DD261529A1 - MASS SPECTROMETRIC DEVICE FOR GAS HUMIDIFICATION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasfeuchtebestimmung mittels massenspektrometrischer Methoden und besteht aus einem drehbaren Detektor (1) mit einer axialen, evakuierten Bohrung (3), von der zwei durchgehende radiale Bohrungen (4 a und 4 b) ausgehen, der aus elektrisch nichtleitendem Material besteht, dessen Mantelflaeche (9) zum Teil grossflaechig mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist und ausserdem eine elektrisch leitende Schicht von 2 mm Breite, die als Detektionsspalt wirkt, aufweist, wobei beide Schichten miteinander nicht verbunden sind. Der Detektor (1) ist mit einem elektrisch nichtleitenden hohlen Rotationskoerper (2), dessen Radius R groesser ist als der Radius r des Detektors (1), gasdicht so verbunden, dass die radialen Bohrungen (4 a und 4 b) des Detektors (1) im evakuierten Hohlraum (7) des Rotationskoerpers (2) muenden. In den radialen Bohrungen (4 a und 4 b) sind bekannte Ionisationseinrichtungen (6 a und 6 b) und elektrische Felder (8 a und 8 b) enthalten. Somit lassen sich Gasfeuchten automatisch bestimmen und beispielsweise Trockner hinsichtlich ihres Energieaufkommens optimieren oder die Einhaltung optimaler Luftfeuchten fuer Produktionsprozesse kontrollieren. Fig. 1The invention relates to a device for determining gas moisture by means of mass spectrometric methods and consists of a rotatable detector (1) with an axial, evacuated bore (3), from the two continuous radial bores (4 a and 4 b) go out, which consists of electrically non-conductive material whose lateral surface (9) is partially covered by a large area of electrically conductive layer and also has an electrically conductive layer of 2 mm width, which acts as a detection gap, wherein both layers are not connected to each other. The detector (1) is gas-tightly connected to an electrically non-conductive hollow body (2) whose radius R is greater than the radius r of the detector (1) such that the radial bores (4 a and 4 b) of the detector (1 ) in the evacuated cavity (7) of the rotary body (2). In the radial bores (4 a and 4 b) known ionization devices (6 a and 6 b) and electric fields (8 a and 8 b) are included. Thus, gas humidities can be determined automatically and, for example, optimize dryers in terms of their energy supply or control the maintenance of optimum humidities for production processes. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte von Gasen und Ablüften unterschiedlicher Zusammensetzung mittels massenspektrometrischer Methoden.The invention relates to a device for determining the humidity of gases and Ablüften different composition by means of mass spectrometric methods.
Anwendungsgebiete der Erfindung sind demzufolge beispielsweise die Bestimmung der absoluten und/oder relativen Feuchte oder des x-Wertes von Ablüften von Trocknern, die in den unterschiedlichsten Industriezweigen Verwendung finden oder von technischen Gasen in der Chemieindustrie oder von Brenn- und Heizgasen und/oder durch automatische meteorologische Stationen.Accordingly, fields of application of the invention are, for example, the determination of the absolute and / or relative humidity or the x value of drying of dryers used in the most diverse industries or of industrial gases in the chemical industry or of combustion and hot gases and / or by automatic meteorological stations.
Es ist bekannt, daß die absolute Gasfeuchte unter Ausnutzung der Schwingungsresonanz mechanischer Resonatoren ermittelt werden kann.It is known that the absolute gas moisture can be determined by exploiting the vibration resonance of mechanical resonators.
Größere Temperaturänderungen während des Meßvorganges verursachen jedoch erhebliche Fehler.Larger temperature changes during the measurement process, however, cause significant errors.
Fluidisch-elektrische Sensoren zur Lösung des Problems reagieren sehr empfindlich auf gasverunreinigende Beimengungen, wie z. B. organische Dämpfe und können daher nicht ohne Vorbehalt verwendet werden (DDR-Patentanmeldung WP G 01 N, 29/02 207 643).Fluidic-electrical sensors to solve the problem are very sensitive to gas contaminating admixtures, such. As organic vapors and therefore can not be used without reservation (DDR patent application WP G 01 N, 29/02 207 643).
