DE2225802A1

DE2225802A1 - Chemolumineszenzgerät

Info

Publication number: DE2225802A1
Application number: DE19722225802
Authority: DE
Inventors: Alex David; Warnick Alan; Oak Park Mich. Colvin (V.StA.). P GOIn 27-12
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1971-05-26
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1972-12-14
Also published as: CA956141A; FR2139175B1; US3746513A; DE2225802C3; DE2225696A1; DE2225802B2; USRE28374E; US3746514A; CA944580A; USB283761I5; GB1341347A; GB1341346A; FR2139175A1

Description

HO rr P^R· '· ^MA^S ^V

250

Ford-Werke AG, KoIn-Deutζ

Chemolumineszenzgerät Zusammenfassung

Gasgemische, die eine unbekannte Menge Stickstoffmonoxid enthalten, werden in eine zylindrische Reaktionskammer an einer Stelle eingeleitet, die der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Elements naheliegt, welches das eine Ende der Reaktionskammer bildet. Ferner wird Ozon in die Reaktionskaipmer eingeleitet und durch das lichtdurchlässige Element von der resultierenden Reaktion übertragene Chemolumineszenz mit einer Photovervielfacherröhre gemessen. Der Reaktionskammerdruck wird vorzugsweise auf über etwa 5 Torr gehalten.

Das neuerliche Interesse an der Herabsetzung der Menge oder des Anteils schädlicher Bestandteile in der Atmosphäre hat einen beträchtlichen Anstoß zur Entwicklung von Verfahren und Vorrichtungen zur Verringerung der Mengen dieser Bestandteile ih den Abgasen von Fahrzeugmotoren, öfen und anderen Kraftanlagen gegeben. Diese Entwicklung war dadurch behindert,

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das ein Gerät zur genauen, wirksamen und wirtschaftlichen Messung sehr kleiner Mengen von Bestandteilen in Gasgemischen nicht zur Verfügung stand.

Die Chemolumineszenz bestimmter Reaktionen ist seit längerer Zeit bekannt, und neuere Forschungen haben zur Herstellung von Geräten geführt, welche die Chemolumineszenz als analytisches Merkmal benutzen. Ein solches Gerät nutzt die Chemolumineszenz der Reaktion zwischen Stickoxid und Ozon zur Bestimmung der Konzentration von Stickoxid oder Ozon in Gasgemischen durch Vermischen des Gasgemisches mit einer bekannten Menge des anderen Reaktionspartners in einem gut gerührten Reaktor bei extrem niedrigen Temperaturen von 1 Torr oder weniger. Eine lichtempfindliche Vorrichtung mißt die Intensität der auftretenden Chemolumineszenz und liefert ein Ausgangssignal an ein geeichtes Meßgerät.

Bei dem Versuch, dieses Gerät und dessen Wirkungsweise auf breiter Basis auszunutzen, sind beträchtliche Schwierigkeiten aufgetreten. Baulich gesehen ist eine große Vakuumpumpe nötwendig, um außerordentlich niedrige Drücke in der Reaktionskammer zu erzeugen, welche Pumpen die Gerätekosten auf eine unwirtschaftliche Höhe bringen. Die außerordentlich niedrigen Drücke haben ferner Abdichtungsschwierigkeiten im Gefolge und machen Präzisions-Fertigungs- und Zusammenbauverfahren notwendig. Im Betrieb können Übergangszustände beim Vermischen des Gasgemisches und des Reaktionspartners bei gutem Rühren, durch welche Obergangszustände die Reproduzierbarkeit, die Empfindlichkeit und die Gesamtgenauigkeit wesentlich beeinträchtigt werden.

