Opublikowano: 30.VII.1965 KI. 42 1, 4/16 MKP GOI UKD n3l/ ^UOTEKA Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr Zdzislaw Wilhelmi, mgr Boleslaw Am-^f ?m^*"*?™f*i brozy, Marian Mazurek *"~ ~~~*™^U:—_ Wlasciciel patentu: Uniwersytet Warszawski Katedra Fizyki Jadra Ato¬ mowego, Warszawa (Polska) Urzadzenie do pomiaru stezenia weglowodorów Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do po¬ miaru stezenia weglowodorów na przyklad meta¬ nu lub par benzyny zaopatrzone w uklad mostko¬ wy z komora jonizacyjna zawierajaca izotop pro¬ mieniotwórczy do jonizacji zawartego w komorze gazu. | Znana jest zasada oznaczania stezenia czasteczek par lub gazów zawartych w komorze jonizacyjnej przez pomiar pradu jonizacyjnego. Stosowane do¬ tychczas urzadzenia, sluzace do tego celu sa zaopa¬ trzone w zespól dwóch komór jonizacyjnych, z któ¬ rych jedna stanowi komore pomiarowa napelnia¬ na badanym osrodkiem, zawierajaca weglowodory w postaci par lub gazów, a druga — komore wzor¬ cowa wypelniona osrodkiem czystym (na przyklad powietrzem bez weglowodorów).Zasadnicza wada tych urzadzen jest wplyw zmian cisnienia atmosferycznego na wartosc pradu jonizacyjnego wymagajacy stosowania specjalnych zespolów kompensacyjnych w komorze wzorcowej, które eliminuja wplyw cisnienia. Inna ich wada jest niedostateczna stabilizacja zwiazana z trud¬ noscia uzyskania w obydwu komorach (wzorcowej i pomiarowej) jednakowej aktywnosci izotopu joni¬ zujacego.Powyzsze wady usuwa urzadzenie do pomiaru stezenia weglowodorów wedlug wynalazku, zaopa¬ trzone w .uklad mostkowy z umieszczona w jed¬ nym z jego ramion pomiarowa komora jonizacyj¬ na, w którym kompensacje spadku napiecia na 30 wlaczonym w te sama galaz mostka wysokoomo- wym oporniku uzyskuje sie za pomoca dzielnika napiecia, stanowiacego druga galaz ukladu most¬ kowego, przy czym bardzo dokladna stabilizacje zasilania ukladu uzyskuje sie dzieki zastosowa¬ niu dwóch stabilizatorów, z których ^jeden pelni furikcje stabilizatora korygujacego. Wskutek tego eliminuje sie koniecznosc stosowania wzorcowej komory jonizacyjnej i zwiazane z nia niedogod¬ nosci, a tym samym zostaje dwukrotnie zmniej¬ szona ilosc izotopu promieniotwórczego, stanowia¬ cego najdrozszy element tego typu urzadzen.Przyrzad wedlug wynalazku jest ponadto zaopa¬ trzony w absorber wlaczony w uklad obiegu ba¬ danego osrodka, który umozliwia cechowanie przy¬ rzadu równiez w atmosferze zawierajacej pary weglowodorów, oraz urzadzenie umozliwiajace kompensacje zaniku aktywnosci izotopu promie¬ niotwórczego w komorze jonizacyjnej.Wynalazek jest przykladowo wyjasniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat elektryczny przyrzadu, fig. 2 — schemat elektryczny przyrzadu, sluzacego do pomiaru ste¬ zenia par benzyny i metanu, a fig. 3 — komore jonizacyjna wraz z obiegiem powietrza w prze¬ kroju podluznym.Przyrzad do pomiaru stezenia weglowodorów we¬ dlug wynalazku sklada sie z ukladu elektrycznego i ukladu obiegu powietrza. 4969149691 Uklad elektryczny przedstawiony schematycznie na fig. 1 i 2, sklada sie zespolu zasilania I, ukladu mostkowego .II z komora jonizacyjna oraz ze wzmacniacza lampowego III.Zespól zasilania sklada sie z przetwornicy tran¬ zystorowej PT i z ukladu stabilizatorów, w któ¬ rym stabilizator Sx pelni zasadnicza funkcje sta¬ bilizacji, a stabilizator S2 z wlaczonym szeregowo potencjometrem Pi sluzy do korekcji pracy stabi¬ lizatora 1.Uklad mostkowy II utworzony jest z dwóch ga¬ lezi, z których jedna stanowi dzielnik napiecia, przy czym jedno z ramion tej galezi stanowi czesc dzielnika zlozona z oporu Ri i potencjometru P2, a drugie czesc dzielnika zlozona z ukladu opo¬ rów F2. Druga galaz mostka utworzona jest z wy- sokoomowego