Die Ermittlung der Feuchte mittels Tauspiegelhygrometer bringt große Ungenauigkeiten mit sich, da die Spiegeloberfläche unter industriellen Meßbedingungen sehr schnell verschmutzt.The determination of the humidity by means of Tauspiegelhygrometer brings large inaccuracies with it, since the mirror surface dirty very fast under industrial measuring conditions.
Die Feuchtebestimmung mittels Trocken- und Feuchttemperatur bei Trockentemperaturen über 500C ist mit großen Meßunsicherheiten behaftet, da die Aßmannkonstante nur bis etwa 50°C exakt bekannt ist und Feuchttemperaturen im genannten Temperaturbereich sehr schlecht gemessen werden können.The moisture content determination by means of dry and wet bulb temperature at drying temperatures above 50 0 C is subject to large measurement uncertainties, as the Aßmann constant is exactly known only to about 50 ° C and wet temperatures can be very poor measured the temperature range specified.
Bei Anwendung von schnellen Neutronen zur Feuchtebestimmung von Gasen ist ein umfangreicher Strahlenschutz notwendig (WP 236598).Extensive radiation protection is required when using fast neutrons to determine the moisture content of gases (WP 236598).
Die Feuchtebestimmung unter Ausnutzung der Feuchteabhängigkeit der Linsenbrennweite ist auf den Bereich der Niedrigfeuchte beschränkt.Moisture determination utilizing the moisture dependence of the lens focal length is limited to the range of low humidity.
Die Feuchtebestimmung unter Ausnutzung des inneren Photoeffektes ist störanfälig, da der Photoleiter schnell verschmutzt.The determination of moisture taking advantage of the internal photoelectric effect is troublesome because the photoconductor quickly becomes dirty.
Wird die Feuchte durch optische Wellenlängenbestimmung von Ultraschallwellen ermittelt, so können durch Gasverunreinigungen Meßfehler entstehen.If the humidity is determined by optical wavelength determination of ultrasound waves, then gas errors can lead to measurement errors.
Massenspektrometrische Feuchtebestimmung mittels einer aus Zylinderkondensatoren aufgebauten Vorrichtung erfordern die Einhaltung definierter Gasdrücke. Dies stößt auf nicht unerhebliche Schwierigkeiten (WP 242966).Mass spectrometric moisture determination by means of a built-up of cylindrical capacitors device require compliance with defined gas pressures. This encounters considerable difficulties (WP 242966).
Feuchtebestimmung mittels sehr schnell rotierender Detektoren (1000 U/s) erfordern umfangreiche sicherheitstechnische Maßnahmen (WP G 01 N/299708 „Vorrichtung zur Gasfeuchtebestimmung").Moisture determination by means of very fast rotating detectors (1000 U / s) requires extensive safety measures (WP G 01 N / 299708 "Device for determination of gas humidity").
Es ist das Ziel der Erfindung, mittels einer Vorrichtung die Feuchte von gasförmigen Stoffen und Ablüften unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung zu bestimmen.It is the object of the invention to determine by means of a device, the humidity of gaseous substances and exhaust of different origin and composition.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der absoluten und/oder relativen Feuchte von gasförmigen Stoffen und/oder Ablüften von trocknenden Wärmeaggregaten zu schaffen, wobei beispielsweise mit Hilfe dieser Feuchtewerte verschiedene Prozeßgrößen eines Trockners geregelt bzw. Aussagen hinsichtlich des Trockengehaltes technischer Gase oder der atmosphärischen Luft getroffen werden können.The invention has for its object to provide a device for measuring the absolute and / or relative humidity of gaseous substances and / or venting of drying heat units, for example, with the help of these moisture values various process variables of a dryer regulated or statements regarding the dry content of industrial gases or the atmospheric air can be hit.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Gasefeuchtebestimmung am Abluftkanal des Trockners bzw. am Zu- oder Ableitungsrohr eines Sammelbehälters für technische Gase bzw. in einer automatischen meteorologischen Station angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that the device for determining gas moisture is arranged on the exhaust duct of the dryer or on the inlet or outlet pipe of a collecting tank for industrial gases or in an automatic meteorological station.
