DE957427C - Device for determining the sulfur dioxide content of gas mixtures - Google Patents

Device for determining the sulfur dioxide content of gas mixtures

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DE957427C
DE957427C DES28800A DES0028800A DE957427C DE 957427 C DE957427 C DE 957427C DE S28800 A DES28800 A DE S28800A DE S0028800 A DES0028800 A DE S0028800A DE 957427 C DE957427 C DE 957427C
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Claude-Michel Cherrier
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Compagnie de Saint Gobain SA
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Compagnie de Saint Gobain SA
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light

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Description

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1957ISSUED JANUARY 31, 1957

S 28800IX1421S 28800IX1421

an Schwefeldioxydof sulfur dioxide

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung des Gehalts an Schwefeldioxyd einer durch eine Leitung hindurchströmenden Gasmischung.The invention relates to the determination of the sulfur dioxide content of one by one Line flowing through gas mixture.

SolcheBestimmungen macht man photoelektrisch, wobei eine photoelektrische Zelle durch ein Lichtbündel beleuchtet wird, das durch ein die zu untersuchende Gasmischung enthaltendes Rohr hindurchtritt, und die Änderungen des photoelektrischen Stromes infolge der Veränderung des Gehalts der Mischung an S O2 gemessen werden.Such determinations are made photoelectrically, in which a photoelectric cell is illuminated by a beam of light passing through a tube containing the gas mixture to be examined and the changes in the photoelectric current due to the change in the SO 2 content of the mixture are measured.

Bei der Vorrichtung nach folgender Beschreibung erfolgt die Analyse unter Ausnutzung der Absorptionsbänder, die das SO2 in dem Ultraviolett in den Wellenbereichen von 3050 bis 3200 Ä und 2650 bis 2850 Ä ergibt. Zu diesem Zweck kann man als Lichtquelle eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe verwenden. Diese ergibt ein verhältnismäßig starkes, ultraviolettes Licht in dem oben angegebenen Spektralbereich. Die photoelektrischen Zellen werden so gewählt, daß sie für den erwähnten Spektralbereich besonders empfindlich sind.In the device as described below, the analysis is carried out using the absorption bands which SO 2 in the ultraviolet gives in the wave ranges of 3050 to 3200 Å and 2650 to 2850 Å. A high pressure mercury vapor lamp can be used as a light source for this purpose. This results in a relatively strong, ultraviolet light in the spectral range specified above. The photoelectric cells are chosen so that they are particularly sensitive to the mentioned spectral range.

Um die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu verbessern, wird zwischen die Lichtquelle und das Analysenrohr ein optisches Filter eingeschaltet,To improve the sensitivity of the device, between the light source and the Analysis tube an optical filter switched on,

welches ausschließlich die Wellenlängen durchläßt, die dem oder den benutzten Absorptionsbändern entsprechen. Wenn die benutzten Wellenbänder im Bereich von 3050 bis 3200 Ä liegen, kann das Filter aus einer dünnen Silberschicht bestehen, die auf eine für ultraviolette Strahlen durchlässige Unterlage, insbesondere eine dünne Quarzplatte, aufgebracht ist.which only transmits the wavelengths which the absorption band or bands used correspond. If the wavebands used are in the range from 3050 to 3200 Å, the filter can consist of a thin layer of silver placed on a base that is permeable to ultraviolet rays, in particular a thin quartz plate is applied.

Der Silberbelag kann durch beliebige, geeignete Maßnahmen erzeugt werden, insbesondere durch Verdampfung und Niederschlag des Silbers im Vakuum, durch Kathodenverdampfung, durch chemischen oder elektrochemischen Niederschlag usw. Entsprechend der Dicke der Silberschicht, die das Filter bildet, kann man einen ganzen Bereich von Filtern von verschiedenen, optischen Charakteristiken herstellen, unter denen man jeweils das auswählt, welches unter Berücksichtigung der erforderlichen Empfindlichkeit und der Voraussetzung der mittleren Konzentration der Gasmischung an S O2 das geeignetste ist. Je dicker der Silberniederschlag ist, um so enge ist die Breite der übertragenen Wellenbänder.The silver coating can be produced by any suitable means, in particular by evaporation and deposition of the silver in a vacuum, by cathode evaporation, by chemical or electrochemical deposition etc. Depending on the thickness of the silver layer that forms the filter, a whole range of filters can be used produce various optical characteristics, from which one selects the one which is the most suitable, taking into account the required sensitivity and the assumption of the average concentration of the gas mixture of SO 2. The thicker the silver precipitate, the narrower the width of the transmitted wavebands.

