JPS6333102B2 - - Google Patents

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JPS6333102B2
JPS6333102B2 JP55000113A JP11380A JPS6333102B2 JP S6333102 B2 JPS6333102 B2 JP S6333102B2 JP 55000113 A JP55000113 A JP 55000113A JP 11380 A JP11380 A JP 11380A JP S6333102 B2 JPS6333102 B2 JP S6333102B2
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JP
Japan
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filament
temperature
power supply
signal
heating
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JP55000113A
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JPS5697865A (en
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Hajime Yamamoto
Yoshihiko Sato
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6333102B2 publication Critical patent/JPS6333102B2/ja
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01N27/626Investigating 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 heat to ionise a gas

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被測定物質をイオン化し、これをイオ
ン化電流としてこの電流の強弱をもつて被測定物
質量としてとりだすイオン化検出器に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来、たとえば高速炉においては、冷却配管か
らのナトリウム漏洩を検出するため、第1図に示
す様に、配管周辺の雰囲気ガス1を常にサンプリ
ングし、サンプリングしたガス2をナトリウムイ
オン化検出器(S.I.D)3に送つている。SIDは、
ガス中のナトリウム粒子4をフイラメント5でイ
オン化し、Na+イオンをコレクター6に集めて、
回路7に流れるイオン化電流を検出し、その検出
器8の電流の状態から、ガス中のナトリウム粒子
数を知るものがある。Na+イオンを集めるため、
コレクター6とフイラメント5間に−700Vの高
圧電圧がかけられている。また、フイラメント表
面でのイオン化を容易にするため、フイラメント
は常時、ジユール加熱により、800℃〜1200℃の
高温に保持されている。このジユール加熱は通常
2V程度の交流電源18で行なう。
イオン化検出器はフイラメント表面でのイオン
化を行う為に、フイラメント自体の温度を定温に
且つ常時安定に維持させる必要が有る。
他の従来例として、フイラメントの温度変化に
基づく変化要素を検知して、その検知信号に基づ
きフイラメントへの加熱量を制御して定温制御を
行うものが存在する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかるに、従来技術の内前者のようなSIDフイ
ラメントでは、サンプリングするガスの流量の変
動や、フイラメント加熱電流の変化等によつて、
フイラメント温度が時間的に変動するため、イオ
ン化電流も変化する。この結果、ナトリウム粒子
数を正確に検出することが困難となり、漏洩検出
面での信頼性を低下させる主な原因となつてい
る。第2図は、フイラメント温度によつてイオン
化電流がどの様に変化するかの一例を示した図で
ある。この例から、イオン化電流は、フイラメン
ト温度に敏感で、双方間に直線性がないのが判
る。
後者の従来例では、前述の変化要素を検知する
手段をイオン化検出器へ別に新ためて追設せざる
得ず、複雑で大形化する。
本発明の目的は、以上にのべたフイラメントの
欠点をなくし、信頼度の高いイオン化検出器を出