Diese besteht aus einem Detektor, der durch einen drehbaren, mit einer axialen nicht durchgängigen Bohrung, von der zwei durchgehende radiale Bohrungen ausgehen, versehenen elektrisch nichtleitenden Körper mit dem Radius r dargestellt wird. Der Detektor, dessen Mantelfläche zum Teil großflächig mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist, ist mit einem elektrisch nichtleitenden, hohlen Rotationskörper, dessen Radius R größer ist als der Radius r des Detektors, gasdicht so verbunden, daß die beiden radialen Bohrungen der als Detektor fungierenden Achseim Hohlraum des Rotationskörpers münden. In den beiden radialen Bohrungen sind bekannte lonisationseinrichtungen in Form von z.B. ß-strahlenden Radionukliden und bekannte elektrisch positiv oder negativ vorgespannte Gitter enthalten. Die Räume der axialen und radialen Bohrungen sowie der Hohlraum des Rotationskörpers sind z. B. mittels einer bekannten Turbomolekularpumpe evakuiert.This consists of a detector which is represented by a rotatable, with an axial non-continuous bore, emanating from the two continuous radial bores, provided electrically non-conductive body with the radius r. The detector, the lateral surface of which is partially covered over a large area with an electrically conductive layer is connected to an electrically non-conductive, hollow body of revolution whose radius R is greater than the radius r of the detector, gas-tight so connected, that the two radial holes of the detector acting as a detector Axis open in the cavity of the rotating body. In the two radial bores known ionization means in the form of e.g. ß-radiant radionuclides and known electrically positive or negative biased grids contain. The spaces of the axial and radial bores and the cavity of the rotating body are z. B. evacuated by means of a known turbomolecular pump.
Die Drehzahl des Detektorsund derlonisationseinrichtung liegt in der Größenordnung von 500U/sec. Der Druck im Hohlraum und in den axialen und radialen Bohrungen beträgt 10"4Pa. Der Radius des Detektors beträgt4cm und der Radius des Rotationskörpers 8-10 cm.The speed of the detector and the de-ionizer is on the order of 500U / sec. The pressure in the cavity and in the axial and radial bores is 10 " 4 Pa. The radius of the detector is 4 cm and the radius of the rotating body is 8-10 cm.
Die zu untersuchende gasförmige Probe wird in bekannter Weise in die axiale Bohrung der Achse eingeführt, von wo sie in die beiden radialen Bohrungen gelangt.The gaseous sample to be examined is introduced in a known manner into the axial bore of the axle, from where it enters the two radial bores.
Da die Achse rotiert, werden die Gasatome bzw. Gasmoleküle beschleunigt. Gleichzeitig werden sie ionisiert, z. B. durch die ionisierende Strahlung eines ß-strahlenden Radionuklides und durch elektrische Felder, die zwischen den beiden elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern in den radialen Bohrungen existieren, in Richtung Mantelfläche beschleunigt, so daß die Ionen die Achse verlassen und in den Hohlraum des Rotationskörpers gelangen, wobei auf die Ionen im Raum zwischen den beiden elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern nur die elektrische Kraft wirkt, da auf Grund der relativ geringen Teilchenmassen die Gravitationskraft vernachlässigt werden kann.As the axis rotates, the gas atoms or gas molecules are accelerated. At the same time they are ionized, z. B. by the ionizing radiation of a ß-radion radionuclide and by electric fields that exist between the two electrically positive or negative biased grids in the radial bores, accelerated towards the lateral surface, so that the ions leave the axis and into the cavity of the rotating body arrive, wherein acting on the ions in the space between the two electrically positive or negative biased grids only the electric force, since due to the relatively small particle masses, the gravitational force can be neglected.