Durch die Erfindung wird ein empfindliches, genaues, vielseitiges und wirtschaftliches Gerät sowie ein Verfahren zur Messung der Chemolumineszenz einer Reaktion zwischen Aihetn Bestandteil eines Gasgemisches und einem gasförmigen Reagens

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angegeben, um die Konzentration des Bestandteils zu bestimmen. Die Erfindung ist besonders nützlich zur Messung der Konzentration von Stickoxid in einem Gasgemisch. Stickoxid-Konzentrationen im Bereich von wenigen Tei3.;sn je Milliarde bis zu mehreren Teilen je Hundert können durch die Erfindung genau und wirksam gemessen werden. Erfindungsgemäß werden höhere Drücke verwendet, um die Reproduzierbarkeit und die wirtschaftlichen Aspekte des Gerätes zu verbessern. Empfindlichkeit und Genauigkeit werden dadurch auf einen Höchstwert gebracht, daß die frühere Technik mit guter Rührbewegung im Reaktionsgefäß nicht zur Anwendung kommt und stattdessen eine Technik angewendet wird, durch welche ein im wesentlichen stabiler Teil der Reaktion so nahe wie möglich einer lichtempfindlichen Vorrichtung aufrechterhalten wird.

Ein Gerät zur Durchführung der Erfindung besitzt eine Reaktionskammer mit einer öffnung an ihrem einen Ende, in welcher öffnung ein lichtdurchlässiges Element dichtend eingesetzt ist. Eine Probenleitung für die Zufuhr des Gasgemisches zur Reaktionskammer mündet in diese an einer Stelle in der Nähe der Innenfläche des lichtdurchlässigen.Elements. Eine Reaktionsteilnehmerleitung führt der Reaktionskammer einen gasförmigen Reaktionspartner zu, der mit einem Bestandteil des Probengemisches in einer Weise reagieren kann, das Chemolumineszenz auftritt. Eine Abgasleitung entfernt die Reaktionsprodukte aus der Reaktionskammer. Eine lichtempfindliche Vorrichtung, beispielsweise eine Photovervielfacherröhre, ist mit der Reaktionskammer verbunden und nimmt das Licht auf, das durch das lichtdurchlässige Element von der innerhalb der Kammer stattfindenden Chemolumineszenz reaktion hindurchtritt.

Die Erfindung ist besonders geeignet zur Messung der Konzentration von Stickoxid in einem gasförmigen Probengemisch, in dem das Stickoxid mit Ozon zur Reaktion gebracht wird.

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Ein solches Probengemisch tritt in die Reaktionskairaner durch die Probenleitung ein, und ein gasförmiges Reaktionspartnergemisch, das zumindest eine bestimmte Mindestmenge Ozon enthält, tritt in die Reaktionskammer durch die Reaktionsleitung ein. Die Reaktion beginnt sofort, und ein Teil der Reaktion, der von der Konzentration des Stickoxids im Probengemisch abhängt, findet innerhalb einer kurzen Entfernung vom lichtdurchlässigen Element statt. Ein kontinuierliches Strömen der Gasgemische in die Reaktionskammer und Messen der durch das lichtdurchlässige Element übertragenen Chemolumineszenz ergibt genaue und kontinuierliche Ablesungen über einen weiten Bereich von Stickoxidkonzentrationen.

Der Druck in der Reaktionskammer muß ausreichend hoch sein, um eine übermäßige Verwirbelung zu vermeiden und um eine gleichmäßige Reaktion in der Nähe der lichtempfindlichen Vorrichtung zu begünstigen. Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn der absolute Druck in der Reaktionskammer auf oberhalb etwa 5 Torr bei bevorzugten Drücken im Bereich oberhalb 300 Torr gehalten wird, da die Gase dann mit einer praktisch laminaren Strömung in die Reaktionskammer eintreten und durch diese hindurchströmen. Durch die gleichmäßige und stabile Reaktion werden vorübergehende MischungsSchwankungen herabgesetzt und die resultierenden Schwankungen des Lichtes, das die lichtempfindliche Vorrichtung erreicht. Solche höheren Drücke erhöhen ferner die Reaktionsgeschwindigkeit, wodurch ein größerer Teil der Reaktion in der Nähe der lichtempfindlichen Vorrichtung gehalten wird. Die hierdurch verursachte Zunahme der Lichtintensität führt zu einer weiteren Verbes*· serung der Genauigkeit und Empfindlichkeit. Es können, wenn gewünscht, Reaktionskammerdrücke verwendet werden, die dem atmosphärischen Druck naheliegen.

