DE2263399A1

DE2263399A1 - Einrichtung zum messen ansteigender konzentrationen von quecksilber in der luft und in anderen gasen

Info

Publication number: DE2263399A1
Application number: DE19722263399
Authority: DE
Inventors: David L Braun
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1973-06-28
Also published as: IT988085B; CA989005A; ES409536A1; DE2263399C2; JPS5738859B2; GB1416729A; JPS4873194A; SE429480B; FR2165652A5

Description

M 3201

PATEMTAKWÄLTE-

Dr.-lng. HAFi"? RUeCHKE

£:r£3o 65

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul,

Minnesota 55101 (V.St.Ao)

Einrichtung zum Messen ansteigender Konzentrationen von Quecksilber in der Luft und in anderen Gasen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Yerfahren zum Ermitteln von Quecksilberdampf in Gasen, insbesondere durch Absorption des Quecksilbers in das Gitter dünner Metallfolien hinein. Die Erfindung betrifft ferner die Messung des zeitlichen Durchschnittswertes der Quecksilbereinwirkung durch Messen der gesamten Quecksilberabsorption innerhalb einer bekannten Zeitperiode. " .

Die Einwirkung von Quecksilberdämpfen auch in geringen Mengen führt bekanntlich zu einer Quecksilbervergiftung und damit zu einer Erkrankung oder sogar zum Tode. In der Industrie wird in steigendem Maße Quecksilber verwendet beispielsweise bei elektrischen Einrichtungen als Katode für die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoffgas, das bei Mahrungsmitteln verwendet wird. In Betrieben, in denen Quecksilber in elektrolytischen Zellen verwendet wird, besteht beständig die Gefahr, dass

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Quecksilber verschüttet wird und verdampft, wenn die elektrolytisch en Zellen gewartet werden müssen.

Die Gefahr einer Quecksilbervergiftung besteht ferner in den Arbeite- und Behandlungsräumen von Zahnärzten, Dentisten und zahnärztlichen Laboratorien. Quecksilber wird weitgehend für die Zubereitung von Amalgamen als Zahnfüllmaterial verwendet· Es ist unvermeidlich dass kleine Mengen des Quecksilbers auf Tischen is,; und Fußböden verschüttet werden und in Spalten und Hisse eindringen. Diese Gefahr wurde noch dadurch erhöht, dass die Arbeitsräume von Zahnärzten und Dentisten mit Teppichboden ausgelegt werden, die verschüttetes Quecksilber aufsaugen und eine langsame Verdampfung ermöglichen. Die Konzentration des Quecksilberdampfes steigt an, wenn der Teppichboden mittels Staubsauger gereinigt wird oder durch Betreten aufgelockert wird.

Trotz dieser Vergiftungsgefahr stehen Einrichtungen, mit denen genau und beständig die Einwirkung der Quecksilberdämpfe auf eine einzelne Person überwacht werden kann, nicht zur Verfügung. Eine solche Einrichtung muss empfindlich sein selbst bei einem Sicherhei ts schwell engrenzw er t von 0,05 mg Hg/m Luft tür..... eine Einwirkung bis zu acht Stunden. Die Einrichtung nach der Erfindung weist die Empfindlichkeit auf, die bei schwachen Quecksilberdampf konzentrationen erforderlich ist, und besteht aus einer gewichtsmäßig leichten Einheit, die von einer Person bei der Ausführung der normalen Arbeit getragen werden kann.

Es hat sich gezeigt, dass die Absorption von Quecksilber in dünnen Metallfolien zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes führt. Das Ansteigen des Wiederstandes ist eine Funktion des Prozentsatzes des absorbierten Quecksilbers in bezug auf Gold, und die Messung der Menge des absorbierten Quecksilbers als zeitlicher Durchschnittswert kann als Messung der Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Metallfolie durchgeführt werden, wobei die Gesamtzeit der Einwirkung des Quecksilbers auf die Metallfolie ein bekannter Wert ist· Die Ermittlung der Erhöhung des elektrischen Widerstandes einer Metallfolie nach der Erfindung ermöglicht die Messung der gesamten Einwirkung des Quecksilbers auf Filtereinrichtungen, und bei Verwendung eines entsprechend geeichten

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Detektors kann ermittelt werden, wenn das Pilter genügend lange der Einwirklang von Que cksilberdämpf en ausgesetzt worden ist und ersetzt werden muss. Diese Wirkung war bisher nur für verdünnte Lösungen bekannt, die bei hohen Temperaturen zubereitet waren.