DieTrennung der H20-Moleküle von den anderen Molekülen bzw. Ionen der zu untersuchenden gasförmigen Probe läßt sich wie folgt erklären:The separation of the H 2 O molecules from the other molecules or ions of the gaseous sample to be investigated can be explained as follows:
Die rotierenden Teile der Vorrichtung drehen sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω.The rotating parts of the device rotate at the angular velocity ω.
Solange sich die gasförmigen Atome und Moleküle bzw. Ionen in den radialen Bohrungen befinden und keines der elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gitter, wohl aber die ß-strahlenden Radionuklide erreicht haben, sind sie der Wirkung der Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung und der elektrischen Beschleunigung ausgesetzt. Gelangen die Ionen in den Raum zwischen den elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern, so bewegen sie sich gleichmäßig beschleunigt — analog dem Wurf oder Schuß lotrecht aufwärts auf der sich drehenden Erde—in Richtung Mantelfläche der Achse, so daß die positiven Ionen schließlich die Achse mit der Geschwindigkeit ν verlassen und in den Hohlraum des Rotationskörpers gelangen. Wenn die Geschwindigkeit ν im Hohlraum des Rotationskörpers den Wert Null erreicht hat, wird die Bewegungsrichtung des H2O-Moleküls bzw. Ions umgekehrt, da der zum Teil großflächig mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckte Teil der Mantelfläche auf Massepotential liegt und es fällt auf die Achse zurück. Diese Bewegung ist aber durch die in den radialen Bohrungen wirkenden Coriolis- und Zentrifugalbeschleunigungen gestört. Das hat zur Folge, daß die Ionen auf der Achse nicht im Durchstoßpunkt der gedachten Mittellinie der radialen Bohrungen durch die Mantelfläche auftreffen, sondern um pinen bestimmten Betrag χ rechts oder links neben diesem Punkt, je nach Drehrichtung der Achse (in völliger Übereinstimmung mit der Westabweichung beim Wurf lotrecht aufwärts auf der sich drehenden Erde). Die Abweichung χ kann durch exakte Integration des entsprechenden Differentialgleichungssystems erhalten werden.As long as the gaseous atoms and molecules or ions are located in the radial bores and have reached none of the electrically positive or negative biased lattice, but have the ß-radionuclides, they are exposed to the effect of centrifugal and Coriolis acceleration and electrical acceleration. If the ions enter the space between the electrically positively or negatively biased lattices, they move uniformly accelerated - analogous to the throw or shot vertically upward on the rotating earth-towards the lateral surface of the axis, so that the positive ions finally with the axis leave the velocity ν and enter the cavity of the body of revolution. When the velocity ν in the cavity of the rotating body has reached zero, the direction of movement of the H 2 O molecule or ion is reversed, since the part of the lateral surface which is partly covered with an electrically conductive layer over a large area is at ground potential and it falls on the Axis back. However, this movement is disturbed by the Coriolis and centrifugal accelerations acting in the radial bores. This has the consequence that the ions do not impinge on the axis at the piercing point of the imaginary center line of the radial bores through the lateral surface, but by a certain amount determined χ right or left of this point, depending on the direction of rotation of the axis (in complete agreement with the West deviation when throwing vertically upwards on the spinning earth). The deviation χ can be obtained by exact integration of the corresponding differential equation system.
