DE3515258C2 - - Google Patents

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DE3515258C2 DE19853515258 DE3515258A DE3515258C2 DE 3515258 C2 DE3515258 C2 DE 3515258C2 DE 19853515258 DE19853515258 DE 19853515258 DE 3515258 A DE3515258 A DE 3515258A DE 3515258 C2 DE3515258 C2 DE 3515258C2
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Wilhelm Dipl.-Phys. Dr. 8552 Hoechstadt De Seifert
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • 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
    • G01N27/64Investigating 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 using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
    • G01N27/66Investigating 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 using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber and measuring current or voltage

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Photoionisation an Partikeln, insbesondere an einem Aerosol.The invention relates to a device for generating of photoionization on particles, especially on one Aerosol.
Die ersten Beobachtungen der Photoelektronenemission stammen von A. Joff´ (1). Es folgten Versuche von R. A. Millikan (2). Photoelektronenemissionsmessungen an or­ ganischen Verbindungen stammen u. a. von M. Pope (3). Emissionsversuche an polycyclischen aromatischen Kohlen­ wasserstoffen sind in einem Report der New York Univer­ sity (4) erwähnt. Neuere Untersuchungen finden sich u. a. bei H. Burtscher et al (5 und 6).The first observations of photoelectron emission come from A. Joff´ (1). Attempts by R. A. followed Millikan (2). Photoelectron emission measurements at or ganic connections originate. a. by M. Pope (3). Emission tests on polycyclic aromatic coals Hydrogens are in a report from the New York University sity (4) mentioned. More recent studies can be found u. a. in H. Burtscher et al (5 and 6).
Die Photoionisation hat in den Analytik ein breites Anwendungsgebiet gefunden. Ihr Grundgedanke besteht darin, daß Lichtquanten, welche eine höhere Energie als das Austrittspotential des zu untersuchenden Mediums haben, von diesem absorbiert und dadurch Elektronen freigesetzt werden. Das Austrittspotential (Austritts­ arbeit) ist eine charakteristische Materialgröße. Durch die Elektronenemission wird das Medium positiv geladen. Im Fall von photoionisierten Teilchen oder Molekülen werden positiv geladene Teilchen bzw. positive Ionen erhalten. Die positive Ladung kann mit bekannten Mitteln gemessen werden.Photoionization has a wide range in analytics Application area found. Your basic idea is there in that light quanta, which have a higher energy than the leakage potential of the medium to be examined have absorbed by it and thereby electrons to be released. The exit potential (exit work) is a characteristic material size. By  the electron emission positively charges the medium. In the case of photoionized particles or molecules become positively charged particles or positive ions receive. The positive charge can be obtained using known means be measured.
Ein wichtiger in Betracht kommender Anwendungsfall ist die Photoionisation von Teilchen (z. B. Aerosolen) und Gasen.An important use case is the photoionization of particles (e.g. aerosols) and Gases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine möglichst intensive Anregung des zu unter­ suchenden Mediums erfolgt und daß Verschmutzungen der Anordnung, insbesondere der Lampe verhindert werden.The invention has for its object a to train the direction of the type mentioned at the beginning, that as much as possible suggestion of the under searching medium takes place and that contamination of the Arrangement, especially the lamp can be prevented.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein für die anregende Wellenlänge durchlässiges Glasrohr vorgesehen ist, durch das ein mit den zur Photoemission anzuregenden Partikeln beladenes Trägergas (Meßmedium) geleitet wird, daß dieses Glasrohr in einer Brennlinie eines die anregende Wellenlänge gut reflektierenden Hohlraumes mit elliptischem Querschnitt gelagert ist, daß in der anderen Brennlinie parallel eine Lampe angeordnet ist, welche die anregende Wellen­ länge emittiert und daß am Gasaustrittsende eine elek­ trisch isolierte Ionenauffangsvorrichtung angebracht ist, die mit dem Eingang eines elektronischen Verstärkers verbunden ist, mit dem die Ladungen der ionisierten Teilchen gemessen werden.This object is essentially according to the invention solved that a for the exciting wavelength transparent glass tube is provided, through which a the particles to be excited for photoemission Carrier gas (measuring medium) is passed through this glass tube in a focal line of a the exciting wavelength well reflective cavity with an elliptical cross section is stored in parallel in the other focal line a lamp is arranged which the stimulating waves length emitted and that at the gas outlet end an elec trically isolated ion collector is attached, the one with the input of an electronic amplifier is connected to the charges of the ionized Particles are measured.