来るだけコンパクトにして提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述目的を達成する手段は、被測定物質の粒子
をイオン化するフイラメントと、該フイラメント
を加熱する電気的手段と、該電気的手段を該フイ
ラメントの温度が該フイラメントの使用温度に近
づくように制御信号に基づき制御する電源制御ユ
ニツトと、該被測定物質の粒子のイオンを集める
コレクタと、該フイラメントと該コレクタとの間
に流れるイオン電流を検出する回路から成る検出
器において、該フイラメントが白金と白金ロジウ
ムとの接合により構成され、該フイラメントに連
なる電気的信号線から継続して入力を受けて該入
力を該フイラメント使用温度と比較してそのずれ
に応じた制御信号を該電源制御ユニツトへ入力と
して送給する比較判別器を備えることを特徴とし
たイオン化検出器である。
〔作用〕
フイラメント自体を合金熱電対として高温測温
用として共用でき、そのフイラメントで温度変化
にともなうが発生し、その発生熱起電力は基準と
なる熱電対の起電力で基準温度からの現状のフイ
ラメント温度に対応する発生起電力に調整され、
調整後のその発生起電力成分を継続して比較判別
器に入力し、その入力とフイラメントの使用温度
とのずれを判定し、その結果を制御信号としてフ
イラメント加熱電源の制御ユニツトへ入力し、フ
イラメントへの加熱供給電力をフイラメント温度
が使用温度に近づくように継続的に制御される。
このようにして、フイラメントを継続して定温に
維持することで、フイラメント表面温度がイオン
化作用において極めて重要なイオン化検出器にあ
つてサンプリングガス流量や、フイラメント加熱
電流が時間的に変化してもイオン化電流が変化せ
ず、ナトリウム等の被測定物質の粒子数量を正確
に知ることができる上に、フイラメント自体に変
温量出力機能を兼ね備えさせることが出来てコン
パクトな構成に仕上がる。
〔実施例〕
第3図に本発明の実施例を示す。
この実施例では、イオン化検出器(SID)のフ
イラメント5が白金線19と白金ロジウム合金線
20とを接合して構成される。SIDのフイラメン
トは通常、白金から成るため、高温測温用として
好ましい、白金―白金ロジウム合金熱電対の一金
属として使用できる。
このフイラメント5の両端には交流電源18が
接続され常時電流が流れジユール加熱されてい
る。
ここで何等かの外乱でフイラメント5の温度が
変化すると、フイラメント接合点と、基準熱電対
16との間に熱起電力が発生し、これを用いて熱
フイラメント温度を監視する。なお、熱電対16
は、基準となる熱起電力を発生するもので、通
常、その接点は零度に保たれている。比較判別器
15では、上述の熱起電力の信号を継続して受
け、初期に設定したフイラメント使用温度(Tf0
と比較し、ずれがあるとただちに両者のずれに応
じた制御信号をフイラメントの加熱用交流電源1
8のフイラメント加熱電源制御ユニツト17に送
つている。このユニツト17は、フイラメント使
用温度帯域内にフイラメント温度が入るように電
源18を制御してフイラメント5への電力をコン
トロールする。なお、上記フイラメント加熱電源
制御ユニツト17としてPID制御器(比例温度制
御器)を用いると制御の精度が向上するため好ま
しい。
通常フイラメント加熱は交流を用いているた
め、熱起電力には交流電圧成分が含まれる。フイ
ルター21は上記交流雑音成分を除去するもの
で、後段の比較判別器15にフイラメントの温度
に相当した熱起電力だけを送つている。なお、加
熱用交流電源18の周波数を高く(100Hz以上)
にしておけば、フイルター21での交流雑音除去
が容易になり、フイルター5の定温制御の信頼性
より向上する。
以下に、本実施例の回路部につき一層具体的に
説明すれば次のとおりである。
第4図にフイラメントの加熱電流回路から、フ
イラメント温度に相当する電圧信号を取り出し、
加熱用交流電源の電力を制御する信号を発生させ
る回路構成の一例を示す。この回路は、フイルタ
21と、直流増巾器22、および比較判別器15
からなる。加熱用電源回路上の2端子(第3図
A,B)と、フイルタ21の2端子間は2本の信
号線23で結んである。フイルタ21は、抵抗
R1とR2、コンデンサC1とC2の組合せからなり、
電源周波数(50Hz)より低い周波数成分をもつた
信号だけが、通過できる様にしてある。すなわ
ち、このフイルタ21で、電源周波数をもつたノ
イズは完全に除去され、フイラメントの温度に相
当する熱電対の熱起電力24だけが抽出される。
このための抵抗R1,R2およびコンデンサC1,C2
の条件は、次式で表わされる(参考文献:岡村,
OPアンプの設計,P158,CQ出版社)。
もう少し簡単にして、もしもR1=R2=Rとす