Es bedeuten:It means:
e0 elektrische Elementarladunge 0 electrical elementary charge
E elektrische Feldstärke zwischen den elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern in der radialen Bohrungen ω ' WinkelgeschwindigkeitE electric field strength between the electrically positive or negative biased gratings in the radial bores ω 'angular velocity
m lonenmassem ion mass
ν Geschwindigkeit, mit der die Ionen die radialen Bohrungen in radialer Richtung verlassen φ Winkel, unter dem die Ionen die Achse gegen die Normale der Mantelfläche verlassen Die Abweichung ist somit eine Funktion der lonenmasse m, der Winkelgeschwindigkeit ω, der elektrischen Feldstärke E zwischen den elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern in den radialen Bohrungen, des Winkels φ, unter dem die Ionen die radialen Bohrungen der Achse gegen die Normale der Mantelfläche verlassen und der Geometrie der Vorrichtung.ν speed at which the ions leave the radial bores in the radial direction φ angle at which the ions leave the axis against the normal of the lateral surface The deviation is thus a function of the ion mass m, the angular velocity ω, the electric field strength E between the electric positively or negatively biased gratings in the radial bores, the angle φ at which the ions leave the radial bores of the axis against the normal of the lateral surface and the geometry of the device.
Für konstante Größen ω, E, φ und ν ist der Abstand χ für das Wassermolekül H2O mit der Massenzahl 18 ebenfalls konstant. Die geometrischen Orte auf der Mantelfläche, die im Bereich Δχ = χ ± X1 (x-i ist eine endliche Größe) liegen, sind mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt, die keine Verbindung zu der elektrisch leitenden Schicht aufweist, die die Mantelfläche großflächig bedeckt. Die ionisierten Wassermoleküle und nur diese treffen also auf einem Mantelabschnitt der Länge Δχ auf, der bei φ = 0 ein Maximum aufweist.For constant quantities ω, E, φ and ν, the distance χ for the water molecule H 2 O with the mass number 18 is also constant. The geometric locations on the lateral surface, which are in the range Δχ = χ ± X 1 (xi is a finite size) are covered with an electrically conductive layer which has no connection to the electrically conductive layer which covers the lateral surface over a large area. The ionized water molecules and only these therefore strike a shell section of length Δχ, which has a maximum at φ = 0.
Die Detektion der ionisierten Wassermoleküle erfolgt auf bekannte Weise, z. B. durch elektrische Registrierung. Vorteilhaft ist die Verbindung der Vorrichtung mit einer bekannten Turbomolekularpumpe.The detection of the ionized water molecules is carried out in a known manner, for. B. by electrical registration. Advantageously, the connection of the device with a known turbomolecular pump.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. In the drawing show:
Fig. 1: Prinzipskizze der Vorrichtung zur Gasfeuchtebestimmung mittels massenspektrometrischer Methoden Fig.2: Draufsicht der o. g. VorrichtungFIG. 1: Schematic diagram of the apparatus for determining the gas moisture by means of mass spectrometric methods FIG. 2: top view of the above-mentioned embodiment. FIG. device
Die Vorrichtung zur Gasefeuchtebestimmung mittels massenspektrometrischer Methoden besteht aus einem in der Figur 1 nicht gezeigten gasdichten Gehäuse, in dem sich eine drehbare, mit einer axialen nicht durchgängigen Bohrung 3, von der zwei durchgehende radiale Bohrungen 4a und 4b ausgehen, versehenen und aus elektrisch nichtleitendem Material bestehende als Detektor 1 wirkenden Achse mit dem Radius r befindet. Der Detektor 1, dessen Mantelfläche 9 zum Teil großflächig mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist, ist mit einem elektrisch nichtleitenden, hohlen Rotationskörper 2, dessen Radius R größer ist als der Radius rdes Detektors 1, gasdicht so verbunden, daß die beiden radialen Bohrungen 4a und 4b des DetektorsThe apparatus for determination of gas humidity by means of mass spectrometric methods consists of a gas-tight housing, not shown in FIG. 1, in which a rotatable material, which is provided with an axial, non-continuous bore 3, from which two continuous radial bores 4a and 4b emerge, is provided existing acting as a detector 1 axis of radius r is located. The detector 1, the lateral surface 9 is partially covered over a large area with an electrically conductive layer is connected to an electrically non-conductive, hollow body of revolution 2, whose radius R is greater than the radius rdes of the detector 1, gas-tight so connected, that the two radial holes 4a and 4b of the detector
1 im Hohlraum 7 des Rotationskörpers 2 münden.1 in the cavity 7 of the rotary body 2 open.