Einrichtungen zum Ermitteln von Que cksilberdämpf en sind an sich bekannt. Bei einer solchen Einrichtung wird Selen zusammen mit Schwefel zum Ermitteln von Quecksilberdämpfen durch eine !Farbänderung verwendet, die bei der Reaktion des Queeksilberdampfes mit Selensulfid erfolgt, wie in der US-Patentschrift Hr. 1 711 742 vom 27. Mai 1929 beschrieben. Ein weiteres Verfahren zum Ermitteln von Quecksilberdämpfen ist in der deutschen Patentschrift Ur· 825 909 vom 7· Juli 1949 beschrieben, nach dem auf eine nicht-leitende Unterlage eine Selenschicht aufgetragen wird·

Wenn die Selenschicht mit Quecksilberdampf in Berührung gelangt, si bildet das nicht-leitende Selen Quecksilberselenid, das leitend ist, so dass der elektrische Widerstand in der Selenschicht kleiner wird.

Nach einem dritten bekannten Verfahren zum Ermittelv von Quecksilberdampfen wird ein atomisches Absorptions-Spektrometer benutzt, Dieses Verfahren wurde weitgehend zum Aufspüren· von Edelmetallen angewendet und erfordert zuweilen die Bildung von Goldamalgam, das erhitzt wird, um das Quecksilber in ein Absorptionsspektrometer zu treiben.

Bei den bekannten Einrichtungen zum Aufspüren von Quecksilberdämpfen bestanden Mängel und Schwierigkeiten, die diese Einrichtungen zum Überwachen der Einwirkung von Quecksilber auf Einzelpersonen als ungeeignet erscheinen lassen. Die Selen-Schwefel-Einrichtung ist nicht empfindlich für geringe Quecksilberkonzentrationen und erfordert üblicherweise die Erhitzung des Luft-Quecksilbergemisches. Erhöhte Temperaturen und die Unfähigkeit, schwache Quecksilberkonzentrationen messen zu können, stellen. Mangel dar, die bei einer Einrichtung zum Überwachen des schädlichen Einflusses von Quecksilber auf eine Einzelperon nicht geduldet werden kann, die bei der Arbeit beständig in Bewegung ist.

Eine Einrichtung, bei der Selen auf einer nichtleitenden Unterlage verwendet wird, und die empfindlich ist für schwache

Quecksilberdampfkonzentrationen bei Raumtemperatur, weist jedoch nur eine kurze Lebensdaier von ein bis zwei Tagen auf und ist nicht geeignet zum Messen der kumulativen Einwirkung des Quecksilberdampfes auf die Einrichtung. Ein Selendetektor dient nur als ein Warnungsmittel für die Anwesenheit von Quecksilberdampf, ist jedoch nicht imstande, eine fortgesetzte Einwirkung zu messen und Daten über Tage und Wochen hinweg zu speichern nach der ersten Einwirkung des Quecksilbers.

Die Verwendung atomischer Absorptionsmittel würde die Messung der Einwirkung von Quecksilberdampf auf eine Goldfolie ermöglichen, die nicht dünn und auch nicht elektrisch kohärent zu sein braucht, und die von einer Einzelperson getragen wird. Die Verwendung eines atomischen Absorptionsgerätes ist teuer und zeitraubend bis zu dem Ausmaß, bei dem eine Überwachung von Einzelpersonen aus wirtschaftlichen Erwägungen in den meisten Fällen, wenn nicht überhaupt, ausgeschlossen ist. Bei der Einrichtung nach der Erfindung brauchen keine erhöhten Temperaturen, keine regulierten Gasströmungen und keine teure und viel Zeit beanspruchende Mittel vorgesehen werden» um die Einwirkung von Quecksilberdämpfen auf Einzelpersonen zu überwachen, und die erfindungsgemäße Einrichtung kann als ein Teil einer elektrischen Schaltung benutzt werden, um zu messen, ob ein Quecksilber absorbierendes Filter die Grenze seiner Absorptionsfähigkeit erreicht hat, wobei ein Warnsignal erzeugt werden kann, das anzeigt, dass ein verbrauchtes Filter ersetzt werden muss·

Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine rasche, einfache und direkte Ablesung der Quecksilberpegel auf Zeitbasis unter Verwendung einer billigen Widerstandsmessvorrichtung, in der eine dünne und elektrisch kohärente Folie eines Quecksilber absorbierenden Metalls auf einer isolierenden Unterlage so aufgebracht ist, dass die Folie der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zu einem dünnen Anhänger ausgestaltet werden, der von einer Person getragen wird, wenn diese sich in Säumen befindet, in denen die Gefahr einer Quecksilberdampfvergiftung besteht. Eine periodische Untersuchung der Anhänger zeigt die Einwirkung von Quecksilberdampf in bezug auf die Zeit durch eine Veränderung des elektrischen Widerstandes

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der dünnen Folie an.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben» In der beiliegenden Zeichnung ist die

Fig.1 eine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Detektors mit einer nicht-leitenden Unterlage , die einen Belag aus einer dünnen Metallfolie trägt,

Fig. 2 „eine Darstellung der einzelnen Teile der Einrichtung nach der Fig. 1 in Form eines Anhängers, der iron einer zu überwachenden Person getragen wird,

Pig.3 eine Seitenansicht eines Absorptionsfilters und einer Detektoreinrichtung nach der Fig.1 in Form einer Warnschaltung und die

Fig.4 ein Schaltplan für eine Warnschaltung, die in der Einrichtung nach der Fig<>3 benutzt werden kann.

In den Figuren sind die einander gleichen- oder entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen· Die Figuren 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer als Ganzes mit 1 bezeichneten Detektorvorrichtung nach der Erfindung mit einer mit einer Unterlageplatte aus einem nichtleitenden Material 5, die mit einer mäanderartig verlaufenden Vertiefung 2 versehen' ist, in die eine Metallfolie 3 eingelegt ist»

Sine Kappe 4 ist mit einer Anzahl von Diffusionskanälen 6 versehen, die so angeordnet sind, dass die Vertiefung 2 der Detektorvorrichtung 1 unter die Diffusionskanäle 6 bewegt werden kann und andererseits in eine lage, in der die Vertiefung 2 abgedeckt wird, so dass die Metallfolie gegen Quecksilberdämpfe geschützt isto Die Detektorvorrichtung 1 ist unter der Kappe 4 an einer Grundplatte 7 angebracht, die von geeigneten Mitteln an der Gebrauchsstelle festgehalten wird.

Die Detektorvorrichtung 1 kann an der Auslasseite eines Filters 12 angebracht werden, das über die Leiter 13 mit einer äußeren Schaltung 14 in Verbindung steht, so dass eine Warnvorrichtung 16 in Betrieb gesetzt wird, wenn der Widerstand der Detektorvorrichtung einen vorherbestimmten Wert erreicht.

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Die Fig.4 zeigt den Schaltplan für eine Schaltung, die zum Überwachen eines Quecksilberabsorptionsfilters verwendet werden kann· Diese Schaltung enthält eine Diode 17» die einen von außen zugeführten Wechselstrom gleichrichtet und der Schaltung eine Halbwellenspannung zuführt. Eine Zenerdiode 18 begrönet die Spannung am Verbindungspunkt 19. Die Widerstände 21» 22, 25 und 24 bilden eine Widerstandsbrücke. Beo einer Erhöhung'des'.Widerstandes 24 steigt die Spannung am Verbindungspunkt 26 an, und wenn diese Spannung um einen Bruchteil eines Volt die Spannung am Verbindungspunkt 27 übersteigt, so wird der programmierbare Translator 28 in den leitenden Zustand versetzt, und es fließt, ein Strom zur Steuerelektrode des solikongesteuerten Gleichrichters 29, wobei dieser Gleichrichter in den leitenden Zustand versetzt und die Warnvorrichtung eingeschaltet wird (16), Der Widerstand 31 begrenzt nur den zur Warnvorrichtung 16 fließenden Strom, die im vorliegenden Falle aus einer Neonlampe besteht.

