********* . f K ' ' 1 Twórcy wynalazku: Istvan Berecz, Sandor Bohatka, Erzsebet Daróczy, Janos Gal, Gyorgy Horkay, Taimas Lakatos, Inire ' JCsdar, Andras Paal Uprawniony z patentu: Medicor Miivek, Budapeszt (Wegry) Sposób analizy mieszaniny gazów i urzadzenie do analizy mieszaniny gazów 1 Przedmiotem Wynalazku jest sposób analizy mieszaniny gazów i urzadzenie do analizy miesza¬ niny gazów, sluzace do dkreslahia chwilowej war¬ tosci cisnienia czastkowego luub koirrcentracji sklad¬ ników mieszaniny gazów za pomoca spektrometru masowego.Znane sa urzajdzenia do analizy mieszaniny ga¬ zów, sluzace do okreslania Chwilowej lufo istnie¬ jacej przez dluzszy czas wartosci cisnienia czast¬ kowego wzgUeJdnie zmieniajacej sie w czasie kon¬ centracji skladników mieszaniny. vOkreslenie sikla- du mieszaniny gazów w znanych urzadzeniach na¬ stepuje w oparciu o wykorzylstanie zjawiska zmia¬ ny przewodnictwa cieplnego, absorpcji w podczer¬ wieni, przy wylkoTizystaniu spektrometrii mas i temu podofone.Znane urzadzenia, dzialajace w oparciu o po¬ wyzsze zjawiska, sa jednak z jednej strony urza¬ dzeniami wyspecjalizowanymi i sa w stanie okre¬ slac wylacznie zawartosc jednego skladnika mie¬ szaniny, np. 02 lufo C02," natomiast z drugiej stro¬ ny dzialaja wolno, nie moga wiec nadazac za szybkimi zonia/nami ikoncenitraicji lufo tez sa wraz¬ liwe na fizyczne oddzialywdania otoczenia (nip. na zmiany cisnienia hub teimiperaltuiry) i w zwiazku z tym sa niedotkladne.W przyipadlku innych znanych urzadzen stwier¬ dzono, ze pomiar kilku skladników mieszaniny gazów jest wprawdzie monliwy (zreszta wylacz- (• 10 15 25 nie przy uzyciu skomplikowanych rozwiazan tech¬ nicznych) ale wzrasta przy tym podatnosc na za¬ klócenia. Takim urzadzeniem jest na przylklad ma¬ gnetyczny speMrometr mas. Znane jest takze u- rzadzenie do analizy mieszaniny gazów, tzw. kwa- dTui^ojloWy Ispektrometir mas, za pomoca którego mozliwa jest równoczesna obserwacja kilkiu ga¬ zów. Konstrukcja i dzialanie znanych urzadzen jest proiste i ekonomiczne, jednakze analiza za pomoca spektrometru mas wymaga wyszkolonej obslugi. Nie sa równiez znane lurzajdlzenia umozli¬ wiajace ddkladne okreslanie liczby masowej ba¬ danego gazu. Inna wada jest stosowanie jako de¬ tektora jonów powielacza elektronowego, którego czulosc zmienia sie w czasie.Sposób amailizy mieszaniny gazów wedlug wy¬ nalazku polega na tym, ze podczas analizy stosu-" je sie szyibki i dokladny pomiar przy cisnieniach przekraczajacych cisnienie robocze spektrometru mas za pomoca ukladu redukcyjnego, przez który przepuszcza sie bez rozdzielania mieszanine ga- . zów. W zródle jonów spetotronietriu mas sltosuje sie -cisnienie przewyzszajace cisnienie robocze w innych czesciach spektrometru mas. Skladniki ga¬ zowe wybiera sie za pomoca sygnalów stemaja- cych, bedacych* suma stalego napiecia odpowiada¬ jacego danemu skladnikowi i napiecia zmiennego w czasie. Wybiera sie je w ten sposób, ze przy podawaniu sygnalów sterujacych w detektorze 112 603liz 603 analizatora gazów otrzymuje sie sygnaly propor¬ cjonalne do cisnienia czastkowego danego sklad¬ nika gazowego, a pozostale skladniki mieszaniny gazów sa pomijane. Odpowiednia predkosc pomia¬ ru realizuje sie przy okreslonym stosunku sy- gnal/szum przez szybkie wylbieranie poszczegól¬ nych skladników, jednaikize z zachowaniem* czasu niezbednego do pomiaru cisnienia czastkowego.Wedlug wynalazku cisnienie wewnatrz zródla jonów, przekraczajace robocze cisnienie spektro¬ metru mas, uzyskuje sie za pomoca zamknietej konstrukcji zródla jonów,' bezposredniego polacze¬ nia ukladu do pobierania próbki ze zródlem jo¬ nów oraz otworu wejsciowego zródla jonów u- mieszczonego naprzeciwko ukladu kwadrupolowe- go, oslonietego przez ograniczajaca go cylindrycz¬ na rure, wchodzaca pomiedzy prety kwaidriupolo- we.