Die Erfindung geht von der physikalischen Tatsache aus, daß in einer Ellipse jeder Lichtstrahl, welcher von einem Brennpunkt ausgeht, in den anderen reflektiert wird. Wenn daher z. B. ein Rohr mit elliptischem Quer­ schnitt genommen und der Länge nach eine stabförmige Lampe in der einen Brennline und parallel dazu in der anderen Brennlinie ein Glasrohr angeordnet wird, so wird eine optimale Lichtübertragung von der Lampe in das Glasrohr erreicht. Wird z. B. ein Gas, welches Sub­ stanzen enthält, die durch das Licht der verwendeten Lampe ionisiert werden können, (z. B. Aerosole), durch das Glasrohr geleitet, werden diese Substanzen mit her­ vorragendem Wirkungsgrad angeregt. Mit einem am Aus­ trittsende des Glasrohres angebrachten Ionenfänger können die Ionen in bekannter Weise aufgefangen und gemessen werden.The invention is based on the physical fact that in an ellipse every ray of light, which of one focus, reflected in the other becomes. Therefore, if z. B. a tube with an elliptical cross  taken cut and the length of a rod-shaped Lamp in one focal line and in parallel in the another focal line a glass tube is arranged, so optimal light transmission from the lamp to the Glass tube reached. Is z. B. a gas, which Sub punching contains by the light of the used Lamp can be ionized (e.g. aerosols) by passed through the glass tube, these substances are also produced excellent efficiency. With one out ion trap attached to the end of the glass tube can collect the ions in a known manner and be measured.
Die erfindungsgemäße Anordnung bringt nicht nur den Vor­ teil einer hervorragenden Anregung, sondern sie ver­ hindert darüber hinaus weitgehend das unangenehme Ver­ schmutzen der Meßanordnung. Dies bezieht sich sowohl auf die Lampen, welche bei nahezu allen anderen Anordnungen mit dem Meßmedium in Berührung kommen, wie auch auf den zylindrischen Analysenraum (Rohr), welcher entweder keinerlei strömungshemmende oder beeinflussende Teile mehr enthält oder nur noch solche Teile, wie beispiels­ weise Elektroden, Düsen, etc., die optimal nach strö­ mungstechnischen Gesichtspunkten gestaltet werden können.The arrangement according to the invention not only brings the front part of an excellent suggestion, but ver also largely prevents the unpleasant ver dirty the measuring arrangement. This applies to both the lamps which are used in almost all other arrangements come into contact with the measuring medium, as well as on the cylindrical analysis space (tube), which either no flow-inhibiting or influencing parts contains more or only such parts as example wise electrodes, nozzles, etc. that flow optimally technical aspects can.
Durch die vollkommene Trennung des Meßmediums (Aerosols) von der Lichtquelle und die Anordnung der Lampe einer­ seits und des Meßrohres andererseits in den Brennlinien des Hohlraums mit elliptischem Querschnitt ergibt sich eine höchste Lichtintensität bei niedriger Lampen­ leistung. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine kompakte Ausführung.Due to the complete separation of the measuring medium (aerosol) from the light source and the arrangement of the lamp one on the one hand and the measuring tube on the other hand in the focal lines of the cavity with an elliptical cross section results the highest light intensity with low lamps power. The arrangement according to the invention enables one compact design.
