DE1167065B - Geraet zur Anzeige der Konzentration von Gasen, die Elektronen einfangen - Google Patents

Geraet zur Anzeige der Konzentration von Gasen, die Elektronen einfangen

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DE1167065B
DE1167065B DEW31208A DEW0031208A DE1167065B DE 1167065 B DE1167065 B DE 1167065B DE W31208 A DEW31208 A DE W31208A DE W0031208 A DEW0031208 A DE W0031208A DE 1167065 B DE1167065 B DE 1167065B
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pump
cathode
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Russell E Fox
Arthur V Phelps
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    • G01N27/62Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Description

  • Gerät zur Anzeige der Konzentration von Gasen, die Elektronen einfangen Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Anzeige der Konzentration von Gasen, die Elektronen einfangen (elektronegative Gase). Als elektronegative Gase werden solche Gase bezeichnet, die in der Lage sind, ohne Molekülspaltung Elektronen anzulagern und somit elektronegativ zu werden. Ein solches Gerät kann insbesondere zum Feststellen von sehr kleinen Lecks an Behältern dienen.
  • Bei einem bekannten Gerät arbeitet man mit Hochvakuum und verwendet Glühkathoden als Elektronenquelle. Der von dieser ausgehende Elektronenstrahl wird durch ein Magnetfeld gebündelt und durch einen lonisierungsraum geführt. Die seitliche Begrenzung des lonisierungsraumes ist ein in bezug auf die Kathode positiver Metallzylinder, der als Ionenauffänger dient. Der bei Anwesenheit von elektronegativen Gasen zu diesem fließende lonenstrom ist das Maß für die Gaskonzentration und damit für die Größe der Leckstelle.
  • Nachteilig ist, daß das bekannte Gerät ein Magnetfeld benötigt. Ferner ist das Arbeiten mit Vakuum umständlich und zeitraubend. Vor allem gestattet es nur schlecht, die örtliche Lage von Leckstellen aufzuspüren. Im allgemeinen kann man nur die Tatsache feststellen, daß Leckstellen vorhanden sind.
  • Erfindungsgemäß ist dagegen vorgesehen, daß eine Kaltkathode von einem Oszillator so gesteuert wird, daß sie periodisch Elektronen abgibt, und daß von einem Phasendetektor, der an den Oszillator und an den Widerstand angeschlossen ist, ein Meßgerät entsprechend der Phasenverschiebung zwischen dem Zeitverlauf der Elektronenabgabe durch die Elektronenquelle und dem Zeitverlauf des Ionenstromes gespeist wird.
  • Bei der Erfindung wird im Gegensatz zum Bekannten zur Messung der Gaskonzentration nicht die Größe des Ionenstromes, sondern die Änderung der Beweglichkeit der Ladungen, also die Phasenverschiebung des Ionenstromes bestimmt. Das neue Gerät kann bei Atmosphärendruck arbeiten. Ein Magnetfeld ist für seinen Betrieb nicht erforderlich.
  • Die Kaltkathode ist zweckmäßigerweise eine Photokathode. Wenn diese von einer periodisch arbeitenden Photonenquelle, z. B. einer Quecksilberlampe, bestrahlt wird, so entstehen, wie gewünscht, periodisch Elektronen.
  • Die Photonenquelle kann von dem Oszillator über einen Impulsformer gespeist werden. Zweckmäßig verwendet man Rechteckimpulse, um entsprechend rechteckige Intensitätskurven der Elektronen in Abhängigkeit von der Zeit zu erhalten. Die Frequenz der Photonenquelle kann mit Vorteil etwa 2000 Hz betragen. Die Erfindung ist besonders zum Aufspüren von Schwefelhexafluorid gedacht, das in immer stärkerem Umfang als gasförmiges Isoliermittel in Hochspannungsgeräten verwendet wird. Bei Leistungsschaltern dient dieses Gas auch als Löschmittel. Neben Schwefelhexafluorid kann mit dem neuen Gerät auch Selenhexafluorid (SeFs) oder Trifluormethylschwefelpentafluorid (OF.,SF.) gut festgestellt werden, die beide als Isolier- und Löschmittel für elektrische Geräte geeignet sind. Ferner kann man das Gerät zum Aufspüren von halogenierten Kohlenwasserstoffen verwenden, die beispielsweise ein oder mehrere Chloratome enthalten und ein weites Anwendungsgebiet als Kältemittel und Treibstoffe gefunden haben. Als Beispiel sei Dichlordifluormethan (CC12F2) genannt.