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera uklad do pobierania próbki gazu, który zawiera gietka kaipilare do wprowadzania próbki gazu, polaczo¬ na z pompa prózniowa, która jest polaczona po¬ przez zawór i poprzez dolaczony do zaworu prze¬ wód prózniowy z zamknieta przestrzenia zró¬ dla jonów. Zródlo jonów polaczone jest poprzez przepone do wychwytywania jonów i poprzez po¬ laczony z przepona do wyohwyltywania jonów o- twór wejsciowy z kwadrupolowym analizatorem ga¬ zów. Analizator gazów polaczony jest z detekto¬ rem jonów zawierajacym klatke Faradaya oraz u- rzadzenie zawiera uklad do okreslania parame¬ trów skladników mieszaniny gazów wspólpracu¬ jacy z ukladem do pobierania próbki gazu.-Wedlug wynalazku uklad do okreslania para¬ metrów skladników mieszaniny gazów moze sta¬ nowic -uklad, do równoczesnego pomiaru koncen¬ tracji skladników mieszaniny gazów, zawierajacy glowice 'analizujaca, której wejscie polaczone jest z wyjsciem generatora impulsów sterujacych, do kjtórego wejscia dolaczone jest jedno z wejsc pro¬ gramatora. Drugie wyjscie programatora dolaczo¬ ne jest do wejscia elektrome«tiru, trzecie wyjscie dolaczone jest do wejiscia ukladu wydluzania sy-~ gnalów, natomiast czwarte wyjscie dolaczone jest do wejscia ukladu próbkowania i podtrzymywa¬ nia.Wyjscie elektroimetiriu polaczone jest z iirinym wejsciem -uikladu wydluzania sygnalów, a wyjscie ukladu wydluzania sygnalów dolaczone jest do jednego z wejsc wzmacniaciza o regulowanym wzmocnieniu, do którego innego wejscia dolaczo¬ ne jest wyjscie ukladu sumujacego. Do wejiscia u- kladu sumujacego dolaczone jest wyjscie ukladu próbkowania i podtrzymywania, którego wyjscie polaczone jest z urzadzeniem wskaznikowym.W innym wykonaniu urzadzenie wedlug wyna¬ lazku stanowi uiklad do okreslania parametrów skladników mieszaniny gazów, uklad do okresla¬ nia cisnienia czastkowego skladników mieszaniny gazów, zawierajacy glowice analizujaca, której wejscie polaczone jest z wyjsciem generatora sy¬ gnalów sterujacych, a do wejscia generatora sy¬ gnalów sterujacych dolaczone jest jedno z wyjsc programatora. Drugie wyjscie programatora do- 10 20 25 30 35 40 45 50 55 laczone jest do jednego z wejsc elektirometru, natomiast jego trzecie wyjiscie dolaczone jest do wejscia ukladu wydluzania sygnalów.Czwarte wyjiscie programatora polaczone jest z wejsciem ukladu próbkowania i podtrzymyjwa- nia. Wyjiscie eiektrometru polaczone jest z innym wejsciem ukladu wydluzania sygnalów, a wyjscie ukladu wydluzania sygnalów polaczone jest z in¬ nym wejsciem ukladu próbkowania i podtrzymy¬ wania. Wyjscie ukladu próbkowania i podtrzy¬ mywania dolaczone jest do urzadzenia wskazniko¬ wego.Zaileta urzadzenia do analizy mieszaniny gazów wedlug wynalazku jest to, ze umozliwia ono szyb¬ ka i dokladna analize zmieniajacej sie w czasie zawartosci skladników mieszaniny gazów oraz o- siajgnlecie duzej stabilnosci czulosci, z równocze¬ sna mozliwoiscia (Unikniecia stosowania pQwielacza elektronowego.Zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest takze to, ze jest ono latwe w uzyciu, i w produkcji oraz jest zabezpieczone przed zewnetrznymi wplywami zaklócajacymi.Urzadzenie ma duza czulosc, a zastosowanie ja¬ ko spektrometru mas kwadrupolowego spektrome¬ tru mas jest bardzo korzystne. Kwadirupolowy spektrometr mas sklada