In den beiden radialen Bohrungen 4a und 4b sind bekannte lonisationseinrichtungen 6a und 6b in Form von z.B. ß-strahlenden Radionukliden Ni-63 und bekannte elektrisch positiv oder negativ vorgespannte Gitter 5a, 5 b, 5c und 5 d enthalten. Die Volumina der axialen und radialen Bohrungen 3,4a und 4b sowie des Hohlraumes 7 des Rotationskörpers 2 sind z. B. mittels einer bekannten Turbomolekularpumpe bis auf einen Druck von 10"4Pa (1CT6 Torr) evakuiert.In the two radial bores 4a and 4b, known ionization devices 6a and 6b in the form of, for example, beta-emitting radionuclides Ni-63 and known electrically positively or negatively biased gratings 5a, 5b, 5c and 5d are included. The volumes of the axial and radial bores 3,4a and 4b and the cavity 7 of the rotating body 2 are z. B. by means of a known turbomolecular pump to a pressure of 10 " 4 Pa (1CT 6 Torr) evacuated.
Die zu untersuchende gasförmige Probe wird in bekannter Weise in die axiale Bohrung 3 des Detektors 1 eingeführt, von wo sie in die beiden radialen Bohrungen 4a und 4b gelangt. Da der Detektor 1 rotiert, werden die Gasatome bzw. Gasmoleküle beschleunigt. Gleichzeitig werden sie ionisiert, z.B. durch die ionisierende Strahlung eines ß-strahlenden Radionuklides Ni-63 6a und 6 b und durch elektrische Felder 8a und 8 b, die zwischen den beiden elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern 5a, 5b, 5c und 5d in den radialen Bohrungen 4a und 4b existieren, in Richtung Mantelfläche 9 des Detektors 1 beschleunigt, wobei auf die Ionen im Raum zwischen den beiden elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern 5 a, 5 b, 5 c und 5d nur die elektrische Kraft wirkt, da auf Grund der relativ geringen Teilchenmasse die Gravitationskraft vernachlässigt werden kann, so daß die Ionen den Detektor 1 verlassen und in den Hohlraum 7 des Rotationskörpers 2 gelangen.The gaseous sample to be examined is introduced in a known manner into the axial bore 3 of the detector 1, from where it passes into the two radial bores 4a and 4b. As the detector 1 rotates, the gas atoms or gas molecules are accelerated. At the same time they are ionised, e.g. by the ionizing radiation of a β-emitting radionuclide Ni-63 6a and 6b and by electric fields 8a and 8b existing between the two electrically positive or negative-biased gratings 5a, 5b, 5c and 5d in the radial bores 4a and 4b , accelerated in the direction of lateral surface 9 of the detector 1, wherein on the ions in the space between the two electrically positive or negative biased gratings 5 a, 5 b, 5 c and 5 d acts only the electric force, since due to the relatively low particle mass gravitational force can be neglected, so that the ions leave the detector 1 and enter the cavity 7 of the rotating body 2.
