FI96903B - Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten - Google Patents
Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten Download PDFInfo
- Publication number
- FI96903B FI96903B FI930122A FI930122A FI96903B FI 96903 B FI96903 B FI 96903B FI 930122 A FI930122 A FI 930122A FI 930122 A FI930122 A FI 930122A FI 96903 B FI96903 B FI 96903B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- gas
- ionization
- cells
- ions
- cell
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
- G01N33/0032—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array using two or more different physical functioning modes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
96903
MENETELMÄ KAASUN VIERASAINEPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMISEKSI JA LAITTEISTO SITÄ VARTEN
Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kaasun vierasainepi-5 toisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten.
Vierasaineita tutkitaan ja niiden pitoisuus määritetään ilman hengityskelpoisuuden valvomiseksi. Kun kaasusta määritetään tiettyjä jo hyvin pienissä määrin myrkyllisiä 10 aineita, voivat ilman muut aineosat häiritä havaitsemista.
Erilaisten aineosien, kuten hiilidioksidin, pitoisuudet saattavat vaihdella ilmassa. Usein kaasusta tai höyrystet-tyjen kiinteiden tai nestemäisten aineiden höyrystä suoritettavien erilaisten molekyylien tai molekyyliryhmien 15 havaitsemiseen liittyy ongelmia. Varsinkin ilmassa olevien myrkyllisten aineiden, hengitysilmaan levitettyjen hermo-kaasujen, havaitseminen jo niiden pienissä pitoisuuksissa nopeasti ja luotettavasti on ollut ongelmallista. Havainnot pitäisi saada jo muutamassa sekunnissa. Tehokkaimmat 20 hermokaasut pitäisi havaita jo pitoisuudessa 1/100 ppm.
4
Herkimmät analyysilaitteet perustuvat ilman ionisoimiseen esim. alfa- tai beetasäteilyllä ja ionien mittaamiseen eri olosuhteissa. Eräässä tavassa näin muodostuneet ionit 25 pannaan vaeltamaan tietynlaisen labyrintin läpi ja jäljelle jääneet ionit mitataan niiden aiheuttaman virran perusteella. Toisessa tavassa muodostuneiden ionien liikkuvuutta erilaisten hilojen läpi tutkitaan ja lopuksi mitataan ionivirta. Näillä kahdella menetelmällä yleensä havaitaan 30 ilmasta hyvin raskaat molekyylit, kuten useimmat taistelukaasut. Eräässä menetelmässä ionisoidut molekyylit johdetaan erilaisia sähkökenttiä omaavien kammioiden läpi, jonka jälkeen havainnoidaan mittauselektrodeilta virta, jonka perusteella saadaan vierasaineiden molekyylien laatu ja 35 määrä tunnistettua.
Tällainen nopea ja luotettava menetelmä on esitetty FI- 96903 2 patentissa 75055. Menetelmässä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi kaasu ja sen sisältämät aineet ionisoidaan ionisaatiotilassa. Me johdetaan kapeaan analysaattori-kanavaan, jossa ne joutuvat kapillaarivaikutuksesta kulke-5 maan kanavan keskiosassa. Sieltä ne edelleen poikkeutetaan erisuurien jännitteiden aiheuttamien sähkökenttien avulla kanavan reunassa olevaan elektrodiin, jossa ne aiheuttavat ionivirran. Ionivirtojen perusteella tehtävällä virtaspekt-rillä tunnistetaan eri aineet ja määritetään ionien pi-10 toisuudet kaasusta vertaamalla niitä eri aineiden standar-dinäytteistä saatuihin vastaaviin spektreihin. On myös esitetty sellainen ratkaisu, jossa kaasun sisältämät ionit erotetaan separaattoriosassa ennen mittausta positiivisiin ja negatiivisiin ioneihin, joista toisenmerkkiset ionit 15 analysoidaan.