sie ze zródla jonów, któ¬ re jonizuje obojetne czasteczki próbki gazowej dostarczanej do tego zródla, z analizatora roz¬ dzielajacego powstajace jony zaleznie od ich licz¬ by masowej wraz ze zródlem napiecia analizuja¬ cego oraz z detektora zawierajacego klatke Fara¬ daya, wychwytujacego przechodzace przez anali¬ zator jony. Poprzez analizator przy okreslonym napieciu analizujacym moga przeplywac tylko jo¬ ny o okreslonej masie. Przy innym napieciu mie¬ rzy sie prad jonów o innej masie. W ten sposób mozna rozdzielic skladniki gazowe zaleznie od ich liczby masowej.- Przeplywajacy przez analizator i pojawiajacy sie w detektorze prad jonów o okreslonej liczibie masowej jest proporcjonalny do koncentracji skladnika mieszaniny, zawartego w próbce gazu, badz tez do jego cisnienia czastkowego.Kwadrupolowy spektrometr majs skonstruowa¬ ny jest w ten sposób, ze umozliwia szybki i. do¬ kladny pomiar koncentracji skladnika gazowego i jego cisnienia czastkowego przy duzej czulosci.W tym celu urzadzenie dolaczone jest 'do odpowie¬ dnich ukladów elektronicznych sterujacych i wy¬ twarzajacych impulsy oraz do ukladu pobieraja- cego próbke gazu. W celu zapewnienia poprawno¬ sci dzialania niezbedne, jest dolaczenie do regu-^ lowanego automatycznie ukladu wysokiej próz¬ ni. .¦"-,:_ Przedmiotem wynalazku jejst przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad do polbierania prób!ki ga¬ zu, w ischemacie,, fig. 2 — uiklad do okreslania koncentracji skladnika w mieszaninie gazów oraz fig. 3 — uklad do pomiaru cisnienia czastkowego skladnika mieszaniny gazów.Uiklad v do pobierania próbki gazu, który jest5 112 603 6 przedstawiony na fig. 1, jest skonstruowany w nastepujacy spoisób.Gietka kapilara K do wprowadzania próbki gazu polacizona jest z ipomipa prózniowa RB. Pom¬ pa prózniowa RB jest dolaczona poprzez zawór SB i poprzez dolaczony do zaworu prziewód próz¬ niowy NE do zamknietej przestrzeni zródla jonów Z. Zródlo jonów Z poplrzez przepone I do wy¬ chwytywania jonów z otworem B polaczone jest z kwadirupolowym ukladem analizatora gazów.Analizator gaizów Q polaczony jest poprzez o- twór wejsciowy z detektorem jonów F zawieraja¬ cym klatke Faradaya. Uklad do pobierania próbki gazu skonstruowany jest w ten sposób, ze cisnie¬ nie próbki gazu po przekroczeniu cisnienia robo¬ czego .spektrometru a do spektrometru mass przedostaje sie pewna, niezbedna do analizy illosc gazu,. Ulklad do pobie¬ rania próbki jest poza tym skonstruowany w ten sposób, ze umozliwia przyspieszenie zazwyczaj po¬ wolnego procesu analizy gazu, zwlaszcza proces wprowadzenia gazu nadaza za szybkimi (na przy¬ klad trwajajcylmi ok. 100 mis) zmianami koncen¬ tracji.Pompa prózniowa RIl zasylsa próbke gazu przez dluga, gietka kapillare K. Z przestrzeni niskiego cisnienia pomiedzy kapilara K i pompa próznio¬ wa RB próbka gazu wiplywa poprzez zawór SB i przewód prózniowy NE o duzych oporach prze¬ plywu do zaimikniejtej przestrzeni zródja jonów Z.Wymiary giejtknej kapilary K, przez która po¬ bierana jest próbka, dobrane sa w ten sposób, ze cisnienie przeplywajacego gazu zmniejsza sie wskutek oporów' przeplywu o wartosc zawarta miedzy dziesiatymi czesciami i dziesiatkami to¬ rów, przy czym przeplyw nie jest ani tuirbuilent- ny, ani molekullarny, lecz w miare mozliwosci wloiskowaity. Dziejki temu zapewniony jesit dalszy przeplyw próbki gazu bez jej rozdzielania.Wymiary {przewodu prózniowego NE o duzym oporze przeplywu, dobiera sie w ten sposób, aby z przestrzeni, w której panuje wspomniane po¬ wyzej zmniejszone cisnienie, próbka, mogla -prze¬ plynac