An einen Gasauslaß der Reaktionskammer kann eine Absaugpumpe angeschlossen werden, um das Probengemisch und das Reaktionspartner gemisch durch die Reaktionskammer abzusaugen. Sodann

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werden Zumeßorgane in die Probenleitung und in die Reaktionspartner leitung eingesetzt, welche Zumeßorgane gewöhnlich feine Kapillaren sind, die in einem ausreichenden Abstand oberstromseitig der Reaktionskammer angeordnet sind, um jede hierdurch verursachte Verwirbelung zu unterdrücken. Wenn ein Betrieb oberhalb des atmosphärischen Druckes gewünscht wird, werden Pumpen in der Probenleitung und in der Reaktionspartnerleitung vorgesehen, und der Abgasauslaß wird über ein geeignetes Zumeßorgan mit der Atmosphäre verbunden.

Die optimalen Strömungsgeschwindigkeiten hängen für das Probengemisch und das Reaktionspartnergemisch von der Menge und der Art der anderen Bestandteile in den Gasgemischen ab, angenommen natürlich, das die Anteile der Reaktionspartner innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen. Kohlendioxid hat beispielsweise eine Löschwirkung auf die emittierte Chemolumineszenz der Stickstoffoxid und Ozonreaktion, welche Löschwirkung etwa das Zwei- bis Dreifache derjenigen von Sauerstoff beträgt, der gewöhnlich den größeren Anteil des ozonhaltigen Reaktionspartnergemisches bildet. Die Löschwirkung wird in Probengemischen, die einen hohen Anteil an Kohlendioxid enthalten, dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt, daß eine verhältnismäßig starke Strömung des Reaktionspartnergemisches vorgesehen wird, um ein hohes Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlendioxid in der Reaktionskammer sicherzustellen. Beim Analysieren von Kraftfahrzeugabgasen (die einen hohen Anteil an Kohlendoxid enthalten), werden daher beste Ergebnisse dadurch erzielt, daß etwa das vierfache Volumen ah Reaktionspartnergemisch für jedes Volumen des Probengemisches verwendet wird, während das Analysieren atmosphärischer Probengemische vorzugsweise mit etwa 4 Volumen Probengemisch für jedes Volumen Reaktionspartnergemisch durchgeführt wird. Die Analyse der meisten anderen Gemische kann innerhalb dieser Verhältnisse durchgeführt werden.

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Für die Stickoxid-Ozon-Reaktionen überträgt das lichtdurchlässige Element und mißt die lichtempfindliche Vorrichtung vorzugsweise in einem breiten Teil des Spektrums einschließlich der Wellenlängen zwischen etwa 6400 Angström und 25 000 Amgström. Verbesserte Ergebnisse lassen sich durch die Messung von Licht mit Wellenlängen von nur etwa 6400 bis 15 000 Angström erzielen. Störungen lassen sich weiter auf ein Mindestmaß herabsetzen, wenn Licht mit Wellenlängen von nur etwa 10 000 bis 14 000 Angström gemessen wird.