DE-patenttijulkaisussa 2028805 on esitetty menetelmä pienten höyrymäärien ilmaisemiksi, jotka läpikäyvät ionimole-kyylireaktioita, ja kaasunäytteissä olevien pienten ainei-20 den molekyylimäärien erottamiseksi, väkevöittämiseksi ja mittaamiseksi. Sähkökentässä, joka on olennaisesti yhdensuuntainen kaasuvirran suhteen ilmaisinkammioon järjestettyjen kahden elektrodin välillä, ilmaisu ja mittaus on toteutettu hyödyntämällä eroa kaasuvirtaan tuotetussa 25 sähkökentässä erimassaisten ionien nopeudessa ja kulku- ajassa. Sähkökenttä saa aikaan primaari-ionien kulkeutumisen kaasuvirran suhteen suorakulmaisesta ja yhdensuuntaisesti elektrodien välille asetettuja lukuisia ioniportteja kohti, jonka aikana primaari-ionit reagoivat havainnoitavi-30 en kaasumolekyylien kanssa, muuttaen molekyylit sekundaarisiksi tai tuote-ioneiksi, tällä tavalla ionit mitataan ja luokitetaan niiden massan mukaan.
EP-hakemusjulkaisusta 21 518 on tunnettu edellisen suhteen 35 samanlainen menetelmä kaasuseoksessa määritettyjen kemiallisten ainemäärien ilmaisemiseksi ionisoimalla osa molekyyleistä ja johtamalla nämä kaasumolekyylit sähkökentän läpi,
II
96903 3 joka on järjestetty kuten edellä ilmaisinkammiossa.
CH-julkaisu 550 399 kuvaa ilman saastumisen mittauslaitteistoa, joka käsittää ensimmäisen ja toisen ilmakonden-5 saattorin, joilla kummallakin on sopiva pituus, jonka läpi ionisoitu saastetta sisältävä ilma virtaa laminaarisesti vakionopeudella. Kondensaattoreissa voi olla taso- tai sylinterimäisiä elektrodeja ja siinä voi olla kaksi tai useampia elektrodeja. Jotta aikaansaadaan eri sähkökenttiä 10 ensimmäisen ja toisen muuttuvan mittaussignaalin synnyttämiseksi imutuulettimen avulla synnytettyyn ilmavirtaan pienen ja suuren positiivisen ionipitoisuuden funktiona, kondensaattorien elektrodit on varustettu eri jännitteillä. Kondensaattorien elektrodien kautta mitatut ulostulosignaa-15 lit vaikuttavat jako- ja summapiirivälineen sisääntuloihin, ulostulon aikaansaadessa lopullisen ulostulosignaalin, joka on pohjana ilman saasteen mittaukselle.
Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla saadaan 20 aikaan ratkaiseva parannus edellä esitettyihin menetelmiin. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 ja 5 tunnusmerkkiosissa.
25 Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää, että ilman tai kaasun kosteudesta johtuva analyysin epätarkkuus voidaan eliminoida. Analyysin luotettavuus paranee. Herkkyys on suuri ja vasteaika pieni. Muut orgaaniset aineet tai liuottimet tai tupakansavu eivät haittaa vierasaineanalyysia.
30
Seuraavassa keksintöä selitetään oheisiin piirustuksiin viittaamalla, joissa kuvissa
Kuva 1 esittää kaaviokuvaa keksinnön mukaisesta mittaus-35 laitteistosta.
Kuva 2 esittää kaaviokuvaa toisesta laitteiston toteutus-muodosta .
96903 4
Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen laitteisto. Analysoitava kaasu imetään putkeen 1, suodatetaan lämmitettävällä suotimella 2 ja johdetaan ionisaatiokennoon 3, joita sinänsä voi olla useita rinnan tai peräkkäin, ja joka voi 5 olla esim. Fl-patentin 75055 mukainen tai mikä tahansa muu kaasujen ionisointiin perustuva kaasuanalyysilaite, sekä tämän jälkeen kaasu johdetaan puolijohdekennoon, joita voi olla useita rinnan tai peräkkäin.