do przestrzeni wysokiej prózni spektro¬ metru mas. Przez otwieranie i zamykanie zawo¬ ru prózniowego SB osiaga sie to, ze próbka gazu tylko w ciagu niezbednego ofcresu czasu wiplywa do spektrometru mais. Próbka gazu wplywa bez¬ posrednio do zamknietej przestrzeni zródla jonów Z spektrometru mas. „Przestrzen zamknieta" o- znaciza tu, ze gaz jest jonizowany w przestrzeni, która z wyjatkiem otwotów niezbednych do po¬ bierania gazu i do izolowania doprowadzen elek¬ trycznych od pozostalych czesci skladowych spek¬ trometru mas oddzielona jest soianika nie prze¬ puszczajaca gazów. _ W zródle jonów próbka gazu wytwarza cisnie¬ nie wyzsze od cisnienia panujacego w pozosta¬ lych czesciach zbiornika prózni spektrometru mas.Ten spoisób pobierania próbki w porównaniu z rozwiazaniami tradycyjnymi zapewnia lepsza czu¬ losc i wieksza szybkosc pomiarów. Zaleta stoso¬ wania zamknietego zródla jonów polega na tym, Ze w urzajdizeniu moce byc zastosowana pompa + prózniowa o mniejszej mocy niz w przypadku sto¬ sowania otwartego zródla jonów.Dzieki cylindrycznemu ulksztaltowaniu i wy¬ pelnieniu przestrzennemu osiaga sie prad jonowy o wiekszym natezeniu.¦Dzieki osiagnieciu silniejszego pradu jonowego mozliwe staje sie stosowanie detektora jonowe¬ go z klatka Faradaya, który jest znacznie pro-. .stszy i bardziej niezawodny niz wraziliwe i zmhiej- iszajace z czasem czulosc powielacze elektrono¬ we. W ten sposób skonstruowane urzadzenie jest zatem tansze a jego dzialadie jest bardziej sfca- bilne niz ukladów tradycyjnych.Jony wyitwonzone przez zródlo jonów Z do¬ chodza poprzez przepone I do wychwyltywacza jonów i poprzez wejsciowy otwór B do fcwa- drupolowego ukladu analizatora gazów Q wy¬ konanego z pretów. Zarówno czulosc, jak i sta¬ bilnosc powinna sie zwiejkszyc przez takie u- ksztaltowanie wejsciowego otworu B (zwrócone^ go w strone ulkladu kwadrupoilowego), w którym ten otwór osloniety jest po prostu rura cylindry¬ czna wchodzaca pomiedzy prety kwadrutpolowe.W pretowym Ukladzie kwadrupolowylm osiaga sie selekcje jonów pod wzgUejdeim ich masy. /Wy¬ lacznie w ten sposób 'wydzielone jony moga prze¬ dostac sie przez. otwór wyjsciowy KN do detek¬ tora jonów F.Przez ogrzewanie ,kapilairy K mozna uniknac osadzania sie na jej sciankach konidensujajcych sie par.Przy zastosowaniu eiekitroniaznych ukladów ste¬ rujacych ikonstnulktoirzy dazyli do tego, aby mimo wystepujacych w praikttyce niestaibilnosci spektro¬ metru mas i napiecia sterujacego, umozliwic rów¬ noczesny poimiar cisnienia czastkowego (koncen¬ tracji) analizowanych skladników mieszaniny ga¬ zów przez zapewnienie odipowiednio dlugotrwa¬ lej stabilnosci. W rozwiazaniu tym,, do wybie¬ rania poszczególnych skladników mieszaniny ga¬ zów wykorzystywane jest zadawanie poziomów napieciowych zgodnie z odpowiednim taktem.Wskutek tego elektroniczne impuilsy siteruijalce wy¬ twarzane sa odipowiednio do sumy napiec stale¬ go i izmieniajacego sie w czasie. W wyniku tego, w kolektorze jonów spektrometru mas wystepu¬ ja sygnaly pradowe spowodowane podanieim sy¬ gnalów sterujacych, wykazujace pewne maksima.Ta maksyma/Ina wartosc pradu jonowego jest pro¬ porcjonalna do cisnienia czastkowego wybranego skladnika* tak, ze dla jednoznacznego jego okre¬ slenia podawany jest jeden odpowiednio dobrany impuls elektryczny., Cisnienia czastkowe poszczególnych skladników ;miieszaniny gazów sa mierzone koleijno jeden za drugim, a amplitudy otrzymanych impulisów elek¬ trycznych sa zapisywane w pamieci analogowej.Po zmierzeniu cisnienia kazdego badanego sklad¬ nika gazowego rozpoczyna sie