Die Trennung der Wassermoleküle von den anderen Molekülen bzw. Ionen der zu untersuchenden gasförmigen Probe läßt sich wie folgt erklären:The separation of the water molecules from the other molecules or ions of the gaseous sample to be examined can be explained as follows:
Die rotierenden Teile 1 und 2 der Vorrichtung drehen sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω. Solange sich die gasförmigen Atome und Moleküle bzw. Ionen in den radialen Bohrungen 4a und 4b befinden und noch keines der elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gitter 5a, 5b, 5c und 5d, wohl aber die ß-strahlenden Radionuklide 6a und 6b erreicht haben, sind sie der Wirkung der Zentrifugal- und Coriolisbeschleunigung und der elektrischen Beschleunigung ausgesetzt. Gelangen die Ionen in den Raum zwischen den elektrisch positiv oder negativ vorgespannten Gittern 5a, 5b, 5c und 5d und damit in den Wirkungsbereich der elektrischen Felder 8a und 8 b, so bewegen sie sich gleichmäßig beschleunigt — analog dem Wurf oder Schuß lotrecht aufwärts auf der sich drehenden Erde — in Richtung Mantelfläche 9 des Detektors 1, so daß die Ionen schließlich den Detektor 1 mit der Geschwindigkeit ν verlassen und in den Hohlraum 7 des Rotationskörpers 2 gelangen. Wenn die Geschwindigkeit ν im Hohlraum 7 des Rotationskörpers 2 den Wert Null erreicht hat, wird die Bewegungsrichtung des Wasserions umgekehrt, da der Teil der Mantelfläche 9, der zum Teil großflächig mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist, auf Massepotential liegt und es fällt auf den Detektor 1 zurück. Diese Bewegung ist aber durch die in den radialen Bohrungen 4a und 4b wirkenden Coriolis- und Zentrifugalbeschleunigungen gestört. Das hat zur Folge, daß die Ionen auf dem Detektor 1 nicht im Durchstoßpunkt der gedachten Mittellinie der radialen Bohrungen 4a und 4 b durch die Mantelfläche 9 auftreffen, sondern um einen bestimmten Betrag χ rechts oder links neben diesem Punkt, je nach Drehrichtung des Detektors 1 (in völliger Übereinstimmung mit der Westabweichung beim Wurf lotrecht aufwärts auf der sich drehenden Erde). Die Abweichung χ beträgt 84,16mm für einfach ionisierte Wassermoleküle mit der Massenzahl 18 für eine Drehzahl^"= 500 U/sec, Beschleunigungsspannung U = 0,0-0,5V, die zwischen den Gittern 5a und 5 b sowie 5c und 5d wirkt, für einen Abstand I zwischen den vorgenannten Gittern 5a und 5b sowie 5c und 5d von 31,62mm. Mit den gleichen Parametern beträgt die Abweichung xfürein einfach ionisiertes Teilchen der Massenzahl 19 86,4 mm, also 2,24mm mehr und für ein einfach ionisiertes Teilchen der Massenzahl 17 81,92mm, also 2,24mm wenigerThe rotating parts 1 and 2 of the device rotate at the angular velocity ω. As long as the gaseous atoms and molecules or ions are located in the radial holes 4a and 4b and none of the electrically positively or negatively biased grids 5a, 5b, 5c and 5d, but have reached the beta-emitting radionuclides 6a and 6b, are they are exposed to the effect of centrifugal and Coriolis acceleration and electrical acceleration. If the ions enter the space between the electrically positively or negatively biased gratings 5a, 5b, 5c and 5d and thus into the effective range of the electric fields 8a and 8b, they move uniformly accelerated - analogous to the throw or shot vertically upwards on the rotating earth - towards the lateral surface 9 of the detector 1, so that the ions finally leave the detector 1 at the speed ν and enter the cavity 7 of the rotating body 2. When the velocity ν in the cavity 7 of the rotation body 2 has reached zero, the direction of movement of the water ion is reversed, since the part of the lateral surface 9, which is partially covered over a large area with an electrically conductive layer, at ground potential and it falls on the Detector 1 back. However, this movement is disturbed by the Coriolis and centrifugal accelerations acting in the radial bores 4a and 4b. This has the consequence that the ions do not impinge on the detector 1 in the piercing point of the imaginary center line of the radial bores 4a and 4b through the lateral surface 9, but by a certain amount χ right or left of this point, depending on the direction of rotation of the detector first (in complete agreement with the West deviation when throwing vertically upwards on the spinning earth). The deviation χ is 84.16mm for singly ionized water molecules with the mass number 18 at a speed ^ "= 500rpm, acceleration voltage U = 0.0-0.5V acting between the grids 5a and 5b and 5c and 5d , for a distance I between the aforesaid gratings 5a and 5b, and 5c and 5d of 31.62mm With the same parameters, the deviation for a singly ionized particle of mass number 19 is 86.4 mm, ie 2.24 mm more and for a single ionized one Particles of the mass number 17 81.92mm, so 2.24mm less
Die geometrischen Orte auf der Mantelfläche 9, die im Bereich Δχ = 84,16mm ± 1,0mm (die „Spaltbreite" mußmindestens The geometric locations on the lateral surface 9, which in the range Δχ = 84.16mm ± 1.0mm (the "gap width" must at least
2 mm betragen) liegen, sind mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt, die keine Verbindung zu der elektrisch leitenden Schicht aufweist, die die Mantelfläche 9 großflächig bedeckt.2 mm), are covered with an electrically conductive layer which has no connection to the electrically conductive layer, which covers the lateral surface 9 over a large area.