Es gibt viele Kombinationen von Widerständen und elektrischen Schaltungselementen, die zum Messen benutzt werden können, wenn ein äußerer Stromkreis einen vorherbestimmten Widerstand erreicht hat. Die beschriebene Schaltung stellt daher nur ein Beispiel das und bildet keinen Bestandteil der Erfindung.

Die tragende Unterlage der Detektorvorrichtung kann aus einer

grcßen Anzahl nicht-leitender Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus Folystyren, Polyester, Glas, Teflon und polyethylen. Der Grad der Ansprache der Detektorvorrichtungen mit gleichen Anfangewiderständen bei gleicher Einwirkung des Quecksilbers ist für die verschiedenen nicht—leitenden Unterlagen verschieden. Der Grund für diese unterschiedliche Ansprache ist nicht völlig klar, es hat jedoch den Anschein, dass die Oberflächen^· energie der Unterlage einen wesentlichen Faktor bei der Bestimmung der Ansprachecharakteristik der Detektorvorrichtungen daretellt· Obwohl die gewählte Unterlage die Ansprache der Detektorvorriehtung beeinflusst, so ist diese Beeinflussung jedoch nicht Jo?!tisch, und die Einwirkung des Quecksilbers kann mit allen Vorrichtungen genau gemessen werden, die den verschiedenen. Unterlage» hergestellt worden sind. ■ ; ,. :■:■..■ „τ ■■■ , ,,· ■ . , ■■,■ /.■■■■,■;

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Bs hat sich gezeigt, das3 die Struktur des tragenden Blockes den Anfangswiderstand der aufgelegten Metallfolie beeinflusst. Eine glatte Oberfläche führt zu niedrigen Anfangswiderständen, und die Widerstandswerte der Metallfolie werden mit der Eauheit der Oberfläche größer. Die Verwendung glatter Oberflächen führt jedoch zu keinem Vorteil, und für die Verwirklichung der Erfindung werden glatte oder rauhe Oberflächen in Betracht gezogen.

Der in die Vertiefungen oder Nuten der Detektorvorrichtung einzulegende Film kann aus einer oder mehreren Lagen derjenigen Metalle bestehen, die mit Quecksilber ein Amalgam bilden, und deren elektrischer Widerstand sich mit der Menge des absorbierten Quecksilbers ändert. Die meisten Metalle bilden mit Quecksilber ein Amalgam mit wenigen Ausnahmen, von denen Eisen, Platin, Kobalt und Wolfram angeführt seien«, Für die Zwecke der Erfindung sind u,a» geeignet Blei, Kupfer, Silber, Zink und. Gold. Das gewählte Metall muss widerstandsfest sein für den Angriff anderer Chemikalien, die in dem zu überwachenden Gas normalerweise anwesend sind. Beispielsweise kann als Metallfilm nicht Silber benutzt werden, wenn das zu überwachende Gas Schwefelverbindungen enthält. Soll die Detektorvorrichtung in einer Atmosphäre benutzt werden, die korrodierende oder reagierende Bestandteile enthält, so kann über einer Folie aus einem weniger edlen Metall, wie Blei oder Silber, eine korrosionsfeste Folie aus einem Ede?: = metall, wie Gold, verwendet werden, wodurch der Vorteil erhalten wird, dass die Folie aus dem weniger edlen Metall eine erhöhte Widerstandsanspraehe aufweist, während die Korrosionsfestigkeit und die Stabilität der Folie aus dem edleren Metall erhalten bleibt.