oporu R0 i komory jonizacyjnej K, & jego przekatna jest polaczona z siatka lampy elektrometrycznej L i zaopatrzona w zwierak W, sluzacy do zerowania ukladu elektronicznego.Wzmacniacz III, sklada sie z lampy elektrometrycz¬ nej L, której anoda jest zasilana z baterii Ua, siatka jest wlaczona na przekatna ukladu mostkowego II, a katoda zaopatrzona w oddzielna baterie zarzenia z wlaczonym Tównolegle potencjometrem P3, slu¬ zacym do zmiany polaryzacji siatki, w celu zerowa¬ nia przyrzadu pomiarowego G. Przyrzad pomiaro¬ wy G jest z jednej strony polaczony przez poten¬ cjometr P3 z katoda lampy L za posrednictwem oporu Rg regulujacego czulosc, a z; drugiej do ujemnego bieguna napiecia anodowego lampy elektrometrycznej. Do kompensacji pradu plyna¬ cego przez galwanometr sluzy bateria Ub oraz opory R3 i R4.Urzadzenie wedlug wynalazku, którego schemat elektryczny jest przedstawiony na fig. 2 jest po¬ nadto zaopatrzone w wielopozycyjne przelaczniki Pr oraz przelacznik blyskawiczny Pb, którego jed¬ na para styków sluzy do wlaczania przetwornicy tranzystorowej PT, druga do wlaczania napiecia zarzenia 'katody lampy L, a trzecia do zwierania miernika G. Ponadto uklad mostkowy tego .urza¬ dzenia jest zaopatrzony w potencjometr P4, wla¬ czony szeregowo do potencjometru P2 oraz w zes¬ pól oporów R2, R5.Uklad obiegu powietrza (fig. 3), sklada sie z na¬ stepujacych zasadniczych czesci: absorbera, prze¬ pustu izolacyjnego, komory jonizacyjnej oraz -pompki sluzacej do zasysania powietrza.Absorber powietrza stanowi cylindryczny zbior¬ nik 1, wewnatrz którego jest umieszczona wkladka 4 z substancja absorbcyjna (na przyklad w przy¬ padku pomiaru stezen par benzyny wkladke te stanowi tlenek aluminium A1203). W górnej czysci wystajacej ponad obudowe 5 urzadzenia zbiornik jest zaopatrzony w pokrywe 6 z uszczelka gumo¬ wa 7 oraz wlotem 8 powietrza, a w dolnej pola¬ czonej z przewodem 2 przepustu izolacyjnego, w którym powietrze doprowadzane jest do wlotu 10 komory jonizacyjnej. Miedzy -Wkladka 4 a scian¬ kami zbiornika 1 .znajduje sie szczelina 9, umozli¬ wiajaca po odkreceniu pokrywy 6 przeplyw powie¬ trza z ominieciem wkladki absorbcyjnej.Komora jonizacyjna sklada sie z obudowy 3, we¬ wnatrz której jest umieszczona dodatnia elektro- 35 40 45 50 55 60 65 da 11 z wlotem 10 powietrza oraz plytka 12 z izo¬ topem promieniotwórczym, stanowiaca równoczes¬ nie ujemna elektrode. Wlasciwa komore joniza¬ cyjna wypelniona badanym gazem stanowi ko¬ mora 13 miedzy elektrodami 11 i 12. Plytka 12 jest wykonana na przyklad z wolframu i pokry¬ ta warstwa cyrkonu albo tytanu z zaabsorbowa¬ nym trytem, stanowiacym izotop promieniotwór¬ czy, który emituje elektrony jonizujace gaz za- , warty w komorze 13. Izotop jest przy tym rozlo¬ zony ,na plytce 12 niesymetrycznie umozliwiajac zmiane aktywnosci przez odslanianie odpowiedniej jej czesci. Do tego celu sluzy zespól zlozony z tar¬ czy 14, w której jest zamocowana plytka 12, po¬ laczonej z nia tulei izolacyjnej 16,, osadzonej obro¬ towo w korpusie 17 oraz przeslona 15.Pompka sluzaca do zasysania badanego osrodka sklada sie z korpusu majacego postac tulei 18, gumowej gruszki 19 i kapilary 20, zapewniajacej odpowiednio powolny przeplyw osrodka przez ab¬ sorber, z zaworu wlotowego 21 w postaci folii gu¬ mowej zamykajacej otwór kapilary i zaworu wy¬ lotowego 22 w postaci elastycznego pierscienia gu¬ mowego pokrywajacego otworki wylotowe 23 tulei 18.Dzialanie opisanego wyzej urzadzenia do po¬ miaru stezenia weglowodorów wedlug wynalazku jest nastepujace. Przed rozpoczeciem pomiaru do¬ konuje sie zerowania przyrzadu pomiarowego fer zamykajac zwieracz W i ustawiajac potencjometr P3 w polozenie, w którym przyrzad pomiarowy G wskazuje 0.Nastepnie