nastepny cykl po¬ miarowy, a w pamieci zapisyiwane sa amplitu¬ dy impulsów, odpowiadajacych v wamtosciom cis¬ nienia czastkowego, które *w miedzyczasie ulegly zmianie. Dzieki temu mozliwe jest nadazanie za chwilowymi zmianami cisnienia czasteczkowego 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60, 7 poszczególnych skladników gazowych, lim szybsze zmiany chcemy wylkrywac, tymi szyfbciej musi byc mierzone cisnienie czastkowe poszczególnych , skladników gazowych.W wynilku skracania cyiklu, elektooniaznyim u- rzadzeniom przetwarzajacym sygnal stawiane sa coraz ostrzejsze wymagania: wzmacniacz prze¬ twarzajacy maly pirad (okolo 10-10A) detektora jonowego na napiecie, powinien parzy duzym sto- simlku sygnal/szuim zapewnic duza szybkosc dzia¬ lania. Zapewnienie duzej szybkosci dzialania i malego poziomu szulmów nie jest jednak zada- - niem latwym. Dlatego dostalo wybrane rozwia¬ zanie, w którym podczas przelaczania urzadze¬ nia na , pomiar poszczególnych skladników, elek- trometr jeist „szybki" a podczas pomiairu reaguje wolno i z malyimi szuimaimd.Zgodnie z tym szyibkos6 dzialania wzmacnia¬ cza elefatrometru zoisitala dobrana w fen sposób, aby mozna bylo dokladnie nadazac za predko¬ scia zachodzacych w kazdym wypadku zmiian.W tym celu dolaczony jest fiiltcr. doilnoprzepusto- wy o zmienianej elektronicznie stalej czaisu. Sta¬ la czasu podczas przelaczania spektroskopu mas iz pomiaru jednego skladnika na pomiar innego skladnika jest taik mala, alby otrzymywane na wyjsciu filtru dolnoprzepuistowego imjpulisy nar dazaly za impulsami wyjsciowymi elektroskopu.Natomiast podczas pomiairu stala czaisu filtru jest równa 9talej czaisu uzyskiwanej przez zmie¬ niajaca sie w czasie skladowa napiecia, naklada¬ na na napiecie stale i jest znacznie wieksza talk, ze w tym przypadku nlie sa przenoszone szybkie zmiany ^napiecia. Przy wiekszej stalej czasu su¬ my sa mhiejisze, tak wiec przez zastosowanie fil¬ tru z przelaczana stala czaisu zapewnia sie od¬ powiednia szybkosc i odipowiednio niski poziom szumów. Urzajdizenie zbudowane na tej zasadzie umozliwia równoczesne okreslanie cisnien czast¬ kowych mieszaniny gazów zlozonej z wielu sklad¬ ników, przy duzej dokladnosci i dobrej stabil¬ nosci czasowej (do tej czesci urzadzenia wrócimy przy opisie fig. 3).W pnzypadlku mieszaniny gazów, zawierajacej znane skladniki, mozna otrzymac elektronicznie ich koncentracje wzgledna, wyrazona w stosun¬ kach cisnien czastkowydh. Jest to rozwiazane w ten sposób, ze sygnaly eleWtrylozne, proporojonal- ne do cisnien czastkowych wszystkich skladni¬ ków, sa sumowane, a stopien wzmacniacza wstep¬ nego,* przez' który przechodza wszystkie odpo¬ wiadajace poszczególnym skladnikom gazowym sygnaly, jest regulowany w ten sposób, ze wspom¬ niana suma pozostaje stala. Rowiazanie to za¬ pewnia niezawodne pomiary koncentracji rów¬ niez w pnzypadlku, gdy zmiienia sie ogólne cis¬ nienie mieszaniny gazów.Ogólny ulklad polaczen urzadzenia wedlug wy¬ nalazku, ktÓTe sluzy do równoczesnego, szybkiego pomiaru koncenltracijd skiadmlików miesizaniny ga¬ zów, przedstawiony jest na fig. 2.Urzadzenie zawiera glowice analizujaca T, pro¬ gramator, P, generator V sygnalów sterujacych, eletetrometr E z dctfaczonym filtrem, uklad N t«09 8 wydluzania sygnalów wzmacniacza S o regulo¬ wanym wzmocnieniu, ulklad M próbkowania i pod¬ trzymywania oraz uklad sumujacy O. Zlozone z, 5 tych ukladów urzadzenie jest zbudowane w na¬ stepujacy sposób: •Wejscie glowicy analizujacej T polaczone jest z wyjsciem generatora V sygnalów sterujacych, do którego wejscia doladzone jest