thicknesses can be based on quantum mechanics calculations and the experimentally determined, highly precise permanent electrical dipole moment of ozone is calculated who the. (K.M. Mack and J.S. Muenter, J.Chem.Phys. 66, p. 5278  (1977)). The experimental line weights were derived from spectra determined with a high-resolution Fourier transform Spectrometers were measured. The photometric accuracy of the spectrometer and the accuracy of the evaluation process were measured by measuring the line thickness of the stable molecule Carbon monoxide and by comparison with theoretical values si made. The agreement of theoretical and expe rimental line widths within 1% are validated on average probably the method for determining the degree of decomposition in Ge entire system and the cuvette after filling in ozone as also the spectroscopic method for determining the temporal Chen course of the ozone content during and after the addition of Foreign gas.

Druckbereich des Ozons und des FremdgasesPressure range of the ozone and the foreign gas

Das Verfahren wurde bisher im Bereich von 4 bis ca. 14 mbar angewandt; es läßt sich jedoch auch problemlos bei Drücken zwischen 1 und 40 mbar anwenden. Bei sehr kleinen Drücken un­ terhalb 1 mbar muß beachtet werden, daß Ausgas und Leckraten dann eine größere systematische Fehlerquelle darstellen und ferner der Zersetzungsgrad unter Unständen größer sein kann. Hier sollte daher von einer größeren Ozonmenge ausgegangen werden und durch mehrfaches Expandieren aus der Küvette sollte bei gleichzeitiger spektroskopischer Messung der Anfangsdruck eingestellt werden. Ozongehalte im bar-Bereich lassen sich auch mit Hilfe eines Sekundärstandards (d. h. Linienstärken, Absorptionskoeffizienten) unter Verwendung eines Spektrometers mit einer entsprechend hohen, photometrischen Genauigkeit spektroskopisch bestimmen. Ozondrücke oberhalb 40 mbar lassen sich auch erreichen, wobei allerdings die Explosionsgefahr bei Herstellung größerer Mengen an reinem flüssigen Ozon steigt.The process has so far been in the range from 4 to approximately 14 mbar applied; however, it can also be easily applied at pressures use between 1 and 40 mbar. At very small pressures below 1 mbar it must be noted that outgassing and leak rates then represent a larger systematic source of error and furthermore, the degree of decomposition may be greater under certain circumstances. A larger amount of ozone should therefore be assumed here and should be expanded from the cuvette several times with simultaneous spectroscopic measurement of the initial pressure can be set. Ozone levels in the bar range can be also with the help of a secondary standard (i.e. line weights, Absorption coefficient) using a spectrometer with a correspondingly high, photometric accuracy determine spectroscopically. Leave ozone pressures above 40 mbar also reach themselves, although the risk of explosion at Production of larger amounts of pure liquid ozone increases.

Das Verfahren wurde bislang für Fremdgasdrücke im Bereich von 20 bis 40 mbar getestet. Die Untergrenze für den Fremdgasdruck ist prinzipiell durch den Ozondruck gegeben; zu höheren Drücken hin sind 100 mbar problemlos realisierbar. Eine Aus­ dehnung des Druckbereichs auf 1000 mbar kann jedoch aufgrund der deutlichen Vergrößerung der Druckverbreiterungs-Linien­ breite problematisch sein. Es entstehen insbesondere im FIR- und MIR-Bereich nicht-aufgelöste Spektren, welche das Bestim­ men der relativen Linienstärken einzelner Übergänge erschwe­ ren, so daß sich gegebenenfalls nur relative Absorptionskoef­ fizienten ermitteln lassen.The process has so far been used for extraneous gas pressures in the range of Tested 20 to 40 mbar. The lower limit for the extraneous gas pressure is principally given by the ozone pressure; to higher Pressures down to 100 mbar can be easily achieved. An out  However, the pressure range can expand to 1000 mbar the clear enlargement of the pressure broadening lines wide be problematic. In the FIR- and MIR range unresolved spectra, which the determ relative line widths of individual transitions ren, so that there is possibly only relative Absorptionskoef efficient determination.