Als Widerstandsfilm in der Vertiefung wird zurzeit Gold vorgezogen wegen seiner chemischen Stabilität und der Leichtigkeit, mit der in der Vertiefung der Detektorvorrichtung~ ein elektrisch kohärender dünner Film erzeugt werden kann. Mach der erstmaligen Absetzung vermindert sich der Widerstand bei Gold und anderen Metallen nach einiger Zeit der Widerstand als Folge der Alterung. Diese Alterungswirkung kann dadurch beseitigt werden, dass zuerst der dünne Filmwiderstand 24 bis 48 Stunden lang auf eine mäßige Temperatur von beispielsweise 6O⁰C erwärmt wird, und dass die erfindungsgemäße Detektorvorrichtung in jedem Falle ungefähr

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2 bis 48 Stunden lang auf eine Temperatur von 35 - 10O⁰C erwärmt erwärmt wird, wobei die längere Behandlung bei den niedrigeren Temperaturen ausgeführt wird und umgekehrt. Gold weist eine ausgezeichnete Ansprache auf, wobei der Widerstand unter der Einwirkung des Quecksilbers gleichmäßig ansteigt und zwar direkt proportional der Menge des absorbierten Quecksilbers, so dass die Gesamtansprache von der größten Menge des absorbierten Quecksilbers abhängt.

Der elektrisch kohärende Metallfilm kann nach verschiedenen bekannten Verfahren aufgetragen werden, und zwar einmal durch Aufdampfen auf eine nicht-leitende Unterlage oder durch Aerosolplattierung eines Metallfilmes. Der Metallfilm wird vorzugsweise in einer flachen Vertiefung an der Detektorvorrichtung erzeugt, so dass der Metallfilm geschützt wird, wodurch die elektrische Integrität des Widerstandsfilmes erhalten bleibt, selbst wenn die Oberseite der Detektorvorrichtung durch den Gebrauch abgenutzt wird. Die Erhaltung der elektrischen Integrität ist wichtig, da die Detektorvorrichtung durch Messung der Widerstandsänderung eines besonderen zusammenhängenden elektrischen Elementes, im vorliegenden Falle des Metallfilmes wirkt. Es ist ferner vorgesehen, den dünnen Filmwiderstand auf einer ebenen fläche anzuordnen und mit einem Schutzdeckel zu versehen.

Das gewünschte Auftrags- oder Anbringungsinuster ist nicht

kritisch, und es können je nach dem Verwendungszweck der Detektor-

und
vorrichtung der gewünschten Gesamtlänge des Widerstandeelementes entsprechende Muster vorgesehen werden. Mit Hilfe der in der Technik der Metallplattierung bekannten Verfahren kann die Dicke und die Gestalt des Metallfilmes bestimmt werden. Das gewünschte Muster kann durch eine Abdeckmaske vor der Plattierung erzeugt werden, oder der Film kann auf der gesamten Außenseite einer nicht-leitenden Unterlage erzeugt werden, wonach uüt erhöhte Teil der Unterlage abgeschliffen und die betreffenden leitenden Materialien entfernt werden, oder eine Metallplattierung kann auch an der Innen- oder der Außenseite einer rohrförmigen oder zylindrischen Unterlage erzeugt werden.

Die Ansprache des das Quecksilber absorbierenden Films verändert sich mit der Bewegung der Luft über den absorbierenden

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Bei einer konstanten Luftbewegung kann die Detektorvorrichtung bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen geeicht werden· Wird die Detektorvorrichtung von einer Person als Anhänger getragen, so würde ein offener EiIm der Einwirkung zahlreicher und wechselnder Luftströmungen ausgesetzt, wenn die zu überwachenden Personen ihre normale Arbeit ausführen. In diesem Falle wurden sich falsche Messwerte ergeben, und die tatsächliche Einwirkung von Quecksilberdämpfen auf eine Person wäre nicht genau bekannt. Hierdurch würde der Anschein von Sicherheit erweckt mit der Folge, dass die zu überwachenden Personen einer zu starken Einwirkung der Quecksilberdämpfe ausgesetzt werden. Wird jedoch die Detektor— vorrichtung mit■einer Diffusionskappe 4 versehen, so können die Fehler als Folge der Ijuftbewegung über den Metallfilm vermieden oder verringert werden, und es wird ein gleichmäßiges Diffusionsgefälle erzeugt, das allein eine Funktion der Quecksilberdampfkonzentration ist und nicht beeinflusst wird von der Bewegung der Luft über die Oberseite der Diffusionskappe 4» Diese Kappe kann verschiedenartig ausgestaltet werden, wobei in den meisten fällen ein Verhältnis Länge t Durchmesser der Diffusionskanale von 3 : geeignet ist. Jeder Schutz für den Metallfilm ist von Mutzen; jedoch haben sich Verhältnisse Kanallänge : Kanaldurchmesser von 3 :1 bis 8 : 1 als höchst praktisch erwiesen, wobei ein Verhältnis 6 : 1 vorzuziehen ist.