  • Die Wirkungsweise des Gerätes und die dabei verwendeten Verfahren beruhen auf dem Unterschied, den die verschiedenen elektronegativen Gase in ihrem Verhältnis in der Elektronenanlagerung aufweisen, durch die bei geringen Elektronenenergien negative Ionen entstehen, und dem Unterschied der Beweglichkeit der verschiedenen negativen Ionen in einem elektrischen Feld. Nähere Einzelheiten des Phänomens der Elektronenanlagerung elektronegativer Gase sind in dem »Journal of Chemical Physics«, 1956, Vol. 25, S. 642, von W. M. H i c k a m und R. E. F o x und in dem »Journal of Chemical Physics#<, 1958, Vol. 29, Nr. 3. S. 511, von W. M. ? l i c k a m und D. Berg veröffentlicht.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung. Dabei zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung des Systems des Gerätes; F i g. 2 zeigt eine Anzahl Kurven, die die relativen Unterschiede der Ionenströme im Gerät in Abhängigkeit von der Art des untersuchten Gases darstellen; F i g. 3 ist ein Schaubild, dessen Kurve die Phasenverschiebung im elektrischen System des Gasuntersuchungsgerätes in Abhängigkeit von der SF,-Konzentration in Luft zeigt.
  • In der Zeichnung, insbesondere in F i g. 1, ist dargestellt; daß das Gerät einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Teil zum Aufnehmen und Aufbereiten der zu untersuchenden Atmosphäre aufweist. Mit 11 ist ein Raum zur Aufnahme der Gasprobe bezeichnet, die aus dem Aufnahmesystem zugeführt wird. Das elektrische System des Gerätes ist als Ganzes mit 12 bezeichnet. Es steht mit dem Raum 11 in Verbindung, damit die Menge des gesuchten Gases in der Luftprobe gemessen und angezeigt werden kann.
  • Das Aufnahmesystem 10 umfäßt eine pistolenähnliche Sonde 14, einen Filter 15, eine Pumpe 16 und eine Einrichtung 18 zur Regelung der Feuchtigkeit. Alle diese Teile sind mit Hilfe von Schlauchstücken 19 in Reihe geschaltet. Ein weiteres Schlauchstück 19 bildet die Verbindung des Aufnahmesystems 10 mit dem Raum 11.
  • Die Sonde 14 ist mit einem Mundstück 20 versehen, damit auch unzulängliche Stellen an verschiedenen Geräten erfaßt werden können und damit der Bereich, von dem die Proben stammen, z. B. aus der Nähe von Verbindungsstellen an SF,, enthaltenden Behältern, genau lokalisiert ist. An der Sonde 14 ist außerdem eine Lampe 22 vorgesehen, um durch eine sichtbare Anzeige die Messung in einer später beschriebenen Weise zu erleichtern. Durch einen Schaltknopf 23 an der Sonde 14, der zwei Schaltstellungen aufweist, kann die Pumpe ein-oder ausgeschaltet werdern. Dies geschieht durch Drücken auf den Knopf bzw. Loslassen. Die dafür notwendige elektrische Verbindung ist in der Figur nicht dargestellt. Sie kann z. B. neben den Rohrteilen 19 verlaufen und den Schalter 23 mit geeigneten Einrichtungen verbinden, die im folgenden beschrieben werden.
  • Durch den Filter 15 werden Staubteilchen aus der angesaugten Luft entfernt. Die Filter können von normaler Bauart sein.
  • Die Pumpe 16 hat die Aufgabe, Luft durch die Sonde 14 anzusaugen. Sie kann in üblicher Weise ausgeführt sein, sofern sie einen gleichmäßigen sanften Luftstrom liefert.