Falls sich die Temperatur der Küvette von der Temperatur des Vakuumsystems 1 deutlich unterscheidet, muß zur Ermittlung des Zersetzungsgrades in der Küvette Gleichung (7) modifiziert wer­ den, um entsprechend der allgemeinen Gasgleichung die Änderung der Teilchenzahldichte mit der Temperatur zu berücksichtigen.If the temperature of the cuvette differs significantly from the temperature of the vacuum system 1 , equation (7) must be modified to determine the degree of decomposition in the cuvette to take into account the change in particle number density with temperature in accordance with the general gas equation.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines definierten Ozon-Fremdgas- Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbestandteile der Vorrichtung ein Vakuumsystem (1) und ein geschlossener Behälter (2) mit einem ihm zugeordneten Temperatursensor (22) sind,
wobei in dem Vakuumsystem (1)
eine Vakuumpumpe (10) über ein Vakuumventil (12₁) mit einer ersten Kühlfalle (13) verbunden ist, welche über ein Vakuum­ ventil (122) mit einer Hauptrohrleitung (19) in Verbindung steht,
zwischen der Pumpe (10) und dem Vakuumventil (12₁) eine erste Umwegleitung (19₁₀) abzweigt, die über ein weiteres Vakuum­ ventil (12₃) wieder an die Hauptrohrleitung (19) angeschlos­ sen ist,
Druckaufnehmer (11₁, 11₂), ein Auslaß (18) über ein Vakuumven­ til (12₄) und ein Fremdgaseinlaß (17) über ein Vakuumventil (12₈) an die Hauptrohrleitung (19) angeschlossen sind, ein Ozoneinlaß (16) über ein Vakuumventil (12₅) mit dem Einlaß einer zweiten Kühlfalle (14) verbunden ist, die mit einem Mittel zur Aufbewahrung von Ozon gefüllt ist, und deren Aus­ laß über ein Vakuumventil (12₇) mit der Hauptrohrleitung (19) in Verbindung steht,
eine zweite Umwegleitung (19₁₄) den Ozoneinlaß (16) über ein Vakuumventil (12₆) direkt mit der Hauptrohrleitung (19) ver­ bindet,
der Einlaß einer dritten Kühlfalle (15) zum Kondensieren und Reinigen von Ozon über ein Vakuumventil (12₉) an der Haupt­ rohrleitung (19) angeschlossen ist, und deren Auslaß über ein Vakuumventil (12₁₁) mit einem Vakuumventil (21) des Behälters (2) verbunden ist, wobei
eine dritte Umwegleitung (19₁₅) die Hauptrohrleitung (19) über ein Vakuumventil (12₁₀) direkt mit dem dem Behälter (2) zuge­ ordneten Vakuumventil (21) verbindet.
1. Device for generating a defined mixture of ozone and foreign gas, characterized in that the main components of the device are a vacuum system ( 1 ) and a closed container ( 2 ) with a temperature sensor ( 22 ) assigned to it.