10 Vaihtoehtoisena ratkaisuna on sijoittaa kuvan 2 mukaisesti ionisaatiokennot ja puolijohdekennot rinnakkaisesta kaasu-virtaukseen siten, että kaasu jaetaan analysoitavaksi kummallekin kennolle/kennostolle.
15 Puolijohdekenno voi ratkaisussa olla mikä tahansa puolijohteen pinnan ja kaasun väliseen reaktioon perustuva kaasuan-turi, joka sinänsä perustuu tunnettuun tekniikkaan. Keksinnön mukaisessa laitteistossa käytetään kaasuanalyysin suorittamiseen samanaikaisesti kaikkien mittauskennojen 20 antamia signaleja suorittaen niistä laskelmia sekä muita päätelmiä kaasujen paremmaksi erottelemiseksi toisistaan eri olosuhteissa.
Kaasu varataan esim. alfa- tai beetasäteilylähteestä 4 25 lähetettävällä säteilyllä. Kaasu johdetaan mittausputkeen 5. Keräyskentässä kenttäelektrodeissa on jännitteet Vlf V2,... Vn. Taustalevyjännite on VT. Keräyskentässä kaasun varautuneet kevyet ionit kerätään pois kenttäelektrodeihin Vn. Mittauskammiossa pidemmälle ehtineet jäljelle jääneet 30 raskaat ionit aiheuttavat kammion reunassa oleville elektrodeille ionivirran In, joka rekisteröidään. Jokaisesta arvosta In, jossa n on kokonaisluku, esim. 1-6, muodostetaan diagrammi, jonka muoto kuvaa analysoitavaa ainetta.
35 Edelleen kaasu johdetaan puolijohdekennolle 6, joka on muodostettu esim. tinadioksidi(Sn02)kiteestä. Seostusta muuttamalla saadaan eri aineille, esim. sinappikaasulle, herkkä
II
96903 5 analysointilaite. Edellä mainitulla menetelmällä ja puoli-johdekennolla saadut signaalit kerätään yhteen ja analysoidaan yhdessä esim. tietojenkäsittelylaitteessa 7. Kaasu, jota puolijohdekennolla analysoidaan yhdessä, on edullises-5 ti sellainen kaasu, joka kosteana analysoitaessa ei anna signaalia edellä mainitulla ionisaatiomenetelmällä vaan ainoastaan puolijohdekennolla mitattaessa. Esimerkkinä tällaisesta kaasusta on sinappikaasu.
10 Kokeita vaarallisia aineita sisältävästä kaasusta on tehty eri kosteuspitoisuuksissa ionisaatikennon ja puolijohdeken-non ollessa asennettu peräkkäin tai vierekkäin. Suhteelliset kosteudet olivat 10, 50 ja 90 %. Kaasuvirtaus ohjattiin kanavan läpi pumpulla. Taulukossa A vastaa ionisaatiokennoa 15 ja B puolijohdekennoa.
Seuraava taulukko esittää kokeiden tulokset:
Laite, Pitoisuus Kosteus Vasteaika 20 joka antoi mg/m3 % s vasteen B 0,2 90 1 B 0,2 10 9 B 6 90 12 25 A 6 10 28 B 10 50 9 A 10 10 9
Tulokset osoittavat, että sinappikaasun läsnäolo voidaan 30 havaita tehokkaimmin käyttämällä ionisaatiokennon ja puoli-johdekennon yhdistelmää alhaisissa pitoisuuksissa ja kaikissa suuhteellisissa kosteuspitoisuuksissa ja erityisesti kohtalaisissa ja suuremmissa kosteuspitoisuuksissa.
« 35 Olemme selittäneet keksintöä vain yhteen sen edulliseen toteuttamisesimerkkiin viitaten. Edellä ja piirustuksissa esitetyt ratkaisut ovat esimerkkejä, joilla ei millään tavoin haluta rajoittaa keksintöä, vaan kaikki muunnokset patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen 40 puitteissa ovat luonnollisesti mahdollisia.