  • Die Luftfeuchtigkeitsregeleinrichtung 18 ist in bekannter Weise ausgeführt. Sie besteht im wesentlichen aus einem gekühlten Kondensator. Zweck dieser Einrichtung ist es, Wasser aus der angesaugten Laft abzuscheiden und das zu untersuchende Gas in einen vorbestimmten thermischen Gleichgewichtszustand in bezug auf den Wassergehalt zu bringen, so äaß sich eine Luftfeuchtigkeit mit einem vorgegebenen Taupunkt ergibt. Die Luftfeuchtigkeitsregeleinrichtung ist deshalb vorteilhaft, weil dadurch unerwünschte Einwirkungen des Wasserdampfes auf die endgültige Stabilität des Gerätes vermieden werden können. Es ist noch nicht genau bekannt, welche Rolle der Wasserdampf bei den Untersuchungen spielt. Obwohl nämlich bekanntlich negative Ionen mit Hilfe von Wasserdampf unter bestimmten Umständen entstehen können, ist dies wahrscheinlich in dem vorliegenden Gerät nicht der Fall. Es wird dagegen vermutet, daß Wasserdampfmoleküle sich an negativen Ionen anlagern und auf diese Weise die Laufzeit der Ionen über die Elektrodenstrecke weitervcrgrößern. So geben Zusätze von Wasserdampf oder polaren und polarisierbaren Gasen, wie z. B. Ammoniak (NN.), zu den Gasproben eine Phasenverschiebung ähnlich der, die bei SF, zu beobachten ist, nur mit etwas geringerer Empfindlichkeit. Falls erwünscht, kann die Luftfeuchtigkeitsregeleinrichtung auch weggelassen werden. Dies ist z. B. dann möglich, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der zu untersuchenden Gase nicht so hoch ist, daß die Messungen verfälscht werden.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der wesentliche Zweck des Gerätes zwar darin besteht, elektronegative Gase aufzuspüren, daß aber mit den gleichen Mitteln auch die Anwesenheit von polaren oder palarisierbaren Gasen festgestellt werden kann.
  • Der Raum 11 wird von einer Prüfkammer 24 gebildet, die an den Auslaß der Luftfeuchtigkeitsregeleinrichtung 18 angeschlossen ist. Sie enthält eine Photokathode 26, die von einer aus Draht bestehenden, ebenfalls in der Prüfkammer angeordneten Gitteranode 27 einen vorgegebenen kleinen Abstand, z. B. 0,25 cm, aufweist. Die Anode 27 weist gegenüber der im wesentlichen geerdeten Kathode 26 eine positive Spannung auf. Die Spannung wird von einer dazwischengeschalteten Spannungsquelle 28 im elektrischen System 12 aufgebracht. Über einen Kathodenwiderstand R werden Schwankungen des Stromes im Anoden-Kathoden-Stromkreis gemessen. Als elektrostatische Abschirmung ist ein zweites geerdetes Drahtgitter 30 vorgesehen. Von einer ultravioletten Strahlungsquelle 31 werden Photonen mit einer vorgegebenen Intensität ausgestraht, die auf die Fläche der Photokathode 26 einwirken und einen Photoelektronenstrom in der Größenordnung von etwa 10-s Ampere auslösen. Die Photokathode kann aus normalem photoemittierendem Material bestehen. Untersuchungen mit einer Reihe solcher Materialien haben ergeben, daß Silbersulfat besonders geeignet ist. und zwar sowohl vom Standpunkt der photoelektrischen Ergiebigkeit wie auch der Stabilität.