れば ただし、上式で0は、フイルタのカツトオフ周
波数で、本実施例においては、0=50Hzである。
従つて、たとえば、C2の値として、入手しや
すい0.01μFの値を選べば、C2=0.02μF,R1=R2
=220KΩと設定すればよい。
フイルタ21の後段には直流増巾器22が組込
まれている。ここで、熱起電力(〜数10mV)2
4が数V程度に増巾される。直流増巾器21の後
段には比較判別器15が組込まれている。比較判
別器15は差動増巾器と同じで、一方の入力端子
にフイラメント温度信号に相当した直流増巾器2
2からの出力信号25が、他方の端子に基準の電
圧信号27が入る様になつている。基準の電圧信
号27としてフイラメントの使用温度Tf0に相当
した値とする。たとえば、フイラメントの使用温
度Tf0を1000℃とすると、1000℃に相当する白
金・白金ロジウム合金熱電対の熱起電力は
10.5mVであるから、規準の電圧信号として10.5
×(直流増巾器の増巾率)と設定すればよい。
上記比較判別器15では、2つの入力端子間の
電圧信号の差が増巾される。従つて、フイラメン
ト温度に相当した電圧信号25が、基準の電圧信
号27より大きい場合は負の信号が、逆に、基準
電圧信号27に比べて小さい場合は正の値を出力
する様になつている。
比較判別器15の後段にはフイラメント加熱電
源制御ユニツト(たとえばPID制御器)28を組
込んである。ここでは、比較判別器15からの信
号29の大小によつて、フイラメント加熱電流回
路30に流す電流が制御できる様になつている。
たとえばPID制御器を用いると、比較判別器15
の出力信号29に比例した電流がフアラメント加
熱電流回路30にフイードバツクすることが出来
る。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく、本発明によれば、SIDフ
イラメントの温度を常に一定に継続して保つこと
ができ、サンプリングガス流量や、フイラメント
加熱電流等が変化しても、正確にナトリウム粒子
数を検知することができる。したがつてナトリウ
ム漏洩検出器の信頼度の向上面で寄与が大きい上
に、特にフイラメント自身が温度検出器の検出セ
ンサー部となつているから、新たに温度検出セン
サーを備える必要がなくコンパクト且つ構造簡素
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のSID検出器の構成を示す略図、
第2図は、従来のSID検出器にみられた、フイラ
メント温度変化に伴なう検出器出力電流の変化を
示す線図、第3図は本発明の実施例を示すイオン
化検出器のフイラメントとその定温制御系の略
図、第4図は第3図に示した制御系の要部を具体
的に示した回路図である。 1…冷却配管周辺の雰囲気ガス、2…サンプリ
ングガス、3…SID検出器、4…ナトリウム粒
子、5…フイラメント、6…コレクター、7…回
路、8…イオン化電流、15…比較判別器、16
…熱電対、17…フイラメント加熱電源制御ユニ
ツト、18…フイラメント加熱電源、19…白金
線、20…白金ロジウム合金線、21…フイルタ
ー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被測定物質の粒子をイオン化するフイラメン
    トと、該フイラメントを加熱する電気的手段と、
    該電気的手段を該フイラメントの温度が該フイラ
    メントの使用温度に近づくように制御信号に基づ
    き制御する電源制御ユニツトと、該被測定物質の
    粒子のイオンを集めるコレクタと、該フイラメン
    トと該コレクタとの間に流れるイオン電流を検出
    する回路から成る検出器において、白金と白金ロ
    ジウムとの接合により構成された前記フイラメン
    トと、前記フイラメントと該フイラメントを加熱
    する電気的手段との間に設けた熱電対と、該熱電
    対に電気的に接続されて該電気的手段の電源周波
    数よりも低い周波数をもつた電気的信号を通すフ
    イルタ回路と、該フイルタ回路の出力を受けて、
    その出力を増幅する増幅回路と、該増幅回路の電
    気的出力信号をフイラメント使用温度に相当する
    電気的信号と比較してそのずれに応じた信号を該
    電源制御ユニツトへ制御信号として送出する比較
    判別器とを備えることを特徴としたイオン化検出
    器。
JP11380A 1980-01-07 1980-01-07 Ionization detector Granted JPS5697865A (en)

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