Wird die erfindungsgemäße Detektorvorrichtung zum überprüfen eines filters benutzt, so wird die Vorrichtung in der aus dem filter austretenden Gasströmung angeordnet und muss mit einer elektrischen Schaltung verbunden werden, mit der Veränderungen des elektrischen Widerstandes in der Detektorvorrichtung gemessen werden können. Die Detektorvorrichtungen werden vorzugsweise so geeicht, dass sie den gleichen Anfangswiderstand aufweisen, so dass die zugehörige elektrische Schaltung einen feststehenden Bezugswert aufweist und eine vorherbestimmte Änderung des elektrischen Widerstandes messen kann. Wenn gewünscht, können Detektorvorrichtungen mit veränderlichem Widerstand benutzt werden, wobei die elektrische Schaltung mit einer einstellbaren Messeinrichtung ausgestattet wird, die für eine Messung einer prozentmäßigen Änderung des AnfangsaußenwiderStandes geeicht werden

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kann, der von der Detektorvorriciitung dargestellt wird. Hat das Quecksilberfilter eine so große Menge Quecksilberdampf absorbiert, dass es wirkungslos geworden ist, so strömt der Quecksilberdampf auf die Detektorvorrichtung, deren Widerstand dadurch erhöht, wird mit der Folge, dass die elektrische Schaltung eine Warnvorrichtung in Betrieb setzt, beispielsweise eine elektrische Lampe oder einen Summer.

Die aus dem zu überwachenden Filter austretende Gasströmung stellt einen Dauervorgang dar, der zum Bestimmen der Gesamtansprache benutzt werden kann, die zum Inbetriebsetzen der Vorrichtung erforderlich ist. In diesem Falle braucht keine Diffusionskappe zum Schutz der Detektorvorrichtung gegen wechselnde Luftströmungen vorgesehen zu werden wie bei der Verwendung der Detektorvorrichtung zum überwachen von Personen. Es kann jedoch erwünscht sein, eine Diffusionskappe als Mittel zum Verlängern der Lebensdauer der Detektorvorrichtung vorzusehen.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben, aus denen die Vorzüge der Erfindung hervorgehen.

Zum Normen der Ansprachemerkmale der verschiedenen Detektorvorrichtungen und deren Metallfilme werden die nachstehend beschrieben Verfahren und Einheiten verwendet· Als normale Einwirkungseinheit ¹¹S" wird eine einstündige Einwirkungszeit in Luft oder in einem anderen Gas bezeichnet, das 0,05 mg Hg/nr enthält. Eine Konzentration von 0,05 mg Hg/m wurde als Schwellengrenzwert bestimmt, bei dem die Schädigung einer Person zu erwarten ist, die wiederholt oder längere Zeit der Einwirkung eines Quecksilberdampfes ausgesetzt ist. Wird eine Person beispieleweise 23 Stunden lang der Einwirkung von 0,25 mg Hg/nr in Luft ausgesetzt, so würde dies eine Einwirkung von 0,25/0,05 χ 23 oder 115 "S"-Einheiten darstellen.

Die Detektoransprache ¹¹R" wird definiert als die prozentmäßige Änderung des Widerstandes multipliziert mit 100· Eine Änderung von 4,0$ bei dem gemessenen Widerstand des aus dem dünnen Film bestehenden Wideretandselementee in einer Detektorvorrichtung würde einer Ansprache ^wfi^w von 400 entsprechen.

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Eine Ansprache von 0,01$ oder einer "R"-Einheit während einer Einwirkung einer "S"~Einheit würde dann als eine Normaleinheit ^ΜΛ^η zu bezeichnen sein. Spricht eine als Anhänger getragene Detektorvorrichtung mit einer 2^-igen Änderung (R = 200) während einer 80-stündigen Aussetzungszeit an der Luft an, die 0,10 mg Hg/rn^ enthält (S = 160), so beträgt die Ansprache 200/160 oder 1,25 "H".