Um die Silberschicht für eine möglichst lange Zeitdauer zu erhalten, empfiehlt es sich, sie durch eine durchlässige Schicht, beispielsweise ein zweites Quarzplättchen, zu schützen.In order to preserve the silver layer for as long as possible, it is advisable to put it through to protect a permeable layer, for example a second quartz plate.

Wenn man die Absorptionsbänder zwischen 2650 und 2850 A benutzt, so kann das Filter aus einer Kaliurnschicht auf einer für diesen Spektralbereich durchlässigen Unterlage bestehen. Man kann in diesem Fall aber auch flüssige Filter vom Typ Christiansen verwenden, die aus einer Quarzsuspension in einer Mischung von Cyclohexan und .35 Decahydronaphthalen bestehen.If you use the absorption bands between 2650 and 2850 A, the filter can be switched off consist of a layer of potassium on a substrate that is permeable to this spectral range. Man In this case, however, you can also use Christiansen-type liquid filters made from a quartz suspension consist of a mixture of cyclohexane and .35 decahydronaphthalene.

Bei der Vorrichtung zur Bestimmung des Gehalts von Schwefligsäureanhydrid in Gasgemischen auf photoelektrischem Wege wird unter Verwendung der Absorptionsbänder des Schwefligsäureanhydride im Bereich von 3050 bis 3200 Ä oder 2650 bis 2850Ä gearbeitet. Die Vorrichtung besteht aus einer ultravioletten Lichtquelle, einem zur Aufnahme des Gases bestimmten Analysenrohr mit einem ausschließlich die den benutzten Absorptionsbändern entsprechenden Wellenlängen durchlassenden Filter, zwei identischen, photoelektrischen Zellen, deren eine über das Analysenrohr und deren andere direkt durch die Lichtquelle beleuchtet wird, jeweils einem an den Photozellen liegenden, gegebenenfalls mehrstufigen Verstärker, jeweils einer an einen Verstärker geschalteten Leistungsstufe aus Röhren mit kathodenseitigern Abgang und aus Meß-, Registrier- oder Signalgeräten zwischen den Kathoden der Röhren mit kathodenseitigem Ausgang. Gemäß der Erfindung wird zur Vermeidung des ungünstigen Einflusses von nicht von der Messung herrührenden Spannungsunterschieden der Eingang jedes Verstärkers an eine der photoelektrischen Zellen und jeder Ausgang an eine der Röhren mit kathodenseitigem Ausgang derart geschaltet, daß die von jeder photoelektrischen Zelle kommenden Ströme getrennt bis zum Meßinstrument geführt sind.In the device for determining the content of sulfurous anhydride in gas mixtures photoelectrically using the absorption bands of sulfurous anhydride worked in the range of 3050 to 3200 Å or 2650 to 2850 Å. The device consists from an ultraviolet light source and an analysis tube designed to take up the gas one that transmits only the wavelengths corresponding to the absorption bands used Filter, two identical, photoelectric cells, one of which is through the analysis tube and the other of which is illuminated directly by the light source, one at a time on the photocells, optionally multi-stage amplifier, each with a power stage connected to an amplifier and consisting of tubes with an outlet on the cathode side and from measuring, recording or signaling devices between the cathodes of the tubes with cathode-side Exit. According to the invention, in order to avoid the adverse influence of not of voltage differences resulting from the measurement of the input of each amplifier to one of the photoelectric Cells and each output connected to one of the tubes with cathode-side output in such a way that that the currents coming from each photoelectric cell are separated as far as the measuring instrument are led.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Von den Abbildungen zeigtAn exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. from the pictures shows

Abb. ι das Schema einer Vorrichtung gemäß der Erfindung undFig. Ι the scheme of a device according to the invention and

Abb. 2 für eine Vorrichtung von gegebener Charakteristik die Spannungsänderungen in Volt als Funktion des Gasgehalts (SO2) der untersuchten Mischung, gemessen in Prozenten.Fig. 2 shows the voltage changes in volts as a function of the gas content (SO 2 ) of the mixture tested, measured as a percentage, for a device of given characteristics.

Die Vorrichtung besteht aus einem Glasrohr 1, dessen Enden mit geschliffenen Ringen versehen sind, die den Abschluß des Rohres durch zwei Quarzplatten 2 und 2a ermöglichen. Das Rohr liegt im Abzweig einer Leitung 3, die von dem zu untersuchenden Gas durchströmt wird.The device consists of a glass tube 1 whose ends are provided with ground rings, which allow for the completion of the tube by means of two quartz plates 2 and 2 a. The pipe is located in the branch of a line 3 through which the gas to be examined flows.