Claims (5)
1. Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden havaitsemiseksi, jossa menetelmässä kaasu johdetaan virtauskanavaan (1), 5 jossa kaasu suodatetaan ja lämmitetään, jonka jälkeen kaasu ohjataan mittauskennoihin (3, 6), tunnettu siitä, että analysoitava kaasu johdetaan rinnakkain tai peräkkäin sijoitettuun ainakin yhteen ionisaatio- ja ainakin yhteen puolijohdekennoon (3, 6). 10
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kaasun analysoimiseksi eri olosuhteissa käytetään rinnakkain tai peräkkäin sijoitettujen ionisaa-tiokennojen (3) sekä puolijohdekennojen (6) antamia signaa- 15 leja samanaikaisesti hyödyksi kaasun analysoimiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kaasu varataan ja johdetaan virtaus-kanavaan, kaasun kevyet ionit kerätään pois keräyskentässä, 20 kaasun raskaiden ionien aiheuttamat kenttävirrat rekisteröidään .
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sama kaasu ohjataan edelleen puolijohde- 25 kennolle (6) jonkin tietyn aineen läsnäolon selvittäni-i seksi.
5. Laitteisto kaasun vierasainepitoisuuden havaitsemiseksi, jossa laitteistossa on virtauskanava (1, 5) kaasun johtami- 30 seksi siihen, kaasun suodatus- ja lämmityslaitteet (2) ja mittauskennot (3, 6), tunnettu siitä, että kaasun analysoimiseksi käytetyt mittauskennot (3, 6) muodostuvat rinnakkain tai peräkkäin sijoitetusta ainakin yhdestä ionisaatio- ja ainakin yhdestä puolijohdekennosta (3, 6). 35 I! 96903
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI930122A FI96903C (fi) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten |
| PCT/FI1994/000015 WO1994016320A1 (en) | 1993-01-12 | 1994-01-12 | Method and equipment for definition of foreign matter contents in gases |
| EP94904196A EP0679255A1 (en) | 1993-01-12 | 1994-01-12 | Method and equipment for definition of foreign matter contents in gases |
| CA 2153657 CA2153657A1 (en) | 1993-01-12 | 1994-01-12 | Method and equipment for definition of foreign matter contents in gases |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI930122 | 1993-01-12 | ||
| FI930122A FI96903C (fi) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI930122A0 FI930122A0 (fi) | 1993-01-12 |
| FI930122A FI930122A (fi) | 1994-07-13 |
| FI96903B true FI96903B (fi) | 1996-05-31 |
| FI96903C FI96903C (fi) | 1996-09-10 |
Family
ID=8536692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI930122A FI96903C (fi) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0679255A1 (fi) |
| CA (1) | CA2153657A1 (fi) |
| FI (1) | FI96903C (fi) |
| WO (1) | WO1994016320A1 (fi) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7339162B2 (en) | 2002-03-25 | 2008-03-04 | Environics Oy | Cell structure, device and method for gas analysis |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005007746B4 (de) * | 2005-02-18 | 2009-01-08 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Ionenmobilitätsspektrometer mit parallel verlaufender Driftgas- und Ionenträgergasströmung |
| JP2006322899A (ja) | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Hitachi Ltd | ガスモニタリング装置 |
| DE102005031048A1 (de) | 2005-07-02 | 2007-01-04 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Ionenmobilitätsspektrometer mit parallel verlaufender Driftgas- und Ionenträgergasströmung |
| DE102007049350B4 (de) | 2007-10-15 | 2011-04-07 | Bruker Daltonik Gmbh | APCI Ionenquelle |
| DE102008006208B4 (de) | 2008-01-26 | 2016-05-04 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Vorrichtung für die Gasanalyse |
| DE102008028681A1 (de) * | 2008-06-17 | 2009-12-31 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Metalloxid-Gassensors, Sensorvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sowie Verwendung desselben |