Die "bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Widerstände wurden ungefähr 24 Stunden lang auf ungefähr 80⁰C erhitzt, um den Filmwiderstand zu stabilisieren und mögliche isothermische Änderungen des Widerstandes als Folge der Alterung zu vermeiden.

Beispiel 1 .

Im Druckgußverfahren wurde aus Polystyren eine Detektosvorrichtung mit einer schlangenlinienförmig verlaufenden Hut hergestellt, die eine Breite von ungefähr 3»4 mm, eine Tiefe von ungefähr 0,79 mm und eine länge von 15»2 cm aufwies. Auf die Oberseite der Unterlage wurde ein dünner haftender Goldfilm aufgedampft, wonach die Oberseite abgeschliffen wurde, wobei in der Wut ein dünner Goldfilmwiderstand mit dem genannten Muster zurüekblieb. Vor der Einwirkung des Quecksilbers betrug der Wert des Widerstandes 1$,393 0hm. Nach einer dreieinhalbstündigen Aussetzung des Widerstandes in einer Quecksilber in einer Konzentration von 0,06 mg/nr (S = 4»2) enthaltenden Kammer stieg der Widerstandswert auf 1,414 0hm an (R = 150), so dass die gemessene Einwirkung 35,7 Normaleinheiten betrug. In einer sich anschließenden Zeitperiode von dreieinhalb Stunden bei einer durchschnittliehen Quecksilberkonzentration von Q »07 mg/nr (S = 4 »90) stieg der Widerstandswert auf 1,439 0hm an (R = 179), so dass die gemessene Einwirkung 36,4 Normaleinheiten betrug. Die Ansprachemerkmale der Detektorvorrichtung sind daher bei verschiedenen Queck- ^ilberdampfkonzentrationen im wesentlichen die gleichen·»

Beispiel 2

Es wurdenzwei Detektoxvorrichtungen nach Beispiel 1 hergestellt. Vor dem Aufbringen des Goldfilmwiderstandes wurde die Außenseite der einen Detektorvorrichtung aufgerauht. Beide

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Detektorvorrichtungen wurden mit der gleichen Menge Gold belegt; jedoch betrug der Widerstand bei der aufgerauhten Oberseite 170 Ohm und bei der glatten Außenseite 50 Ohm.

Die Widerstände wurden gleichzeitig 21 Stunden lang der Luft ausgesetzt, die 0,135 mh Hg/m^ enthielt (S - 57). Der Detektorwiderstand auf der glatten Außenseite stieg auf 54 Ohm an und zeigte daher eine Ansprache von 800/57 = H N. Der Detektorwiderstand auf der rauhen Außenseite stieg auf 184 0hm an (R = 820) und zeigte daher eine Ansprache von 820/57 = Ht4 I· Die Ansprachemerkmale der beiden Detektorvorrichtungen, die auf gleich großen Unterlagen die gleiche Menge eines Metallbelags trugen, waren ungefähr einander gleich.

Beispiel 3

Zwei nach dem Beispiel 1 hergestellte Detektorvorrichtungen wurden zugleich der Quecksilber enthaltenden Luft ausgesetzt. Die eine Vorrichtung wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 Meter pro Minute in Bewegung gesetzt, während die andere Detektorvorrichtung bewe gungslos blieb, wobei beide Detektorvorrichtungen einer Einwirkung von 9S unterlagen. Der in Ruhe befindliche Detektor zeigt eine Ansprache von 14»5 Jü» während der bewegte Detektor eine Ansprache von 43 N zeigt.

Beispiel 4

Die Untersuchung mit den nach dem Beispiel 3 hergestellten Detektorvorrichtungen wurde wiederholt, wobei das echlangenlinienförmige Muster des Detektorelementes mit einer Diffusionskappe abgedeckt wurde. Jede Diffusionskappe war mit 36 Diffusionskanälen 6 (Fig.3) versehen, die eine Tiefe von 0,95 cm und einen Durchmesser von 0,16 cm aufwiesen. Beide Detektorvorrichtungen unterlagen einer Einwirkung von 48,5 S. Die Ansprache den unbewegten Detektors betrug 8,6 W, während die Ansprache des in Bewegung versetzten Detektors 8,0 JS betrug. Die aufgesetzte Diffusionskappe bewirkte eine wesentliche Verminderung oder Beseitigung der Schwankungen der Ansprache der Detektorelemente als Folge der Luftbewegung.