Das Rohr 1 wird an einem seiner Enden durch eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe 4 beleuchtet. An dem anderen Ende des Rohres befindet sich eine photoelektrische Zelle 5, die für das benutzte Frequenzband empfindlich ist.The tube 1 is illuminated at one of its ends by a high pressure mercury vapor lamp 4. At the other end of the tube is a photoelectric cell 5, which is used for the Frequency band is sensitive.

Das optische Filter, z. B. ein in der oben beschriebenen Weise hergestelltes Silberfilter, wird bei 6 zwischen der photoelektrischen Meßzelle 5 und dem Analysenrohr angeordnet.The optical filter, e.g. B. a silver filter made in the manner described above, is arranged at 6 between the photoelectric measuring cell 5 and the analysis tube.

Um die Folgen unkontrollierbarer Lichtschwankungen der Quecksilberdampflampe zu unterdrücken, wird eine Differentialmethode angewandt, und zwar wird bei 7 eine zweite, der ersten Zelle identische photoelektrische Vergleichszelle angeordnet, die von der Quecksilberdampflampe durch ein Rohr 9 getrennt ist, um derart eine unerwünschte Erhitzung der Zelle zu verhindern.In order to suppress the consequences of uncontrollable light fluctuations from the mercury vapor lamp, a differential method is used, namely at 7 a second, the first cell identical photoelectric comparison cell arranged by the mercury vapor lamp a pipe 9 is separated so as to prevent undesirable heating of the cell.

Zwischen der Vergleichszelle und der Lampe wird außerdem ein Filter 8 vorgesehen, welches ebenso wie das Filter 6 ausgebildet ist. Eine Blende 11 mit veränderlicher öffnung ermöglicht es, die Lichtmenge, die von der Zelle 7 aufgenommen wird, zu verändern.A filter 8 is also provided between the comparison cell and the lamp, which just like the filter 6 is formed. A diaphragm 11 with a variable opening enables the The amount of light that is received by the cell 7 to change.

Die Vergleichszelle 7 ist der Meßzelle 5 gegenüberliegend angeordnet. Der resultierende Strom wird auf einen Röhrenverstärker 10 geleitet. Es wird ein Gleichstromverstärker mit einer oder mehreren Stufen, je nach der gewünschten Empfindlichkeit und dem Mindestgehalt an dem zu bestimmenden Gas verwendet.The comparison cell 7 is arranged opposite the measuring cell 5. The resulting stream is fed to a tube amplifier 10. It will be a DC amplifier with an or several stages, depending on the desired sensitivity and the minimum content of the one to be determined Gas used.

Hinter diesem Verstärker wird eine Leistungsstufe vorgesehen, durch die das Meßvoltmeter 13 no und gegebenenfalls auch eine Registriervorrichtung gespeist wird, die in jedem Augenblick die Zusammensetzung der zu untersuchenden Gasmenge anzeigt, ferner ein Relais von sehr schwacher Leistung, z. B. von 20 mW, welches bei einem bestimmten Gasgehalt ausgelöst wird.A power stage is provided behind this amplifier through which the measuring voltmeter 13 no and possibly also a recording device is fed, which at each instant the composition indicates the amount of gas to be examined, also a relay of very low power, z. B. of 20 mW, which is triggered at a certain gas content.

Praktisch wird diese Leistungsstufe zweckmäßig aus zwei Röhren mit kathodenseitigem Ausgang gebildet, die in der Zeichnung mit 12 bezeichnet sind.In practice, this power stage is expediently made up of two tubes with an output on the cathode side which are designated by 12 in the drawing.

Die symmetrische Anordnung gemäß der Ab- lae bildung hat den Vorteil, daß der ungünstige Einfluß von Spannungsunterschieden vermieden wird, der sich beispielsweise aus Verschiedenheiten der Lampenheizung ergibt.The symmetrical arrangement according to the shelf education has the advantage that the unfavorable influence of voltage differences is avoided, which results, for example, from differences in lamp heating.

Die Nullregelung der Vorrichtung kann ent- lag weder auf elektrischem Wege durch das Potentio-The zero regulation of the device can neither be done electrically by the potentiometer

meter 14 oder optisch mittels der Blende 11 bewirkt werden, die einen Ausgleich -zwischen den photoelektrischen Strömen ermöglicht.meter 14 or optically by means of the aperture 11 causes which enables a balance between the photoelectric currents.