Die einfach ionisierten Wassermoleküle, und nur diese, treffen also auf einen Bereich der Mantelfläche 9 auf, der 2 mm breit ist und 84,16mm vom Durchstoßpunkt der gedachten Mittellinie der radialen Bohrungen 4a und 4b durch die Mantelfläche 9 entfernt liegt. Dieser Bereich wirkt wie ein Detektionsspalt und weist keine Verbindung zu der elektrisch leitenden Schicht auf, die die Mantelfläche 9 großflächig bedeckt. Die Detektion der ionisierten Wassermoleküle erfolgt auf bekannte Weise, z. B. durch elektrische Registrierung. Vorteilhaft ist die Verbindung der Vorrichtung mit einer bekannten Turbomolekularpumpe. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen u.a. darin, daß Trocken-und Feuchttemperaturen der zu untersuchenden gasförmigen Medien nicht in das Meßergebnis eingehen und somit auch nicht erfaßt werden müssen. Weiterhin wirken sich Verschmutzungen des zu untersuchenden Gases nicht auf das Meßergebnisaus, da nur Wassermoleküle mit der Massenzahl 18 detektiert werden. Des weiteren beträgt die Drehzahl der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur noch die Hälfte der Drehzahl vergleichbarer Vorrichtungen.The simply ionized water molecules, and only these, thus meet a region of the lateral surface 9, which is 2 mm wide and 84.16 mm away from the puncture point of the imaginary center line of the radial bores 4a and 4b through the lateral surface 9. This area acts as a detection gap and has no connection to the electrically conductive layer, which covers the lateral surface 9 over a large area. The detection of the ionized water molecules is carried out in a known manner, for. B. by electrical registration. Advantageously, the connection of the device with a known turbomolecular pump. The advantages of the device according to the invention are u.a. The fact that dry and wet temperatures of the gaseous media to be examined are not included in the measurement result and therefore need not be detected. Furthermore, contaminations of the gas to be examined do not affect the result of the measurement, since only water molecules with the mass number 18 are detected. Furthermore, the speed of the device according to the invention is only half the speed of comparable devices.
Claims (7)
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| DD30328987A DD261529A1 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | MASS SPECTROMETRIC DEVICE FOR GAS HUMIDIFICATION |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD30328987A DD261529A1 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | MASS SPECTROMETRIC DEVICE FOR GAS HUMIDIFICATION |
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Cited By (1)
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| US8273201B2 (en) | 2004-12-21 | 2012-09-25 | Kronotic Ag | Process for the production of a wood fiber insulating material board or mat and wood fiber insulating material boards or mats produced by this process |
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1987
- 1987-05-29 DD DD30328987A patent/DD261529A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8273201B2 (en) | 2004-12-21 | 2012-09-25 | Kronotic Ag | Process for the production of a wood fiber insulating material board or mat and wood fiber insulating material boards or mats produced by this process |
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