Als Reaktionskammer dient vorzugsweise ein zylindrisches Gehäuse. Ein scheibenförmiges lichtdurchlässiges Element ist dichtend in dem einen Ende des zylindrischen Gehäuses angeordnet, während das andere Ende mit Ausnahme des Abgasauslasses geschlossen ist. Die Probenleitung erstreckt sich durch die zylindrische Wand des Gehäuses und mündet in die Reaktionskammer an einer Stelle in der Nähe des lichtdurchlässigen Elements. Der Reaktionspartner wird in die Reaktionskammer vorzugsweise durch eine Reaktionspartnerleitung eingeleitet, die benachbart der Probenleitungsmündung oder zwischen der Probenleitungsmündung und dem Abgasauslaß mündet.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Hauptmerkmale des Aufbaus und der Wirkungswelse des erfindungsgemäßen Gerätes;

Figur 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, durch eine Reaktionskammer für das Gerät, bei welchem weichgekrümmte Leitungen sowohl das Probengemisch als auch den Reäfctionspartner in die Reaktionskammer an einer Stelle in der Nähe des Mittelteils eines lichtdurchläääi^en Elements einleiten;

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Figur 3 eine Ansicht der in Figur 2 gezeigten Reaktionskammer im Aufriß;

Figur 4 eine Schnittansicht einer abgeänderten Reaktionskammer, bei welcher eine weichgekrümmte Leitung das Probengemisch an einer Stelle in der Nähe des Mittelteils des lichtdurchlässigen Elements einleitet und eine gerade Leitung den Reaktionspartner in die Reaktionskammer an einer Stelle zwischen dem Probengemischauslaß und der Abgasleitung einleitet;

Figur 5 eine Schnittansicht der Reaktionskammer, bei welcher eine gerade Leitung das Probengemisch in die Reaktionskammer an einer Stelle eng benachbart einem Rand des lichtdurchläsigen Elements einleitet und eine weitere gerade Leitung den Reaktionspartner an einer Stelle diametral bezogen auf den Gemischauslaß und in axialem Abstand von diesem in Richtung zur Abgasleitung ein-• leitet;

Figur 6 zeigt eine Reaktionskammer, die der in Figur 5 dargestellten mit der Ausnahme ähnlich ist, daß der Reaktionspartner in die Kammer auf der gleichen Seite wie das Probengemisch eintritt;

Figur 7 eine weitere Reaktionskammer, in welche der Reaktionspartner durch eine ringförmige Leitung eintritt, welche die Probenleitung umgibt.

Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 1 bis 3 wird ein gasförmiges Probengemisch, das eine unbekannte Menge Stickoxid enthält, durch eine Leitung 10 einem Kapillar-Zumeßorgan 12 zugeführt. Eise Probenleitung 14 leitet das das Strömungsmeßorgan verlassende Probengeraisch in eine zylindrische Reaktionskammer· 16 ein. Eine Leitung 18 leitet ein gasförmiges Reaktionspartnergemisch, das zumindest eine bestimmte Mindestmenge

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Ozon enthält, zu einem Kapillar-Zumeßorgan 20, und eine Reaktionspartnerleitung 22 leitet den das Strömungszumeßorgan verlassenden Reaktionspartner in die Reaktionskammer 16. Das eine Ende der Reaktionskammer 16 ist mit einem Auslaßverbindungsstück 24 versehen, an das eine Vakuumpumpe 26 angeschlossen ist. Ein Photoelektronen-Vervielfacher 28 ist am anderen Ende der Reaktionskammer 16 angeordnet und über einen Verstärker 30 und eine weitere geeignete elektronische Schaltung mit einem Ablesegerät 32 verbunden .

Das Auslaßverbindungsstück 24 steht mit dem Inneren der Reaktionskammer 16 durch eine öffnung 34 in einer Endwand derselben (Figur 2) in Verbindung. Ein scheibenförmiges lichtdurchlässiges Element 38 verschließt das ganze entgegengesetzte Ende 35 der Kammer, so daß sich das Auslaßverbindungsstück 24 in axialem Abstand von dem Element 38 befindet. Das Gehäuse des Photoelektronen-Vervielfachers ist in die Reaktionskammer eingeschraubt, um das Element in seiner Stellung zu halten. Geeignete Dichtungen 40 und 42 gewährleisten einen gasdichten Einbau des Elements 38 in die öffnung 35. Ein Flansch 44 dient zur Befestigung der Baugruppe aus der Reaktionskammer 16 und dem Photoelektronenvervielfacher 28 an einer (nicht-gezeigten) Halterung.