  • Die mit 12 bezeichneten elektrischen Einrichtungen zur Messung des Gasgehaltes umfaßt einen Generator 32 für Rechteckwellen. Dieser kann z. B. aus einem Oszillator, einem Impulsformer und einer. Treiberstufe bestehen. Der Generator speist den Lampenmodulationskreis 33, mit dem die Intensität der Lampe moduliert wird. Dadurch entstehen Photoelektronen an der Photokathode 26, die sich mit dem gesuchten SF" kombinieren, so daß Ionen entstehen, die sich über die Elektrodenstrecke zwischen der Kathode 26 und der Anode 27 bewegen. Ein Wechselstromverstärker 34, der einen Vorverstärker, einen Phasenregler, einen Verstärker und einen Impulsformer umfassen kann, ist an die Kathode 26 angeschlossen, um den Ionenstrom zu messen. Der Verstärker 34 speist einen Phasendetektor 35. Ferner ist auch der Impulsgenerator 32 an den Phasendetektor 35 angeschlossen, um die Bezugsimpulse zu liefern.
  • Wie bereits erwähnt, spricht das Gerät auf alle elektronegativen Gase an. Dazu gehört auch Sauerstoff, und sofern Sauerstoff einen beträchtlichen Bestandteil der Luft bildet, sollte das Gerät justierbar sein, so daß der Sauerstoff der Luft im Raum 11 eine Nullanzeige im Phasendetektor ergibt. Dies wird mit Hilfe eines stabilen Phasenreglers erreicht, der mit zum Verstärker 34 gehört. Der Phasenregler ist einstellbar. Er dient nur zur Grobeinstellung. Die Feineinstellung erfqlgt mit Hilfe eines Servosystems 40, das die Spannung des Systems 28 an der Elektrodenstrecke und damit auch die Geschwindigkeit der Ionen steuert. Das Servosystem 40 stellt die Spannung kontinuierlich so ein, daß am Phasendetektor die Nullspannung angezeigt wird, ausgenommen wenn, wie vorher beschrieben, der Schalter 23 betätigt wird. Sobald der Schalter 23 betätigt wird, wird die Servoeinrichtung außer Betrieb gesetzt. Das Instrument zeigt dann alle weiteren Phasenabweichungen, die durch Änderungen in der Konzentration der negativen Gase verursacht werden, die in der Luft enthalten sind. Auf diese Weise paßt sich der Detektor normalerweise selbst der umgebenden Atmosphäre an und mißt nur Abweichungen in der Konzentration der Komponenten.
  • Um den absoluten Betrag der Menge eines bestimmten elektronegativen Gases in der Umgebung festzustellen, ist es erforderlich, zum Vergleich eine Probe zu haben, die dieses spezielle elektronegative Gas nicht enthält. Das Meßverfahren besteht dann darin, daß zunächst das Instrument mit Hilfe der Probe auf Null abgeglichen wird und dann das zu untersuchende Gas geprüft wird. Die Konzentration des SFB wird mit Hilfe eines Meßgerätes 42 angezeigt, das vom Ausgang des Phasendetektors 35 gesteuert wird. Außerdem können zusätzlich die Blinklichtlampe 22 am Griff der Sonde sowie ein von Impulsen moduliertes Hörtongerät als Signal 43 vorgesehen sein, das vom Phasendetektor gesteuert wird, so daß es nicht notwendig ist, das Meßgerät zu beobachten, während nach Leckstellen gesucht wird.