DieLänge des Analysenrohres wird entsprechend dem Gehalt der zu untersuchenden Mischung an dem zu bestimmenden Gas und der gewünschten Genauigkeit gewählt.The length of the analysis tube is determined according to the content of the mixture to be examined the gas to be determined and the desired accuracy selected.

Zum Beispiel kann man mit einem Rohr von 75 cm Länge SO2-Gehalte von 0,01 bis 1% bestimmen. Die Kurve gemäß Abb. 2 gibt den Wert der Spannung am Ausgang des Verstärkers als Funktion des S O2-Gehalts in einem solchen Analysenrohr an.For example, with a pipe 75 cm in length, SO 2 contents of 0.01 to 1% can be determined. The curve according to Fig. 2 indicates the value of the voltage at the output of the amplifier as a function of the SO 2 content in such an analyzer tube.

Diese Kurve zeigt die große Genauigkeit, die mit der Vorrichtung erhalten werden kann, beispielsweise im Bereich von S O2-Gehalten von 0,01 bis 0,5 %>. Mit einem Rohr von 10 cm Länge können SO2-Gehalte von 5 bis 10% bestimmt werden.This curve shows the great accuracy that can be obtained with the device, for example in the range of SO 2 contents from 0.01 to 0.5%. With a tube of 10 cm length, SO 2 contents of 5 to 10% can be determined.

Claims (1)

Patentanspruch .·Claim. Vorrichtung zur Bestimmung von Schwefligsäureanhydrid in Gasgemischen auf photoelektrischem Wege unter Verwendung der Absorptionsbänder des Schwefligsäureanhydrids im Bereich von 3050 bis 3200 Ä oder von 2650 bis 2850 Ä, bestehend aus einer ultravioletten Lichtquelle, einem zur Aufnahme des Gases bestimmten Analysenrohr mit einem ausschließlich die den benutzten Absorptionsbändern entsprechenden Wellenlängen durchlassenden Filter, zwei identischen photoelektrischen Zellen, deren eine über das Analysenrohr und deren andere direkt durch die Lichtquelle beleuchtet wird, jeweils einem an den Photozellen liegenden, gegebenenfalls mehrstufigen Verstärker, jeweils einer an einen Verstärker geschalteten Leistungsstufe aus Röhren mit kathodenseitigem Ausgang und aus Meß-, Registrier- oder Signalgeräten zwischen den Kathoden der Röhren mit kathodenseitigem Ausgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang jedes Verstärkers an eine der photoelektrischen Zellen und jeder Ausgang an eine der Röhren mit kathodenseitigem Ausgang derart geschaltet ist, daß die von jeder photoelektrischen Zelle kommenden Ströme getrennt bis zum Meßinstrument geführt sind.Device for the determination of sulfurous anhydride in gas mixtures on photoelectric Paths using the absorption bands of sulfurous anhydride in the range from 3050 to 3200 Å or from 2650 to 2850 Å, consisting of an ultraviolet light source, one intended to absorb the gas Analysis tube with an exclusively corresponding to the absorption bands used Wavelength-transmitting filters, two identical photoelectric cells, one of which is illuminated directly by the light source via the analysis tube and their other, respectively one at the photocells, possibly multi-stage amplifier, one at a time an amplifier-switched power stage made of tubes with cathode-side output and from measuring, recording or signaling devices between the cathodes of the tubes with cathode-side Output characterized in that the input of each amplifier is connected to one of the photoelectric cells and each output is connected one of the tubes with the cathode-side output is connected in such a way that the photoelectric of each Currents coming from the cell are separated until they reach the measuring instrument. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschrift Nr. 638 549;German Patent No. 638 549; USA.-Patentschrift Nr. 2350001;U.S. Patent No. 2350001; G. Kor tun, Kolorimetrie und Spektralphotometrie, Springer Berlin, 1942;G. Kor tun, colorimetry and spectrophotometry, Springer Berlin, 1942; E. v. Anger er, Technische Kunstgriffe bei physikalischen Untersuchungen, 6. Auflage, 1944, Vieweg und Sohn, Braunschweig.E. v. Anger he, technical tricks at physical investigations, 6th edition, 1944, Vieweg and Son, Braunschweig. Hierzu r Blatt ZeichnungenPlease refer to the sheet of drawings © 609 578/424 7.56 (609 777 1. 57)© 609 578/424 7.56 (609 777 1. 57)
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