Die Probenleitung 14 erstreckt sich durch die zylindrische Wand der Kammer 16 etwa in deren Längsmitte und krümmt sich weich zum lichtdurchlässigen Element 38, so daß die öffnung 46 am Ende der Probenleitung sich in der Nähe der Innenfläche des Elements 38 befindet.·Die Reaktionspartnerlei- · tung 22 erstreckt sich durch die zylindrische Wand der Reaktionskammer 16 zu einer Stelle, die der Leitung 14 diametral gegenüberliegt und ist ebenfalls weich zum lichtdurchlässigen Element 38 hin gekrümmt, so daß sich die öffnung 48 am Ende der Leitung 22 ebenfalls in der Nähe der Innenfläche des

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Elements 38 befindet. Die Öffnung 48 ist in der gleichen Ebene wie die Öffnung 46 und der letzteren benachbart. Beide Öffnungen 46 und 48 sind im Mittelteil der Reaktionskammer 16 angeordnet, und beide befinden sich axial gesehen zwischen dem lichtdurchlässigen Element 38 und der Auslaßöffnung

Die Reaktionskammer 16 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 50 mm (etwa 2") und eine Länge von etwa 75 mm (3") haben. Die Leitungen 14 und 22 haben einen Innendurchmesser von etwa 3 mm (etwa 1/8") und eine Wandstärke von etwa 1,6 mm (etwa 1/16"). Das Element 38 ist ein optisches Glasfilter, das zumindest in dem dunkelroten Teil des sichtbaren Bereiches und im Infrarotbereich (oberhalb etwa 6400 Angström) lichtdurchlässig 1st. Die Öffnungen 46 und 48 befinden sich in einem Abstand von etwa 6 mm (etwa 1/4") von der Innenfläche des Elements 38 und haben voneinander einen Abstand von etwa 6 mm (etwa 1/4"),

Die Arbeitsweise des beschriebenen Gerätes ist wie folgt: Die Pumpe 26 wird lnganggesetzt, und die Kapillar^Zumeßorgane 12 und 20 werden so gewählt, daß der unteratmosphärische Druck innerhalb der Reaktionskammer 16 einen bestimmten Wert erreicht. Gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der bestimmte Druckwert zumindest etwa 5 Torr beträgt. Ein Reaktionspartnergemisch, das etwa 2 % Ozon und 98 % Sauer^ stoff enthält, wird der Reaktionspartnerleitung 18 zugeführt. Wenn ein Probengemisch in die Reaktionskammer 16 durch die Öffnung 46 einströmt, reagieren die Stickoxidmoleküle im Probengemiseh mit den Ozonmolekülen im Reaktionspartnergemisch, um eine Chemolumineszenz mit einen» Betrag herbeizuführen, welcher der Konzentration des stickoxide im Gasgemisch proportional ist.

Sowohl das Probengemiseh als auch das Reaktionsparfcnergeiiiisch strömen in die Reaktionskammer im wesentlichen als laminare Strömung» in der Reaktionskammer vermischen sich

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die Gemische miteinander und treten durch die Reaktionskammer mit geringstmöglicher Verwirbelung hindurch. Diese Stabilität ergibt einen hohen Grad an Reproduzierbarkeit und Empfindlichkeit.

Licht von der Chemolumineszenz tritt durch das Element hindurch, und seine Intensität wird durch den Photoelektronenvervielfacher 28 ermittelt. Ein elektronisches Signal, welches die Intensität darstellt, wird dem elektronischen Verstärker 30 zugeführt, der seinerseits ein Ausgangssignal an ein Ablesegerät 32 gibt, das zur unmittelbaren Ablesung von Einheiten geeicht ist, welche die Konzentration von Stickoxid im Gasgemisch darstellen.