  • Bei Betrieb des vorbeschriebenen Leckstellensuchgerätes wird die ultraviolette Lampe 31 mit ungefähr 2000 Hz moduliert. Dies geschieht dadurch, daß ein Rechteckwellenstrom auf die Elektroden der Lampe gegeben wird. Falls keinerlei Moleküle vorhanden sind, die negative Ionen bilden können, ist der Strom zur Anode 27, der durch die Photoelektroden zustande kommt, ebenfalls ein Rechteckstrom mit 2000 Hz, sofern die Laufzeit der Elektronen weniger als 1 #ts beträgt. Falls dagegen Moleküle vorhanden sind, die negative Elektronen anlagern und damit negative Ionen bilden, wird der Strom zur Anode verzögert. Die Verzögerung hängt davon ab, an welcher Stelle des Weges zwischen Kathode und Anode die Anlagerung stattfindet. Ein weiterer Faktor ist die Beweglichkeit des negativen Ions. Die Ionen bewegen sich viel langsamer als die Elektronen. Deshalb erreichen die Ladungen die Anode zu einem späteren Zeitpunkt, da sie mit geringerer Geschwindigkeit wandern. Der Strom im Widerstand R ist die Summe aller Ladungen, die sich über die Elektronenstrecke bewegen, multipliziert mit ihrer Geschwindigkeit. Bei einer praktischen Ausführungsform des Gerätes steht das Gas im Bereich der Elektrodenstrecke normalerweise unter Atmosphärendruck. Die Spannung zwischen der Kathode und der Anode 27 beträgt etwa 200 V. Daraus ergibt sich eine Feldstärke von 800 V/cm und für den Quotienten von Feldstärke und Druck ein Wert von ungefähr 1 V/cm - mm Hg. Unter diesen Umständen erhalten die Elektronen, die aus der Kathode freigemacht werden, schnell eine durchschnittliche Energie von nur etwa einigen Tausendsteln Elektronenvolt. In den vorgenannten Literaturstellen ist angegeben, daß SFB einen sehr großen Auffangquerschnitt für Elektronen der vorgenannten geringen Energie aufweist. Wie bereits erwähnt, besitzt Sauerstoff leider eine verhältnismäßig große Fähigkeit zur Elektronenanlagerung auf Grund eines Dreikörperstoßprozesses, der zur Bildung von Sauerstoffionen führt. Deshalb ist es notwendig, zwischen negativen Sauerstoffionen und negativen SFB-Ionen zu unterscheiden. Im folgenden wird das Symbol SF, für alle negativen Ionen verwendet, die von dem Molekül SFB gebildet werden können, obwohl mehrere solcher negativer Ionen wie z. B. SF,-, SF;, und F-- bei geringen Energien gebildet werden.
  • Auf welche Weise zwischen SF.-Ionen und Sauerstoffionen unterschieden wird, wird im folgenden unter Bezug auf die F i g. 2 dargelegt.
  • In der obersten Linie der F i g. 2 ist der Rechteckwellenstrom dargestellt, der in dem äußeren Stromkreis durch den Photoelektronenstrom zustande kommt, wenn kein Gas da ist; das Elektronen einfangen kann. Die »Ein-« und »Aus«-Bereiche bezeichnen die Zeitabschnitte, in denen die Photonenquelle ein- bzw. ausgeschaltet ist. Bei dem dargestellten Zeitmeßstab scheinen die Elektronen die Anode nahezu unverzögert zu erreichen, sobald das Licht angeschaltet ist. Die Welle des Elektronenstromes ist daher im wesentlichen identisch mit der Lichterzeugung. Auf der zweiten Linie der F i g. 2 ist die Wellenform dargestellt, die sich ergibt, wenn normale trockene Luft in der Elektronenstrecke vorhanden ist. Bei diesem Diagramm ist unterstellt, daß die Anlagerung von Elektronen, die zur Bildung von Sauerstoffionen führt, in einem Gebiet erfolgt, dessen Entfernung klein ist im Vergleich zur Länge der Elektronenstrecke. Diese Annahme wurde getroffen, um die Erklärung der grundsätzlichen Wirkungsweise zu vereinfachen. Wenn die Lampe 31 zum Zeitpunkt A eingeschaltet wird, werden Sauerstoffionen gebildet. Diese beginnen, sich über die Elektronenstrecke zu bewegen. In dem Zeitraum vom Zeitpunkt A bis zum Zeitpunkt C nimmt die Anzahl der Ionen in der Elektronenstrecke konstant zu. Deshalb sieht man einen linearen Anstieg des Stromes bis zum Zeitpunkt C. Zum Zeitpunkt C, wenn das erste Sauerstoffion die Anode erreicht, wird die Lampe ausgeschaltet. Die Zeit, während der die Lampe ausgeschaltet bleibt, ist durch die Wahl der geeeigneten Frequenz und der verwendeten Spannung bestimmt. Wenn die Lampe ausgeschaltet ist, hört die Erzeugung von Ionen auf. Die Entladungsstrecke ist zu diesem Zeitpunkt gleichmäßig mit negativen Ionen gefüllt. Diese Ionen bewegen sich mit konstanter Geschwindigkeit und werden in konstanter Menge an der Anode aufgenommen. Infolgedessen ergibt sich eine lineare Abnahme des zu beobachtenden Stromres bis zum Zeitpunkt E, wenn die Lampe 31 wieder eingeschaltet wird und der Vorgang sich wiederholt. Der gemessene Strom ist infolgedessen, dreieckförmig, wie dargestellt ist. Er hat eine um 90° nacheilende Phasenverschiebung in bezug auf die modulierte Wellenform der Intensität der Lichtquelle. Da die dreieckige Wellenform der modulierten (Rechteck-) Welle um 90° nacheilt, ergibt der Strom bei Sauerstoff eine Nullanzeige im Phasendetektor.