wherein in the vacuum system ( 1 )
a vacuum pump ( 10 ) is connected via a vacuum valve ( 12 ₁) to a first cold trap ( 13 ) which is connected to a main pipeline ( 19 ) via a vacuum valve ( 122 ),
between the pump (10) and the vacuum valve (12 ₁) a first bypass line, branching off (19 ₁₀) the valve (12 ₃) is connected via a further vacuum back to the main pipeline (19) is Schlos sen,
Pressure transducers ( 11 ₁, 11 ₂), an outlet ( 18 ) via a vacuum valve ( 12 ₄) and a foreign gas inlet ( 17 ) via a vacuum valve ( 12 ₈) are connected to the main pipe ( 19 ), an ozone inlet ( 16 ) a vacuum valve ( 12 ₅) is connected to the inlet of a second cold trap ( 14 ) which is filled with a means for storing ozone, and the outlet of which is connected to the main pipeline ( 19 ) via a vacuum valve ( 12 ₇),
a second detour line ( 19 ₁₄) connects the ozone inlet ( 16 ) via a vacuum valve ( 12 ₆) directly to the main pipeline ( 19 ),
the inlet of a third cold trap ( 15 ) for condensing and cleaning ozone is connected via a vacuum valve ( 12 an ) to the main pipe ( 19 ), and its outlet via a vacuum valve ( 12 ₁₁) with a vacuum valve ( 21 ) of the container ( 2 ) is connected, whereby
a third detour line ( 19 ₁₅) connects the main pipe ( 19 ) via a vacuum valve ( 12 ₁₀) directly to the container ( 2 ) assigned vacuum valve ( 21 ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitgehend Materialien mit einem minimalen Reaktionsvermögen mit Ozon verwendet sind, und daß sowohl alle eventuell ver­ wendeten Verbindungen in Form von Polyethylen-Schläuchen als auch eine Verbindungsrohrleitung von der Kühlfalle (15) zum Behälter (2) so kurz wie möglich bemessen sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that largely materials with a minimal reactivity with ozone are used, and that both all ver used connections in the form of polyethylene hoses and a connecting pipeline from the cold trap ( 15 ) to the container ( 2nd ) are as short as possible. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) im Hinblick auf ein günstiges Volu­ men/Oberflächen-Verhältnis in einfacher Weise in Quader-, Ku­ gel- oder Zylinderform ausgeführt ist und nur einen Anschluß für die Verbindung mit dem Vakuumsystem (1) aufweist, wobei das Vakuumventil (21) zur Abtrennung des Behälters (2) bezüg­ lich des Vakuumsystems (1) so nahe wie möglich am Behälter (2) angebracht ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the container ( 2 ) in terms of a favorable Volu men / surface ratio is carried out in a simple manner in cuboid, Ku gel or cylinder shape and only one connection for the connection with the vacuum system ( 1 ), the vacuum valve ( 21 ) for separating the container ( 2 ) bezüg Lich the vacuum system ( 1 ) as close as possible to the container ( 2 ) is attached. 4. Verfahren zum Bereitstellen eines definierten Ozon-Fremd­ gas-Gemisches in einem geschlossenen Behälter, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet wird, wobei
  • a) von gereinigtem, kondensiertem Ozon in der Kühlfalle ausge­ gangen wird;
  • b) das Vakuumsystem konditioniert und charakterisiert wird, und
  • c) der Ozongehalt aus einem gemessenen Druck (pa) und einem Zersetzungsgrad (zb) im Behälter (2) und der mit dem Tempera­ tursensor (22) gemessenen Temperatur (T) berechnet wird.
4. A method for providing a defined ozone-foreign gas mixture in a closed container, characterized in that a device according to one of claims 1 to 3 is used, wherein
  • a) is based on purified, condensed ozone in the cold trap;
  • b) the vacuum system is conditioned and characterized, and
  • c) the ozone content is calculated from a measured pressure (p a ) and a degree of decomposition (z b ) in the container ( 2 ) and the temperature (T) measured with the temperature sensor ( 22 ).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung und Charakterisierung im Schritt b)
  • b₁) in der Kühlfalle (15) reines Ozon verdampft, in der Kühl­ falle (15) auf Umgebungstemperatur aufgewärmt und der Gesamt­ druck (pa) gemessen wird;
  • b₂) anschließend das Ozon in der Kühlfalle (15) vollständig kondensiert wird und der Sauerstoffdruck (p₀₂) gemessen wird;
  • b₃) der Sauerstoff zunächst bei geschlossener Kühlfalle (15) abgepumpt und anschließend bei geöffneter Kühlfalle (15) der Druck bis zum Dampfdruck des Ozons bei 77 K erniedrigt wird,
  • b₄) Zyklen aus den Schritten b₁) bis b₃) kurzzeitig hinterein­ ander durchgeführt werden, bis berechnete Zersetzungsgrade innerhalb von 10% gleich sind und bei aufeinanderfolgenden Zyklen gleich bleiben.