Genauigkeit und Empfindlichkeit werden am höchsten, wenn ein beträchtlicher Teil der Reaktion zwischen·dem Stickoxid und dem Ozon in der Nähe der Innenfläche des Elements 38 stattfindet. Die Probenleitung 46 richtet in der Tat das Probengemisch zum lichtdurchlässigen Element, wenn es in die Reaktionskammer eintritt. Die Reaktion dauert solange an, wie sich reagierende Stoffe durch die Reaktionskammer 16 zur Auslaßöffnung 36 bewegen, jedoch nimmt die Intensität des vom lichtempfindlichen Organ 28 aufgenommenen Lichtes mit dem abnehmenden Raumwinkel ab, dem das lichtdurchlässige Element 38 gegenüberliegt.

Erhöhte Reaktionsgeschwindigkeiten lassen sich erzielen, wenn der Druck in der Reaktionskammer erhöht wird, da der höhere Druck die Zahl der Stickoxidmoleküle und Ozonmoleküle in der Kammer erhöht und dadurch die Wahrscheinlichkeit von Molekülkollisionen erhöht wird. Sehr genaue Ergebnisse bei hoher Empfindlichkeit können erreicht werden, wenn der Reaktionskammerdruck auf mindestens etwa 300 Torr erhöht wird. Solche höheren Drücke ermöglichen es, daß das Gasgemisch und der Reaktionspart&er in

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die Reaktionskammer mit einer verbesserten laminaren Strömung eintreten, wodurch vorübergehende Schwankungen in der Lichtintensität infolge einer ungleichmäßigen Vermischung innerhalb der Reaktionskammer verringert werden.

Bei der Reaktionskammer nach Figur 4 ist die Probenleitung 14a der in Figur 2 gezeigten ähnlich, jedoch endet eine gerade Reaktionspartnerleitung In einem kurzen Abstand von der Innenseite der zylindrischen Wand der Reaktionskammer, so daß ihre Mündung 48a radial nach innen in einer Ebene gerichtet ist, die sich axial zwischen der Probenleitungsmündung und der Abgasleitungsmündung befindet. Die Leitung 22a tritt in die Kammer innerhalb etwa der einen Hälfte der axialen Länge der Kammer vom lichtdurchlässigen Element 38 aus ein. Vergleichversuche mit einer Reaktionskammer nach Figur 4 von einer Länge von 75 mm (3") und einer Leitung 22a in 38 mm (1,5") vom Element 38 haben leichte Erhöhungen der meßbaren Lichtintensität gegenüber der Kammer nach Figur 2 gezeigt.

Bei der Reaktionskammer nach Figur 5 ist die Anordnung der Reaktionspartnerleitung 22b der in Figur 4 dargestellten ähnlich. Die Probenleitung 14b ist gerade und erstreckt sich radial in die Kammer an einer Stelle, die dem Rand des lichtdurchlässigen Elements 38 eng benachbart ist. Die Mündung 48b der Reaktionspartnerleitung befindet sich diametral gegenüber und in der Achsrichtung zur Abgasöffnung von der Mündung der Probenleitung verlagert. Bei Vergleichsversuchen mit der Reaktionskammer naca Figur 2 wurden mit der Anordnung nach Figur 5 ebenfalls leichte Erhöhungen der meßbaren Lichtintensität erzielt.

Bei den Reaktionskammern nach Figur 6 und 7 treten beide Leitungen in die Reaktionskammer auf der gleichen Seite ein. Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 6 ist die Anordnung der Probenleitung 14c der in Figur 5 dargestellten

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ähnlich, während die Reaktionspartnerleitung 22c von der Leitung 14c in der Achsrichtung zur Abgasöffnung hin verlagert ist. Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 7 erstreckt sich die Probenleitung 14d gerade in die Reaktionskammer, während die Reaktionspartnerleitung 22d die Probenleitung umgibt, so daß die Reaktionspartnerleitung eine ringförmige Mündung 48d bildet.