Aus US-PS 40 00 420 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Isotopentrennung bekannt, insbesondere zum Zwecke der Herstellung von radioaktiven Isotopen. Die Vorrich­ tung weist ein geschlossenes transparentes Rohr auf, in welches vor Beginn des Trennungsverfahrens die zu trennenden Substanzen eingebracht werden. Parallel zu dem Rohr ist eine gesonderte Entladungslampe vorgesehen, die durch die transparente Wandung des Rohrs hindurch eine Anregung der Zustände der Substanzen innerhalb des Rohrs herbeiführt. Sowohl die Entladungslampe als auch das Rohr sind innerhalb eines elliptisch ausgebildeten Reflektors angeordnet, wobei sich das transparente Rohr bzw. die Entladungslampe jeweils in einer der beiden Brennlinien des Reflektors befinden. Die Entgegenhaltung beschreibt allerdings weder eine Vorrichtung zur Erzeu­ gung von Photoionisation an Partikeln, noch ist die dargestellte Vorrichtung auch geeignet, um Photoionisa­ tion an Partikeln eines fließenden Mediums vorzunehmen.From US-PS 40 00 420 is a method and an apparatus known for isotope separation, in particular for the purpose the production of radioactive isotopes. The Vorrich device has a closed transparent tube, in which before the start of the separation process separating substances are introduced. Parallel to a separate discharge lamp is provided for the tube, through the transparent wall of the tube a suggestion of the states of the substances within the Rohrs brought about. Both the discharge lamp as well the tube are formed within an elliptical Reflector arranged, with the transparent tube or the discharge lamp in one of the two Focus lines of the reflector. The document however, does not describe a device for generating of photoionization on particles, is still shown device also suitable to Photoionisa tion of particles in a flowing medium.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist der Hohlraum mit dem elliptischen Quer­ schnitt als Kanal in einem z. B. quaderförmigen Ma­ terialblock aus hochreflektierendem Vollmetall ausge­ bildet.According to an advantageous embodiment of the Er is the cavity with the elliptical cross cut as a channel in a z. B. cuboid Ma material block made of highly reflective full metal forms.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der elliptische Hohlraum durch ein Rohr mit ellip­ tischem Querschnitt gebildet.According to another embodiment of the invention is the elliptical cavity through a tube with ellip formed cross-section.
Zur Erhöhung der Reflektion bzw. der Selektivität ist in vorteilhafterweise der Hohlraum mit elliptischem Quer­ schnitt innen mit einer hoch reflektierenden me­ tallischen Schicht versehen. In vorteilhafter Weise besteht die hochreflektierende Metallschicht aus Rein- Aluminium. To increase the reflection or selectivity is in advantageously the cavity with an elliptical cross cut inside with a highly reflective me provided metallic layer. Advantageously the highly reflective metal layer consists of pure Aluminum.  
Entsprechend einem abgewandelten Ausführungsbeispiel besteht der Hohlraum mit dem elliptischen Querschnitt aus einem innen oder außen mit selektiv oder total re­ flektierenden dielektrischen oder metallischen Spiegeln vesehenem Glasrohr.According to a modified embodiment there is the cavity with the elliptical cross section from inside or outside with selective or total re reflective dielectric or metallic mirrors provided glass tube.
Zur Erhöhung der Selektivität ist es zweckmäßig, eine UV-Lampe zu verwenden, deren Lichtwellenlänge an das jeweils zu untersuchende Material bzw. die jeweils zu untersuchenden Teilchen angepaßt ist.To increase the selectivity, it is advisable to use a UV lamp to use, the light wavelength of which each material to be examined or the respective investigating particles is adapted.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist das, das Meßmedium führende Glasrohr aus einem für die jeweilige Wellenlänge der emittierenden UV-Lampe durchlässigen Quarzglas hergestellt.According to an advantageous embodiment of the Er is the glass tube carrying the medium to be measured one for the respective wavelength of the emitting UV lamp made of quartz glass.