  • Nun wird angenommen, daß die Probe genug SFG enthält, damit im wesentlichen alle über die Elektrodenstrecke wandernden Ladungen SFB Ionen sind. Untersuchungen zeigen, daß wegen des wesentlich größeren Auffangquerschnittes von SFG im Verhältnis zu O., dies bereits der Fall ist, wenn die SF.-Konzentration 0,1% erreicht. Der dann zu beobachtende Strom verläuft so, wie als unterste Linie der F i g. 2 dargestellt ist. Zum Zeitpunkt A ist die Lampe gerade eingeschaltet. Wegen der geringeren Beweglichkeit der SFB Ionen sind noch einige Ionen von vorhergehenden Impulsen in der Elektrodenstrecke. Diese Ionen werden im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten A und Bim gleichen Maße an der Anode aufgenommen, wie durch den neuen Impuls Ionen gebildet werden. Deshalb ist die Summe aller Ionen in der Entladungsstrecke und mithin auch der Strom im Widerstand R während dieses Zeitraumes konstant. Zum Zeitpunkt B sind alle Ionen, die von früheren Impulsen stammen, zur Anode gewandert. Die neuen Ionen, die mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt werden, ergeben einen linearen Anstieg des Stromes bis zum Zeitpunkt C. Zum Zeitpunkt C wird die Lampe ausgeschaltet. Wegen der Laufzeit der Ionen jedoch, die größer ist als die halbe Periode der Rechteckwellen, haben die ersten Ionen, die bei diesem Impuls erzeugt werden, noch nicht die Anode erreicht. Deshalb bleibt die Zahl der sich bewegenden Ladungsträger im Zeitraum zwischen den Punkten C und D wiederum konstant. Zum Zeitpunkt D erreichen die ersten Ionen die Anode, wo sie aufgenommen werden. Infolgedessen verringert sich der Strom mit konstanter Geschwindigkeit bis zum Zeitpunkt E, wenn die Lampe 31 wieder eingeschaltet wird und der Vorgang sich wiederholt. Die zu beobachtende Stromwelle ist trapezförmig. Sie hat eine zusätzliche Phasenverzögerung im Vergleich zu der der OZ Ionen. Die Anzeige des Phasendetektors ist daher nicht mehr Null, sondern das Anzeigegerät zeigt einen positiven Ausschlag.
  • Nimmt die Konzentration des SFG ab, so besteht der Strom sowohl aus 02- wie SF6- Ionen. Die Stromwelle ist in diesem Fall eine Mischung, die sich aus den beiden vorbeschriebenen Zuständen ergibt. Die von der Konzentration des SF 6 abhängenden Wechselstromkomponenten dieser Ströme werden in dem hochverstärkenden Begrenzer 34 (F i g. 1) verstärkt und dann in den Phasendetektor 35 eingespeist. Der Ausgangsgleichstrom des Phasendetektors wird durch einen Gleichstromverstärker im Phasendetektorsystem 35 verstärkt und auf ein Meßgerät 42 oder ein anderes Anzeigegerät, z. B. einen nicht dargestellten Schreiber, gegeben. Der Rechteckwellenverstärker 34 ermöglicht zusammen mit dem Pegelsteuerkreis 40, den Phasendetektor so zu betreiben, daß seine Ausgangsleistung unabhängig von Änderungen der Amplitude ist. Derartige Änderungen können z. B. durch ein Altern der Photofläche verursacht sein. Die Ausgangsleistung hängt nur von der Phasenverschiebung der Laufzeit der Ladungsträger ab. Der Phasendetektor 35 ergibt eine Nullanzeige für eine 90gradige Phasenverschiebung, wie bereits erwähnt. Deshalb ist die Ausgangsspannung der weiteren Phasenverschiebung proportional, die von der SFB Konzentration herrührt.