| DE102009007966B4 (de) * | 2009-02-06 | 2011-06-30 | EADS Deutschland GmbH, 85521 | Sensorvorrichtung |
| WO2011058200A1 (es) | 2009-11-11 | 2011-05-19 | Ramem, S.A. | Analizador de movilidad diferencial |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD218187A1 (de) * | 1983-02-21 | 1985-01-30 | Robotron Messelekt | Detektor zum nachweis von gasen |
| FI75055C (fi) * | 1986-06-03 | 1988-04-11 | Puumalaisen Tutkimuslaitos Oy | Foerfarande foer observerande av ingredienshalter av gas. |
| DE4042557C2 (de) * | 1990-12-06 | 1996-11-28 | Lehmann Martin | Verfahren zur Analyse von Gasproben und Analyseanordnung |
-
1993
- 1993-01-12 FI FI930122A patent/FI96903C/fi not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-01-12 EP EP94904196A patent/EP0679255A1/en not_active Withdrawn
- 1994-01-12 WO PCT/FI1994/000015 patent/WO1994016320A1/en not_active Application Discontinuation
- 1994-01-12 CA CA 2153657 patent/CA2153657A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7339162B2 (en) | 2002-03-25 | 2008-03-04 | Environics Oy | Cell structure, device and method for gas analysis |
| US7586090B2 (en) | 2002-03-25 | 2009-09-08 | Environics Ov | Cell structure, device and method for gas analysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI96903C (fi) | 1996-09-10 |
| FI930122A0 (fi) | 1993-01-12 |
| CA2153657A1 (en) | 1994-07-21 |
| FI930122A (fi) | 1994-07-13 |
| EP0679255A1 (en) | 1995-11-02 |
| WO1994016320A1 (en) | 1994-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0308420B1 (en) | Method for detection of alien matter contents in gases | |
| Puton et al. | Ion mobility spectrometry: Current status and application for chemical warfare agents detection | |
| US5420424A (en) | Ion mobility spectrometer | |
| EP0509171B1 (en) | Method and apparatus for improving the specificity of an ion mobility spectrometer utilizing sulfur dioxide dopant chemistry | |
| FI89413B (fi) | Foerfarande och anordning foer att upptaecka smao gas- eller aongmaengder i gasblandningar | |
| CA2474561A1 (en) | Faims apparatus and method for detecting trace amounts of a vapour in a carrier gas | |
| US4724394A (en) | Gas detection by ion mobility segregation | |
| US20120068061A1 (en) | Chemical detection system and method | |
| FI96903B (fi) | Menetelmä kaasun vierasainepitoisuuden määrittämiseksi ja laitteisto sitä varten | |
| US5281915A (en) | Sensor for detecting a high molecular weight substance using ionization effects | |
| US20090212207A1 (en) | Chemical Detection System and Method Using a Capacitive Trans Impedance Amplifier | |
| US6627878B1 (en) | (Chemical agent) point detection system (IPDS) employing dual ion mobility spectrometers | |
| US7956323B2 (en) | Ion mobility spectrometer and method for determining an analyte substance or an analyte substance mixture in the presence of a dopant mixture by means of an ion mobility spectrometer | |
| CA2668477A1 (en) | Faims ion mobility spectrometer with multiple doping | |
| CN111983008B (zh) | 一种小型光离子化检测仪及其检测方法 | |
| EP0552206B1 (en) | Method for detection of alien matter contents in gases | |
| WO2008047155A1 (en) | Spectrometer apparatus | |
| EP0457776B1 (en) | Gas detector | |
| US4368388A (en) | Detection of polar vapors | |
| US5510268A (en) | Method and device for detecting substances in an ambient substance, in particular for detecting chemical warfare agents | |
| CA2299365A1 (en) | Gas detection device and method | |
| RU2056631C1 (ru) | Способ идентификации примеси |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Owner name: ENVIRONICS OY |
|
| BB | Publication of examined application | ||
| MA | Patent expired |