Zur weiteren Erhöhung der Selektivität ist es zweck­ mäßig, ein Filter vorzusehen, das für gegenüber der anregenden Lichtwellenlänge kurzwelligere Strahlung undurchlässig, für längerwellige, die Substanz noch anregende Lichtwellenlänge jedoch durchlässig ist.It is useful to further increase the selectivity moderate to provide a filter that is suitable for against the stimulating light wavelength shorter-wave radiation impermeable, for longer waves, the substance still stimulating light wavelength is transparent.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Filter in der Ebene der kurzen Achse des elliptischen Querschnittes angeordnet.According to one embodiment, the filter is in the Short axis plane of the elliptical cross section arranged.
Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist das Filter als Rohr um das Meßrohr angeordnet.According to a modified embodiment, this is Filters arranged as a tube around the measuring tube.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das, das Meßmedium führende, Rohr mit Elektroden zur Erzeugung eines axialen und/oder radialen Potentialfeldes ver­ sehen. According to a development of the invention, this is the Medium carrying medium, tube with electrodes for generation an axial and / or radial potential field ver see.  
Um Kondensationen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, um das das Meßmedium führende Rohr eine Heizwendel anzu­ bringen.In order to avoid condensation, it is advisable to the pipe carrying the medium to be heated bring.
Wird beim einem Anwendungsbeispiel ein kleiner Teil eines Abgas-Aerosols (z. B. eines Kraftfahrzeuges oder einer Verbrennungsanlage) unmittelbar "in situ" mit einer geeigneten Sonde entnommen und ggf. nach Ver­ dünnung mit Luft durch das Glasrohr der erfindungsge­ mäßen Anordnung geleitet und als Lampe eine ozonfreie Quecksilberdampf-Niederdrucklampe mit einer bevorzugten Emission von 254 nm verwendet, so werden beim Vorhanden­ sein von mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasser­ stoffen (PAHs) beschichteten Teilchen diese zur Photo­ emission angeregt. Die so geladenen Partikel werden mit einem Ionenfänger gesammelt und der Strom gemessen. Der gemessene Strom, welcher beispielsweise den Verbren­ nungsgrad widerspiegelt, kann zur Anzeige gebracht und/oder zur Regelung des Verbrennungsprozesses heran­ gezogen werden.Becomes a small part in an application example an exhaust gas aerosol (e.g. a motor vehicle or an incinerator) directly "in situ" with removed from a suitable probe and, if necessary, according to Ver thinning with air through the glass tube of the invention led arrangement and as a lamp an ozone-free Low pressure mercury lamp with a preferred Emission of 254 nm is used, if available be from with polycyclic aromatic hydrocarbon particles (PAHs) coated these for photo emission stimulated. The particles loaded in this way are included collected in an ion trap and the current measured. The measured current, which for example the consumption reflects degree of efficiency, can be displayed and / or to control the combustion process to be pulled.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention will explained in more detail with reference to the drawing. Here shows
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel in schematischer Schnittdarstellung, Fig. 1 shows an embodiment in schematic sectional representation,
Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 im Längsschnitt, Fig. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in longitudinal section,
Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 1 oder 2 im Querschnitt, Fig. 3 shows the arrangement according to Fig. 1 or 2 in cross-section,
Fig. 4 eine Anordnung mit zusätzlichen Filtern im Querschnitt und Fig. 4 shows an arrangement with additional filters in cross section and