cechuje sie urzadzenie na zerowe ste¬ zenie badanego weglowodoru. Cechowanie polega na skompensowaniu spadku napiecia na oporze R0 w przypadku nieobecnosci badanego weglowodoru przez regulowanie napiecia w ramieniu Ri R2 dziel¬ nika. W tyim celu, w przypadku 'badania stezenia par benzyny, umieszcza sie wewnatrz absorbera 1 wkladke 4 z substancja absorbujaca te pary, na przyklad tlenkiem glinu w postaci zelowej, po czym naciskajac gruszke gumowa 19 pompy, wy¬ tlacza sie zawarte w niej powietrze, a po jej zwol¬ nieniu zasysa sie powietrze badane z zawartoscia par benzyny. Powietrze przeplywa przez, otworek . 8 w pokrywie 6, która dociskajac uszczelke 7 za¬ myka szczeline 9, przez wkladke 4, absorbujaca pary benzyny oraz przewody 2 i 10 — komora joni¬ zacyjna 13, kapilarem 20 i szczelina spowodowana uniesieniem zaworka 21 do wnetrza gruszki 19. Po napelnieniu komory jonizacyjnej 13 powietrzem wolnym od domieszki par benzyny rozwiera sie zwieracz W i tak ustawia potencjometr P2 ukladu mostkowego, aby galwanometr G ponownie przy¬ jal polozenie zerowe. Urzadzenie jest w tym sta¬ nie przygotowane do pomiaru.W przypadku pomiaru stezenia zawartosci meta¬ nu lulb innych weglowodorów gazowych umiesz¬ cza sie w zbiorniku 1 absorbera wkladke 4 z sub¬ stancja higroskopijna, na przyklad tlenkiem krze¬ mu w postaci zelowej i w sposób podobny jak po¬ przednio napelnia sie komore jonizacyjna 13 po¬ wietrzem nie zawierajacym badanych weglowodo¬ rów i osuszonym zenie zerowe miernika G za pomoca potencjo¬ metru Pa.5 49691 * Po wycechowaniu przyrzadu dokonuje sie wlasci¬ wego pomiaru ustawiajac przyrzad w pomieszcze¬ niu zawierajacym badana mieszanine gazowa, albo tez doprowadzajac próbke tej mieszaniny do otworu 8 pokrywy 6 absorbera. W przypadku po- 5 miaru stezenia par benzyny odkreca sie pokry¬ we 6 absorbera umozliwiajac przeplyw badanej mieszaniny gazowej przez otwór 8 i szczeline 9 z pominieciem substancji absorbujacej, a w przy¬ padku pomiaru stezenia metanu lub innych weglo- 10 wodorów gazowych pokrywe 6.pozostawia sie do¬ krecona, wskutek czego badana mieszanina gazo¬ wa przeplywa przez wkladke absorbcy.jna 4 po¬ chlaniajaca pare wodna. Nastepnie przez ponowne nacisniecie gruszki 19 pompy zasysa sie badana 15 mieszanine gazowa do komory jonizacyjnej 13.Wewnatrz komory 13 gaz zostaje zjonizowany przez elektrony emitowane wskutek rozpadu trytu pokrywajacego elektrode 12 i w zaleznosci od ste¬ zenia weglowodorów zawartych w mieszaninie uzy- 20 skuje sie odpowiednie zwiekszenie natezenia prze¬ plywu pradu jonizacyjnego przez komore, przy czym wzgledny wzrost tego natezenia jest wprost proporcjonalny do oznaczanego stezenia.Wskutek wzrostu natezenia pradu plynacego 25 przez komore K (fig. 1 i 2), równowaga ukladu mostkowego zostaje zachwiana i dodatkowy spa¬ dek napiecia na oporze R0 jest podawany na siat¬ ke lampy elektrometrycznej L ukladu wzmacnia¬ jacego III, powodujac po wzmocnieniu odpowie- 30 dnie wskazania natezenia lub bezposrednie steze¬ nie weglowodorów na mierniku G.Wskutek spadku aktywnosci izotopu promienio¬ twórczego (którego pólokres w przypadku trytu wynosi 12 lat), konieczna jest okresowa regulacja 35 aktywnosci izotopu w komorze jonizacyjnej 13.W tym celu zdejmuje sie korpus 18 pompy i pokre¬ ca tuleje izolacyjna 16 oraz polaczona z nia tarcza 14 w ten sposób, aby przeslona ekranujaca 15 od¬ slonila czesc powierzchni plytki 12 o wiekszej 40 aktywnosci. Tarcze 12 ustawia sie przy tym w ta¬ kie polozenie, aby uzyskac zerowe polozenie mier¬ nika G, przy srodkowym ustawieniu potencjome¬ tru P2.Urzadzenie do pomiaru stezenia weglowodorów wedlug wynalazku moze znalezc zastosowanie zwlaszcza do pomiaru stezenia par benzyny oraz metanu. PL