Bei jeder dieser Reaktionskammern befindet sich die Probenleitung in der Nähe der lichtempfindlichen Einrichtung, um die Reaktion in der Nähe derselben zu begünstigen. Jede der dargestellten Reaktionskammerbauformen und ähnliche Bauformen ergeben brauchbare Ergebnisse, obwohl die beste Kombination von Geauigkeit und Empfindlichkeit bisher mit den Kammern nach Figur 2, 4 und 5 erzielt wurde.

Die Strömungszumeßorgane 12 und 20 sind vorzugsweise zumindest mehrere Zoll oberstromseitig von der jeweiligen Leitungsmündung, um die Unterdrückung jeder durch sie hervorgerufenen Verwirbelung zu ermöglichen. Die Verwendung von Kapillaren als Zumeßorgane ergeben eine stabile Zumessung und eine geringstmögliche Verwirbelung. In der Probenleitung können geeignete Converter vorgesehen werden, um andere Stickstoffoxide in Stickoxid umzuwandeln, damit die Erfindung dazu verwendet werden kann, die Gesamtkonzentration der Stickstoffoxide im Probengemisch zu ermitteln. Zwischen der Reaktionskammer und der Pumpe kann ein Ozonkiller vorgesehen werden, um die Lebensdauer der Gummidichtungen und anderer Pumpenelemente aus Gummi zu erhöhen. Anstelle des Photoelektronenvervielfachers können auch andere lichtempfindliche Vorrichtungen, die auf Licht mit den vorgenannten Wellenlängen ansprechen, verwendet werden.

Durch die Erfindung wurden daher verbesserte Bauformen und Verfahren zur genauen und einfachen Bestimmung der

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Konzentration von Gasen, wie Stickoxid, in einem Gasgendach angegeben. Die Erfindung ergibt eine stark verbesserte Empfindlichkeit, Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Bauform und Betrieb.

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Claims

Patentansprüche

Gerät zur Bestimmung der Konzentration eines Bestandeils in einem gasförmigen Probengemisch durch Messung der Chemolumineszenz einer Reaktion zwischen dem Bestandteil und einem Reaktionspartner, gekennzeichnet durch eine Reaktionskammer (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit einer öffnung (35) an ihrem einen Ende, ein lichtdurchlässiges Element (38), das dichtend in der Öffnung (35) der Reaktionskammer angeordnet ist, eine Probenleitung (14, 14a, 14b, 14c, I4d), die mit der Reaktionskammer verbunden ist und eine Mündung (46, 46a, 46d) zum Einleiten des Probengemisches in die Reaktionskammer, welche Mündung der Innenfläche des lichtdurchlässigen Elements (38) naheliegt, eine Reaktionspartnerleitung (22, 22a, 22b, 22c, 22d), die mit der Reaktionskammer verbunden ist und eine Mündung (48, 48a, 48b, 48d) zum Einleiten des Reaktionspartners in die Reaktionskammer, eine Abgasleitung (24), die mit der Reaktionskammer verbunden ist, eine Pumpe zum Fördern des Probengemisches und des Reaktionspartners in die Reaktionskammer, und ein lichtempfindliches Organ (28), das mit der Reaktionskammer verbunden 1st und zur Messung des durch das lichtdurchlässige Element (3d) aus der Chemolumineszenzreaktion zwischen dent Bestandteil im Probengemisch und dem Reaktionspartner hindurchtretenden Lichtes.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionekairaner ein zylindrische« Gehäuse ist und das lichtdurchlässige Element (38) eine Scheibe ist, die an dem «inen End· de« zylindrischen Gehäuses angeordnet ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Abgasleitung (24) mit dem Gehäuse der Reaktionsfcairaner Oi «in«? stelle verbunden ist, die von dem lichtdurchlässigen Element (38) axial entfernt ist.