Fig. 5 eine Anordnung mit anderer Filteranord­ nung, ebenfalls im Querschnitt. Fig. 5 shows an arrangement with another filter arrangement, also in cross section.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum mit elliptischen Querschnitt durch ein elliptisches Rohr 1 gebildet. Im elliptischen Hohlraum ist eine Lampe 2, beispielsweise eine Quecksilberdampf-Niederdruck­ lampe in Richtung der einen Brennlinie des elliptischen Hohlraumes angeordnet. Parallel dazu ist, in der Rich­ tung der zweiten Brennlinie des elliptischen Hohlraumes ein Meßrohr 3, beispielsweise aus Quarzglas angebracht. Ein Meßmedium (z. B. Aerosol) wird an einem Eintritt 7 in das Meßrohr 3 eingeleitet und verläßt das Meßrohr 3 bei einem Austritt 8. Vor dem Austrittsende 8 ist eine Ionenfänger-Elektrode 4 vorgesehen, die mit einem elektronischen Verstärker 5 verbunden ist, der wiederum mit einer Anzeige- und Auswerteeinheit 6 in Verbindung steht.In the embodiment shown in FIG. 1, the cavity with an elliptical cross section is formed by an elliptical tube 1 . A lamp 2 , for example a low-pressure mercury vapor lamp, is arranged in the elliptical cavity in the direction of the one focal line of the elliptical cavity. In parallel, a measuring tube 3 , for example made of quartz glass, is attached in the direction of the second focal line of the elliptical cavity. A measuring medium (e.g. aerosol) is introduced into the measuring tube 3 at an inlet 7 and leaves the measuring tube 3 at an outlet 8 . An ion trap electrode 4 is provided in front of the outlet end 8 and is connected to an electronic amplifier 5 , which in turn is connected to a display and evaluation unit 6 .
Während bei dem in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel der elliptische Hohlraum durch ein Rohr 1 gebildet ist, ist es auch möglich, den elliptischen Hohlraum als Kanal in einem z. B. quaderför­ migen Materialblock auszubilden. Dabei kann dieses Material beispielsweise aus einem hochreflektierenden Vollmetall bestehen. Der elliptische Hohlraum kann aber auch mit einer hochreflektierenden Metallschicht 11, beispielsweise aus Rein-Aluminium, versehen sein, wie in Fig. 5 dargestellt.While in the embodiment shown in the drawing figures the elliptical cavity is formed by a tube 1 , it is also possible to use the elliptical cavity as a channel in a z. B. quaderför shaped material block. This material can consist of a highly reflective solid metal, for example. However, the elliptical cavity can also be provided with a highly reflective metal layer 11 , for example made of pure aluminum, as shown in FIG. 5.
Der Hohlraum mit elliptischem Querschnitt kann ferner durch ein innen oder außen mit selektiv oder total reflektierenden dielektrischen oder metallischen Spiegeln versehenem Glasrohr 1 gebildet sein, wobei die Spiegel etwa der Spiegelfläche 11 in Fig. 5 entsprechen. Infolge der realen Querschnitte der in den Brennlinien des Hohl­ raumes des elliptischen Querschnittes angeordneten Lampe 2 und des Meßrohres 3 ist es, gemäß einem einfachen Ausführungsbeispiel, auch möglich, die Exzen­ trizität gegen Null gehen zu lassen, so daß der Hohl­ raum mit dem elliptischen Querschnitt zu einem Hohlraum mit nahezu oder vollständigem Kreisquerschnitt entartet.The hollow space with an elliptical cross section can also be formed by a glass tube 1 provided on the inside or outside with selective or totally reflecting dielectric or metallic mirrors, the mirrors corresponding approximately to the mirror surface 11 in FIG. 5. As a result of the real cross sections of the lamp 2 and the measuring tube 3 arranged in the focal lines of the hollow space of the elliptical cross section, it is also possible, according to a simple exemplary embodiment, to let the eccentricity go to zero, so that the hollow space with the elliptical cross section degenerated into a cavity with an almost or complete circular cross section.