  • F i g. 3 zeigt die Eichung des Instrumentes für SFG. Dabei ist die Phasenverschiebung als Funktion der SFB Konzentration in Luft dargestellt, und zwar in Teilen pro Million.
  • Eine erhöhte Empfindlichkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Luft ein inertes Gas, wie z. B. trockenen Stickstoff, ersetzt wird. Es können auch ändere Gase verwendet werden, die keine negativen Ionen bilden. Wenn diesen Gasen SFG zugesetzt wird, ergibt sich ein Unterschied in der Laufdauer zwischen SF,; Ionen und Elektronen, der beträchtlich größer ist als der zwischen SFG-Ionen und Sauerstoffionen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in der Anwendung zum Aufspüren von SF, in Leistungsschalteranordnungen beschrieben. Sie kann aber allgemein zum Aufspüren von elektronegativen Gasen verwendet werden, wo immer solche auftreten können.

Claims (12)

  1. Patentansprüche: 1. Gerät zur Anzeige der Konzentration von Gasen, die Elektronen einfangen (elektronegative Gase) durch Messung des lonenstromes, den die durch Elektronenanlagerung entstehenden negativen Ionen hervorrufen, mit einer Elektronenquelle, die Elektronen in einen mit dem zu untersuchenden Gas gefüllten Raum im Bereich eines elektrischen Feldes abgibt, dessen eine Elektrode (Kathode) mit der Elektronenquelle in Verbindung steht und mit einer zweiten Elektrode (Anode) höheren Potentials über einen Widerstand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kaltkathode von einem Oszillator so gesteuert wird, daß sie periodisch Elektronen abgibt, und daß von einem Phasendetektor, der an den Oszillator und an den Widerstand angeschlossen ist, ein Meßgerät entsprechend der Phasenverschiebung zwischen dem Zeitverlauf der Elektronenabgabe durch die Elektronenquelle und dem Zeitverlauf des Ionenstromes gespeist wird.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrostatische Abschirmung mit vorzugsweise dem gleichen Potential wie die Kathode auf der der Kathode abgekehrten Seite der Anode.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltkathode eine Photokathode ist, die von einer periodisch arbeitenden Photonenquelle bestrahlt wird.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photonenquelle von dem Oszil-Iator über einen Impulsformer mit Rechteckimpulsen gespeist wird.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Photonenquelle etwa 2000 Hz beträgt.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pumpe, die das zu untersuchende Gas durch den Bereich des elektrischen Feldes fördert.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe das Gas durch eine Sonde ansaugt und daß an der Sonde ein Schalter zum Steuern der Pumpe angebracht ist. B.
  8. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Staubfilter zwischen der Pumpe und dem Bereich des elektrischen Feldes.
  9. 9. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Kühlung des von der Pumpe geförderten Gases.
  10. 10. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalter für die Pumpe ein Schalter gekoppelt ist, der einen die Spannung zwischen Kathode und Anode in Abhängigkeit von der Anzeige des Meßgerätes beeinflussenden Servoverstärker für den Null'abgleich beim Arbeiten der Pumpe außer Betrieb setzt.
  11. 11. Gerät nach Ansprach 7, gekennzeichnet durch eine an der Sonde angebrachte, von dem Phasendetektor gesteuerte Lampe.
  12. 12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor eine akustische Signalquelle steuert. In Betracht gezogene Druckschriften: Vakuum-Technik, 1959, S. 215 bis 219.
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