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4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionspartnerleitung in die Reaktionskammer an einer Stelle mündet, die sich axial zwischen der Mündung (46, 46a, 46d) der Probenleitung (14, 14a, 14b, 14c, 14d) und der öffnung (34) der Abgasleitung (24) befindet.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenleitung sich durch die zylindrische Wand des Ge- " häuse« erstreckt und die Reaktionskammer eng benachbart einem Rand des lichtdurchlässigen Elements (38) mündet.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß .^ sich die Reaktionspartnerleitung (22, 22a, 22b, 22c, 22d) durch die zylindrische Wand des Gehäuses erstreckt und in die Reaktionskammer an einer Stelle diametral gegenüberliegend der Mündung der Probenleitung und von dieser axial entfernt mündet.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (26) mit der Abgasleitung (24) verbunden ist und einen unteratmosphärischen Druck in der Reaktionskamraer erzeugt, um das Probengemisch und den Reaktionspartner in die Reaktionskammer zu saugen, und ein Abströmungszumeßorgan (12) mit der Probenleitung verbunden ist sowie ein Strömungszumeßorgan (20) mit der Reaktionspartnerleitung verbunden ist. - .,,
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe und das Strömungszumeßorgan einen Druck von mindestens etwa 300 Torr in der Reaktionskammer erzeugen.

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9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenleitung in die Reaktionskanimer an einer Stelle mündet, die näher dem lichtdurchlässigen Element (38) als der Abgasleitung (24) liegt.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionspartnerleitung in die Reaktionskammer an einer Stelle mündet, die von dem lichtdurchlässigen Element (38) weiter entfernt als die Probenleitungsmündung ist, jedoch näher dem lichtdurchlässigen Element als der AbgasIeitungsöffnung.
11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe einen Druck von mindestens 300 Torr in der Reaktionskammer erzeugt.
12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Reaktionspartnerleitung durch die zylindrische Wand des Gehäuses erstreckt und in die Reaktionskammer an einer Stelle mündet, die der Mündung der Probenleitung diametral entgegengesetzt ist und sich von dieser in axialem Abstand befindet.
13. Reaktionskammer für eine Chemolumineszenz-Reaktion, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Öffnung an seinem einen Ende, ein lichtdurchlässiges Element, das dichtend in der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist, eine Probenleitung, die sich in das Gehäuse erstreckt und eine Mündung zum Einleiten eines Probengases in das Gehäuse aufweist, welche Mündung der Innenfläche des lichtdurchlässigen Elements naheliegt, eine Reaktionspartnerleitung, die

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sich in das Gehäuse erstreckt und eine Mündung zum Einleiten eines Reaktionspartnergases in das Gehäuse aufweist
und einen Abgasauslaß am Gehäuse an einer Stelle, die von der Probenleitungsmündung und der Reaktionspartnerleitungsmündung entfernt ist.
14. Reaktionskammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Probenleitung sich in einer Ebene befindet, die zur Ebene des lichtdurchlässigen Elements im wesentlichen parallel ist.
15. Reaktionskammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt ist, der an seinem einen Ende geschlossen ist, und das lichtdurchlässige Element sich senkrecht zur Achse des Gehäuses an dessen entgegengesetztem Ende
erstreckt.
16. Reaktionskammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaß im Mittelteil des geschlossenen Endes des Gehäuses vorgesehen ist.
17. Reaktionskammer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Reaktionspartnerleitung der Innenfläche des lichtdurchlässigen Elements naheliegt.
18. 'Reaktionskammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenleitung sich radial in die Reaktionskammer erstreckt und ihre Mündung einem Rand des^:lichtdurchlässigen Elements benachbart ist. : ■ i -._■: .<

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