Die für eine jeweils vorliegende Meßaufgabe zweck­ mäßigste Wellenlänge oder der jeweils benötigte Wellen­ längenbereich kann sowohl durch die Wahl der Lampe 2, wie durch die Wahl des Material, aus dem das Glasrohr 3 besteht, erhalten werden. Ferner ist eine Beeinflussung der Lichtanregung durch die Anordnung geeigneter Filter möglich. Verschiedene mögliche Filterausbildungen und -anordnungen sind in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Beispielsweise kann ein Filter 12 in der Ebene der kurzen Achse des elliptischen Hohlraumes als optische Trennwand zwischen Rohr 3 und Lampe 2 angeordnet sein.The most appropriate wavelength for a given measurement task or the wavelength range required in each case can be obtained both by the choice of the lamp 2 and by the choice of the material from which the glass tube 3 is made. It is also possible to influence the light excitation by arranging suitable filters. Various possible filter designs and arrangements are shown in FIGS. 3, 4 and 5. For example, a filter 12 can be arranged in the plane of the short axis of the elliptical cavity as an optical partition between tube 3 and lamp 2 .
Es ist auch möglich, Filter 13 umd das Meßrohr 3 bzw. ein Filter 14 in Rohrform um die Lampe 2 anzuordnen.It is also possible to arrange a filter 13 around the measuring tube 3 or a filter 14 in tube form around the lamp 2 .
Es ist auch möglich, das Glasrohr 3 aus einem Quarz­ glas auszubilden, welches selektiv auf verschiedene Wellenlängen wirkt, beispielsweise derart, daß es das kurzwellige Licht nicht durchläßt, während das längerwellige Licht, das nur noch die zu untersuchenden Substanzen anregt, ungehindert ins Innere des Rohres 3 eintreten kann.It is also possible to form the glass tube 3 from a quartz glass, which acts selectively on different wavelengths, for example in such a way that it does not let the short-wave light pass, while the longer-wave light, which only excites the substances to be examined, unhindered inside the Tube 3 can occur.
Um Kondensationen zu verhindern, ist in zweckmäßiger Weise das das Meßmedium führende Rohr 3 mit einem Heizwendel 15 umgeben.In order to prevent condensation, the pipe 3 carrying the measuring medium is expediently surrounded by a heating coil 15 .
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispiels­ weise kann, zur Erhöhung der Selektivität, dem Gasein­ tritt 7 ein an sich bekannter Gas- oder Hochdruckflüssig­ keitschromatograph vorgeschaltet sein.The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown and described. For example, to increase the selectivity, the Gasein 7 occurs a gas or high-pressure liquid chromatography chromatograph known per se.
Je nach Anwendungsfall kann die Lampe 2 eine konti­ nuierliche Lampe oder eine Blitzlampe sein.
Literaturverzeichnis
Depending on the application, the lamp 2 can be a continuous lamp or a flash lamp.
bibliography
(1) A. Joff´ (1913) "Beobachtungen über den photoelektrischen Elementareffekt" Sitzungsberichte der königlichen und bayerischen Akademie der Wissenschaften: 19-37
(2) R. A. Millikan (1947) "Electrons (+ and -), Protons, Photons, Neutrons, Mesotrons, and Cosmic Rays", The University of Chicago Press, Chicago: 135-138
(3) M. Pope (1962) "Surface Ionization Energies of Organic Coumpaunds: Phtalocyanines", J. Chem. Phys. 36: 2810-2811
(4) New York University (Department of Physics, New York, USA) "Interaction of Radiation with Matter" Report, C oo-2386-17: 318 pp.
(5, 6) H. Burtscher, R. Nießner and A. Schmidt-Ott; In situ detection by Photoelectron Emission of PAH Euriched on Particles Surfaces, in Aerosols, edited by B. Lin et al, Elsivier 1984, pp. 443-446
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(3) M. Pope (1962) "Surface Ionization Energies of Organic Coumpaunds: Phtalocyanines", J. Chem. Phys. 36: 2810-2811
(4) New York University (Department of Physics, New York, USA) "Interaction of Radiation with Matter" Report, Co-2386-17: 318 pp.