jedno z wielu 10 wyj'sc programatora P, którego drugie wyflscie dolaczone jest dlo wejscia elektrometiru E, trze¬ cie wyjscie dolaczone jest do wejscia utóladu N wydluzania sygnalów, natomiast czwarte wyjiscie dolaczone jest do wejiscia ulkladu M próbkowa- 15 nia i podtirizymywania.Wyjscie elekjtrometru N polaczone jest z in¬ nym wejsciem ukladu N wydluzania sygmalów, a wyjscie ukladu N wydluzania sygnalów do¬ laczone jest do jednego z wejsc wzmacniacza 20 S. Do innego wejscia wzmacniacza S dolaczone jest wyjscie ukladu sumujacego O dkltóry jest wzmacniaczem), a do wejscia ulkladu sulmujaceg© t) dolaczone jest wyjscie ulkladu M próbkowa¬ nia i podtrzymywania. linne wyjscie ukladu M 25 próbkowania i podtrzymywania polaczone jest z urzadzeniem wskaznikowym.Zarówno kolejnoisc pomiarów, jak i wspólpra¬ ca poszczególnych ulkladów okreslona jest przez programator P. Programator P polaczony jest z 11 elektromietrem N, z ukladem N wydluzania syg¬ nalów, jak równiez z ukladem M próbkowania i podtrzymywania. Przez generator V sygnalów sterujacyclh wytwarzane sa zgodnie z taktem o- kreslonym pnzez programator P sygnaly steruja- 39 ce, niezbedne do sterowania . glowicy analizuja^ cej T (tan. spektrometrem masowym), powstale przez nalozenie na napiecie stale napiecia zmie¬ niajacego sie w czasie. Wskutek oddzialywania sygnalów sterujacych, -otrzymywanych na wyj- M sciu spektroskopu mas i odpowiadajacych okres¬ lonemu skladnikowi gazowemu,, otrzymuje sie prad przetwarzany w napiecie przez elekltrometr E. Przelaczanie stalej czasu filtru sterowane jest programatorem P. 45 Sygnaly wyjsciowe eleikltirometru E doprowadza¬ ne sa do ulkladu N wydluzania imipuflisów, w któ¬ rym malksymaiLna wartosc sygnalów jest zapa¬ mietywana, dopóki uklad M próbkowania i pod¬ trzymywania rokaz programatora P nie pobierze 50 próbki. sPo pobraniu próbki uklad N wydluzania sygna¬ lów rozladowywany jest za pomoca programatora P, wskutek czego zostaje zakonczony pomiar da¬ nego .skladnika gazowego. Nastepnie przez pro- 95 gramatoT P uruchamiany jest pomiar innego skladnika gazowego. Sygnal z ulkladu N wydlu¬ zania impulsów podawany jest poprzez wzmac¬ niacz S o regulowanym wzmocnieniu do ukladu M próbkowania i ,podltrzymy|wania. 60 Wzmocnienie regulowanego wzmacniacza ste¬ rowane jest pnzez uklad suimuijacy O, który su¬ muje sygnaly otrzymywane na wyjsciu ukladu M próbkowania i podtrzymywania z sygnalami odpo¬ wiadajacymi innym gazom tak, ze sygnal sutma- to ryczny pozostaje staly, Na fig. 3 jest przedstaw9 112 603 i* wiony scheimat urzadzenia^ do rówanotczesn^go po¬ miaru cisnienia czastkowego skladników gazu.Z wejsciem glowicy analizujacej T polaczone jest wyjscie generatora V, sygnalów ste.rujacych, a do wejscia generatora V sygnalów sterujacych, dolaczone jest ^ jedno z wieilu wyjisc programatora P. Drugie wyjscie programatora P dolaczone jest do jednego iz wejsc elektrometru E, natomiast trzecie wyjscie programatora P dolaczone jeislt do wejscia ukladu N wydluzania sygnalów. Czwarte wyjscie programaitora P polaczone jest z wejisciem uikladu M próbkowania i podtrzymywania. Wyj¬ scie ukladu M próbkowania i podtrzymywania polaczone jest z urzadzeniem wskaznlikowym..Jak widac z rysunków i powyzszych wyjasnien, urzadzenie do pomiaru cisnienia czastkowego skladniJka gazowego nie zawiera wzmacniacza S ani ukladu sumujacego O. Ta celdha odróznia sie ono od urzadzenia z fig. 2. Wskutek tego na wyjsciach powisitaja sygnaly proporcjonalne do cisnien czastkowych. Niezawodne dzialanie urza¬ dzenia 'zapewnione jest dzieki sftarowanemu auto¬ matycznie ukladowi prózniowemu zabezpieczaja¬ cemu poimpe wysokiej prózni; i zródlo jonów w wypadku zaniku napiecia i przedostania sie. gazu do instalacji. Z drugiej stirony zapewniona jest równiez prostota obslugi urzadzenia. Stan pracy urzadzenia sygnalizowany jesit laimipkatmi i w wy¬ padku wystapienia zaklócen alarmowana jest ob¬ sluga.Jak widac z powyzszego, urzadzenie wedlug wy¬ nalazku nadaje sie do przeprowadzania szybkiej i dokladnej analizy mieszaniny gazów, zawieraja¬ cej wiele skladników o zmiennej w czasie kon¬ centracji.Dzieki konstrukcji urzadzenia zostaje przyspie¬ szony najbardziej dlugotrwaly proces przy anali¬ zie gazów, to znaczy ich wprowadzanie. Analizo¬ wany gaz — próbka — zostaje wprowadzony do zamknietego zródla jionów kwadiruipolowego spek- trometru mas za posrednictwem ukladu redukcji cisnienia nie rozdzielajacego gazu na skladniki.Dzieki- stosowaniu zamknietego zródla jonów, którego jedna z elektrod wchodzi pomiedzy prety kwadrupolowego spektrometru, zapewnia sie wiek¬ sza czulosc, wieksza szylbkoisc pomiarów oraz u- mozliwia sie stosowanie tanszych ukladów próz¬ niowych i eliminuje sie jednoczesnlie stosowanie zmieniajacych z czasem iswoje wlasciwoisci powie¬ laczy elektronowych.Mozliwe jesit poza tyim dokladne okreslanie liczb masowych skladników gazowych w ten spo¬ sób, ze wybór skladnika odbywa sie za pomoca stosowania sygnalów napieciowych bedacych suma stalego napiecia odpowiadajacego danemu sklad¬ nikowi i napiecia zmiennego w czasie. Stosowany jest elektrometr z filtrem o przelaczanej stalej czasu. Dzieki temu mozliwe jest przeprowadzanie analizy gazów z duza szybkoscia przy duzym sto¬ sunku sygmal/szuim.Dokladnosc pomiaru koncenltraciji poprawia sie dzieki temu, ze sygnaly elektryczne, proporcjonal¬ ne do cisnienia poszczególnych .skladników, sa sumowane a wzmocnienie regulowanego wzmac¬ niacza jest zmieniane w ten sposób, ze wspomnia¬ na suma pozostaje stala. , Zastrzezenia patentowe 1. Sposób analizy mieszaniny gazów, zawiera* jacej wiele skladników, za pomoca spektrometru mas w ukladzie kwadrupoOoiwym, zwlaszcza mie* szaniny o zmieniajacych sie w czasie cisnieniach czastkowych poszczegómyah skladników gazowych, przy czym pomiar kazdego ze skladników gazu dokonuje sie z taka czestoscia,, ze nadaza sde za ,_ zmianami cisnienia czastkowego, znamienny tym, 15 ze podczas analizy stosuje sie szylbfci i dokladny pomiar przy cisnieniach pmekraczajaicyich cisnie¬ nie robocze spektrometru mas za pomoca ukladu redukcyjnego, przez który przepuszcza sie bez rozdzielania mieszanine gazów, przy czym w zró¬ dle jonów spektrometru mas stosuje sie cisnie¬ nie przewyzszajace cisnienie robocze w innych czesciach spektrometru mas a skladniki gazowe wybiera sie za pomoca sygnalów sterujacych, be- M dacych suma stalego napiecia odpowiadajacego danemu skladnikowi i napiecia zmiennego w cza¬ sie, przy czym wybiera sie je w ten spoisób, ze pr;zy podawaniu sygnalów sterujacych w detekto¬ rze analizatora gazów otrzymuje sie sygnaly pro- 30 porcjionailne do cisnienia czasrtkdwego danego skladnika gazowego, a pozostale skladniki mie- * szaniny gazów sa pomijane,, odpowiednia pred¬ kosc pomiaru realizuje sie przy okreslonym sto¬ sunku sygnal/szum iprzez szybkie wylbieramie po¬ szczególnych skladników, jednakze z zachowaniem czasu niezbednego do pomiaru cisnienia czastko¬ wego. 2. Sposób wedlug zasta. 