5. The method according to claim 4, characterized in that for conditioning and characterization in step b)
  • b₁) is evaporated (15) of pure ozone in the cold trap, fall into the cooling (15) warmed to ambient temperature and the total pressure (P a) is measured;
  • b₂) then the ozone in the cold trap ( 15 ) is completely condensed and the oxygen pressure (p₀₂) is measured;
  • b₃ pumped) of oxygen initially in the closed cold trap (15) and then with an open cold trap (15) of the pressure up to the vapor pressure of ozone at 77 K is lowered,
  • b₄) Cycles from steps b₁) to b₃) are carried out briefly one after the other until calculated degrees of decomposition within 10% are the same and remain the same for successive cycles.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter (2) durch Verdampfen von in der Kühlfalle (15) kondensiertem, reinem Ozon gefüllt wird, die Kühlfalle (15) aufgewärmt und der Gesamtdruck (pa) gemessen wird;
der Behälter (2) von dem Vakuumsystem (1) getrennt wird; das Vakuumsystem (1) evakuiert wird;
nach einer bestimmten Verweilzeit das Behältervolumen unter gleichzeitiger Kondensation von Ozon in der Kühlfalle (15) in das Vakuumsystem (1) expandiert wird, und
der Sauerstoffdruck (p₀₂) unter Berücksichtigung des Volumen­ verhältnisses (qv) von Behälter (2) zu Gesamtsystem (1, 2) bestimmt und der Zersetzungsgrad (zb) im Behälter (2) berech­ net wird.
6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the container ( 2 ) is filled by evaporation of condensed in the cold trap ( 15 ), pure ozone, the cold trap ( 15 ) warmed up and the total pressure (p a ) is measured ;
the container ( 2 ) is separated from the vacuum system ( 1 ); the vacuum system ( 1 ) is evacuated;
after a certain dwell time, the container volume is expanded into the vacuum system ( 1 ) with simultaneous condensation of ozone in the cold trap ( 15 ), and
the oxygen pressure (p₀₂) taking into account the volume ratio (q v ) from container ( 2 ) to the overall system ( 1 , 2 ) is determined and the degree of decomposition (z b ) in the container ( 2 ) is calculated.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einem Gas mit definiertem Ozongehalt Fremdgas zugesetzt und der Ozongehalt während und nach dem Zusetzen des Fremdgases dadurch bestimmt wird, daß
  • k) ein Absorptionsspektrum des Ozons in dem als Küvette aus­ gebildeten Behälter (2) mit einem Spektrometer gemessen wird;
  • l) ein an das Vakuumsystem (1) angeschlossenes Reservoirvolu­ men mit dem vorgesehenen Fremdgasgemisch gefüllt wird;
  • m) das Fremdgas zuerst in das Vakuumsystem (1) und anschlie­ ßend in die Küvette expandiert wird, wobei der Fremdgasdruck größer als der Ozondruck sein muß;
  • n) nach der Druckmessung die Küvette vom Vakuumsystem (1) ab­ getrennt wird;
  • o) Absorptionsspektren des Ozons in der Küvette (2) in ent­ sprechenden zeitlichen Intervallen gemessen werden;
  • p) relative Linienstärken oder relative Absorptionskoeffizien­ ten aus den bei den Schritten k) und o) gewonnenen Absorp­ tionsspektren bestimmt werden, und hieraus die Änderung des Ozongehaltes ermittelt wird.
7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that a gas with a defined ozone content of foreign gas is added and the ozone content is determined during and after the addition of the foreign gas in that
  • k) an absorption spectrum of the ozone in the container ( 2 ) formed as a cuvette is measured with a spectrometer;
  • l) a reservoir volume connected to the vacuum system ( 1 ) is filled with the foreign gas mixture provided;
  • m) the foreign gas is first expanded into the vacuum system ( 1 ) and then into the cuvette, the foreign gas pressure having to be greater than the ozone pressure;
  • n) after the pressure measurement, the cuvette is separated from the vacuum system ( 1 );
  • o) absorption spectra of the ozone in the cuvette ( 2 ) are measured at corresponding time intervals;
  • p) relative line strengths or relative absorption coefficients are determined from the absorption spectra obtained in steps k) and o), and the change in the ozone content is determined therefrom.
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