(5, 6) H. Burtscher, R. Nießner and A. Schmidt-Ott; In situ detection by Photoelectron Emission of PAH Euriched on Particles Surfaces, in Aerosols, edited by B. Lin et al, Elsivier 1984, pp. 443-446
BezugszeichenlisteReference symbol list
 1 Rohr mit elliptischem Querschnitt
 2 Lampe
 3 Meßrohr
 4 Ionenfänger-Elektrode
 5 elektronischer Verstärker
 6 Anzeige- bzw. Auswerteeinheit
 7 Meßmedium-Eintritt
 8 Meßmedium-Austritt
 9 Brennpunkt des elliptischen Querschnittes bzw. Brennlinie des Rohrs mit elliptischen Querschnitt
10 Brennpunkt des elliptischen Querschnitts bzw. Brennlinie des Rohrs mit elliptischem Querschnitt
11 Spiegelschicht
12 Filter in der Ebene der kurzen Achse
13 Filter um Glasrohr
14 Filter um UV-Lampe
15 Heizwendel
1 tube with elliptical cross section
2 lamp
3 measuring tube
4 ion trap electrode
5 electronic amplifiers
6 display or evaluation unit
7 medium entry
8 medium outlet
9 Focal point of the elliptical cross section or focal line of the tube with an elliptical cross section
10 Focal point of the elliptical cross section or focal line of the tube with an elliptical cross section
11 mirror layer
12 filters in the plane of the short axis
13 filters around glass tube
14 filters around UV lamp
15 heating coil

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von positiv geladenen Partikeln (Ionen) durch direkte Photoionisation an diesen Partikeln, insbesondere an Aerosolen, in einem Meßmedium und zum Messen der Ladungen dieser ionisierten Partikel, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
  • a) ein Meßrohr (3) mit einer für die Wellenlänge einer Anregungsenergie durchlässigen Wandung, einem Meßmedium-Eintritt (7) und einem Meßmedium- Austritt (8) zum Hindurchleiten des Meßmediums durch das Meßrohr (3);
  • b) ein Hohlraum (1) mit elliptischem Querschnitt, in dessen einer Brennlinie (9) eine die Anregungsenergie abgebende Lichtquelle (2) parallel zum Meßrohr (3) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (1) eine Meßrohr und Lichtquelle umgebende, die Wellenlänge der Anregungsenergie gut reflektierende Wandung aufweist;
  • c) eine elektrisch isolierte Ionenauffangvorrichtung (4), die nach dem Meßmedium-Austritt (8) des Meßrohres (3) angeordnet ist; und
  • d) ein elektronischer Verstärker (5), welcher der Ionenauffangvorrichtung (4) nachgeschaltet ist und zur Erzeugung eines Ausgangssignals dient.
1. Device for generating positively charged particles (ions) by direct photoionization on these particles, in particular on aerosols, in a measuring medium and for measuring the charges of these ionized particles, characterized by the combination of the following features:
  • a) a measuring tube ( 3 ) with a wall permeable to the wavelength of an excitation energy, a measuring medium inlet ( 7 ) and a measuring medium outlet ( 8 ) for passing the measuring medium through the measuring tube ( 3 );
  • b) a cavity ( 1 ) with an elliptical cross section, in whose focal line ( 9 ) a light source ( 2 ) emitting the excitation energy is arranged parallel to the measuring tube ( 3 ), the cavity ( 1 ) surrounding a measuring tube and light source, the wavelength of Excitation energy has well reflecting wall;
  • c) an electrically insulated ion collecting device ( 4 ) which is arranged after the measuring medium outlet ( 8 ) of the measuring tube ( 3 ); and
  • d) an electronic amplifier ( 5 ), which is connected downstream of the ion collecting device ( 4 ) and is used to generate an output signal.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit elliptischen Querschnitt als Kanal in einem i. w. quaderförmigen Materialblock aus hochreflektierenden Vollmetall ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized, that the cavity with elliptical cross section as Channel in an i. w. block-shaped block of material is made of highly reflective full metal.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elliptische Hohlraum durch ein Rohr (1) mit elliptischen Querschnitt gebildet ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the elliptical cavity is formed by a tube ( 1 ) with an elliptical cross section.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit elliptischen Querschnitt innen mit einer hochreflektierenden metallischen Schicht versehen ist.4. Apparatus according to claim 1 or 3, characterized, that the cavity with an elliptical cross section inside with a highly reflective metallic layer is provided.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektierende metallische Schicht aus Rein-Aluminium besteht. 5. Device according to one of claims 1, 3 or 4, characterized, that the highly reflective metallic layer Pure aluminum exists.  