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- 13 Beispiel .5

Es wurde eine Detektorvorrichtung nach dem Beispiel 1 hergestellt, wobei anstelle von Gold Zink aufgedampft wurde. Die fertige Detektorvorrichtung wurde mehrere Tage lang einer queek— silberfreien Luft ausgesetzt, um einen Widerstandsgrundwert zu schaffen. Danach wurde die Detektorvorrichtung der Einwirkung von 8,0 S-Einheiten ausgesetzt, wobei eine Ansprache von 60 R für 7,5 -N erhalten wurde.

Beispiel 6

Nach dem Beispiel 1 wurde eine Detektorvorrichtung hergestellt durch Aufstritzen eines Platinfilmes auf eine Polystyrenunterlage, ivach dem Festsetzen des Grundwiderstandes nach dem. Beispiel 5 wurde die Detektorvorrichtung der Einwirkung von 16 S-Einheiten ausgesetzt und zeigte keine Ansprache. Dies ist eine Beweis dafür, dass einige Metalle keine Amalgame bilden,

Beispiel 7

Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde eine Nylonunterlage mit den gleichen Abmessungen mit einer schlangenförmig verlaufenden Hut versehen, die mit einem dünnen Goldfilm plattiert wurde, während zugleich eine Goldchloridlösung und eine reduzierende Hydrazinlösung auf die Uylonunterlage ausgespritzt wurde«, Ein ähnliches Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 515 571 offenbart .

Die fertige Detektorvorrichtung mit der gleichen Ausgestaltung, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde der Einwirkung von 56 S-Einheiten ausgesetzt und zeigte eine Ansprache von 600 R bei 10,7 M. '

Durch die Verwendung· einer Hylonunterläge unter Anwendung eines Aerosolplattierungsverfahren unter dem Druck der Umgebungsluft kann eine zum Aufspüren von Quecksilber nützliche Detektorvorrichtung hergestellt werden.

Patentansprüche

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Claims

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Patentan sprüche

Einrichtung zum Messen ständig ansteigender Konzentrationen von Quecksilber in der Luft oder in anderen Gasen durch Absorption, wobei als Aufspürungsmittel ein Quecksilber absorbierendes Material verwendet wird_f dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch isolierende Unterlage mit einem dünnen elektrisch kohärenten Film aus einem Metall versehen wird, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet, und dass die Einrichtung mit einem Mittel versehen wird, das den Aufprall einer Gas- oder Luftströmung auf den Metallfilm verhindert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne elektrisch kohärente Film aus einem Edelmetall besteht.

% Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne elektrisch kohärente Film aus einem Metall besteht, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet, und einen Belag aus einem edleren Metall versehen ist, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet.

4· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Metallfilmes mit Elektroden zum Messen des elektrischen Widerstandes versehen sind·

5· Verfahren zum Messen der Quecksilberkonzentration eines Gases bei Umgebungsbedingungen unter Verwendung eines Films aus einem metallischen Material, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet und von einer elektrisch isolierenden Unterlage getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der FiIa eine vorherbestimmte Zeit lang der Einwirkung eines eine Quecksilberkonzentration enthaltenden Gases unter Bedingungen ausgesetzt wird, bei denen das Gas sich nicht in Bewegung

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befindet, und dass dann die Veränderungen des elektrischen Widerstandes des Metallfilms ermittelt werden zum Messen der Quecksilbermenge, die der Film absorbiert hat.

6<» Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet j dass der Film aus einem Edelmetall besteht*

7« Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Film von einem Streifen eines Metalls gebildet wird, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet und einen Belag aus einem edleren Metall trägt, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet.

8· Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,' dass der Metallfilm mit Elektroden versehen ist, und dass der elektrische Widerstand beständig unter Verwendung eines Ohmmeters gemessen wird_v das mit einer/ Warnvorrichtung in Verbindung steht, die bei einer besonderen vorherbestimmten Änderung des Widerstandes des genannten Pilms in Betrieb gesetzt wird.

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L β e r s e i t e