1, znamienny tym, ze cisnienie wewnatrz zródla jonów, przekraczajace 40 robocze cisnienie spektrometru mas, uzyskuje sie za pomoca zamknietej konstrukcji zródla jonów, bezposredniego polaczenia ukladu do pobierania próbki ze zródlem jionów oiraz otworu wejisciowe- go zródla jonów, umieszczonego naprzeciwko u- 45 kladu kwadriupolowego, oslonietego przez ograni¬ czajaca go cylindryczna nuire, wichodizaca pomiejdzy prety kwadrupoJowe. '3. Urzadzenie do analizy mieszaniny gazów za^ wierajacej wiele skiadnlików za pomoca spektro- w metru mas w ukladzie kwadrupoOowym, zwlasz¬ cza mieszaniny o zmieniajacych sie w czasie cis¬ nieniach czastkowych poszczególnych skladników, gazowych, zawierajace uklad do pomiaru kazdego ze skladników gazu z taka czestoscia, ze jest on M przystosowany do nadazania za zmianami cisnie¬ nia czastkowego, znamienne tym, ze zawiera uklad do pobierania próbki gazu, który zawiera gietka kapilare (K) do wprowadzania próbki gazu, po¬ laczona z pompa prózniowa (RB), która jest po¬ ro laczona poprzez zawór (SB) i poprzez dolaczony do zaworu (SB) przewód prózniowy (NE) z za¬ mknieta przestrzenia zródla jonów (Z), pnzy czym zródlo jonów (Z) polaczone jest poprzez przepone (I) do wychwytywania jonów i poprzez polaczony « 7, przepona (I) do wyohwy(tywania jonów otwór112 603 U 12 wejsciowy (B) z kwadirupolowyim analizatorem gaizów (Q), a analizator gaizów (Q) polaczony jest z detektorem jonów (F) zawierajacym klatke Fa¬ radaya oraz urzadzenie zawiera uklad do Okre¬ slania parametrów skladników mieszaniny gazów wspólpracujacy z ukladem do pobierania próbki gazu. 4. Urzadzenie wedlug zastirz. 3, znamienne tym, ze uklad do okreslania parametrów skladników mieszaniny gazów stanowi uklad do równoczes¬ nego pomiaru koncentracji skladników mieszani¬ ny gazów, zawierajacy glowice analizujaca (T), której wejscie polaczone jest z wyjsciem genera¬ tora (V) sygnalów sterujacych, do którego wej¬ scia dolaczone jest jedno z wejsc programatora (P), którego drugie wyliscie dolaczone jest do wejscia eietotrometru (E), i którego trzecie wyj¬ scie dolaczone jest do wejscia ukladu (N) wydlu¬ zania sygnalów, natomliast którego czwarte wyj¬ scie dolaczone jest do wejscia ukladu (M) próbko¬ wania i podtrzymywania, przy czym wyjscie elek- tromeitru (E) polaczone jest z innym wejsciem u- kladu (N) wydluzania sygnalów, a wyjscie ukla¬ du (N) wydluzania sygnalów, dolaczone jest do jednego z wejsc wzmacniacza (S) o regulowanym wzmocnieniu, do którego innego wejiscia dolaczo- 10 15 20 25 ne jest wyjscie ukladu sumujacego (O), do wej¬ scia ukladu sumujacego (O) dolaczone jest wyj¬ scie ukladu (M) próbkowania i podtrzymywania, którego wyjscie polaczone jest z usrzaldzeniem wskaznikowym. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze uklad do okreslania parametrów skladników mieszaniny gazów stanowi uklad do okreslania cisnienia czastkowego skladników mieszaniny ga¬ zów, zawierajacy glowice analizujaca (T), której wejscie jest polaczone z wyjisciem generatora (V) sygnalów sterujacych, a do wejscia generatora (V) sygnalów sterujacych dolaczone jest jedno z wyjsc programatora (P), którego d/rugie wyjscie dolaczone jest do jednego z wejsc elekitrometru (E), natomiast którego trzecie wyjscie dolaczone jest do wejscia Ukladu (N) wydluzenia sygnalów, a czwarte wyjscie polacizone jest z wejiscieim u- kladu (M) próbkowania i podtrzymywania, wyj¬ scie elektroimetru (E) polaczone jest z innym wej¬ sciem ukladu (N) wydluzania sygnalów, a wyj¬ scie ukladu (N) wydluzania sygnalów polaczone jest z innym wejsciem ukladu (M) próbkowania i podtrzymywania, przy czym wyjscie ukladu (M) próbkowania i podtrzymywania dolaczone jest do urzadzenia wskaznikowego.Fig.2112 603 j V r p j pin 3 T ] f w /1 | V Pi.?.4 PL