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit elliptischen Querschnitt aus einem innen oder außen mit selektiv oder total reflektierende dielektrischen oder metallischen Spiegeln versehenem Glasrohr besteht.6. The device according to claim 3, characterized, that the cavity is made with an elliptical cross section one inside or outside with selective or totally reflective dielectric or metallic mirrors provided glass tube.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine UV-Lampe (2), deren Lichtwellenlänge an das jeweils zu untersuchende Material bzw. die jeweils zu untersuchenden Teilchen angepaßt ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a UV lamp ( 2 ) whose light wavelength is adapted to the particular material to be examined or the particles to be examined.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das das Meßmedium führende Glasrohr (3) aus einem für die jeweilige Wellenlänge der emittierenden UF-Lampe (2) durchlässigen Quarzglas hergestellt ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the glass tube ( 3 ) guiding the measuring medium is made of a quartz glass which is transparent to the respective wavelength of the emitting UF lamp ( 2 ).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens ein Filter, für gegenüber der anregenden Lichtwellenlänge kurzwelligere Strahlung, undurchlässig, für längerwellige, die Substanz noch anregende Lichtwellenlänge jedoch durchlässig ist. 9. Device according to one of claims 1 to 8, marked by at least one filter, for against the stimulating Light wavelength shorter-wave radiation, opaque, for longer waves, the substance still stimulating However, the wavelength of light is transparent.  
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in der Ebene der kurzen Achse des elliptischen Querschnitts angeordnet ist.10. Arrangement according to claim 9, characterized, that the filter in the plane of the short axis of the elliptical cross section is arranged.
11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als Filterrohr (14) um die Lampe (2) angeordnet ist.11. The arrangement according to claim 9, characterized in that the filter is arranged as a filter tube ( 14 ) around the lamp ( 2 ).
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter als Rohr (13) um das Meßrohr (3) angeordnet ist.12. The apparatus according to claim 9, characterized in that the filter is arranged as a tube ( 13 ) around the measuring tube ( 3 ).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das das Meßmedium führende Rohr (3) mit Elektroden zur Erzeugung eines axialen und/oder radialen Potientialfeldes ausgerüstet ist.13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the tube carrying the measuring medium ( 3 ) is equipped with electrodes for generating an axial and / or radial potential field.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß um das das Meßmedium führende Rohr (3) eine Heizwendel (15) angebracht ist. 14. Device according to one of claims 1-13, characterized in that a heating coil ( 15 ) is attached around the tube ( 3 ) guiding the measuring medium.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Bestimmung von Schadstoffkonzentration in Verbrennungsabgasen.15. Device according to one of the preceding claims, marked by their use in determining pollutant concentrations in combustion gases.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Bestimmung von polycyklischen Aromaten als Partikel oder auf Partikeln von Verbrennungsabgasen, insbesondere Verbrennungsmotor- oder Feuerungsanlagen-Abgasen.16. Device according to one of the preceding claims, marked by their use for the determination of polycyclic Aromatics as particles or on particles of combustion exhaust gases, especially combustion engine or combustion plant exhaust gases.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsabgase vor dem Eintritt in das Meßrohr (3) verdünnt werden.17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion exhaust gases are diluted before entering the measuring tube ( 3 ).
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