RU2235311C1 - Method and device for gas analyzing - Google Patents

Method and device for gas analyzing Download PDF

Info

Publication number
RU2235311C1
RU2235311C1 RU2003106124/28A RU2003106124A RU2235311C1 RU 2235311 C1 RU2235311 C1 RU 2235311C1 RU 2003106124/28 A RU2003106124/28 A RU 2003106124/28A RU 2003106124 A RU2003106124 A RU 2003106124A RU 2235311 C1 RU2235311 C1 RU 2235311C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
range
analyzed
spectral sensitivity
measuring cell
Prior art date
Application number
RU2003106124/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003106124A (en
Inventor
В.Л. Воейков (RU)
В.Л. Воейков
С.Ф. Чалкин (RU)
С.Ф. Чалкин
Original Assignee
Воейков Владимир Леонидович
Чалкин Станислав Филиппович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воейков Владимир Леонидович, Чалкин Станислав Филиппович filed Critical Воейков Владимир Леонидович
Priority to RU2003106124/28A priority Critical patent/RU2235311C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2235311C1 publication Critical patent/RU2235311C1/en
Publication of RU2003106124A publication Critical patent/RU2003106124A/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: gas analyzing.
SUBSTANCE: method includes recording luminescence of the gas to be analyzed by at least two photomultiplier tubes. The radiation emitted by photomultiplier tube is used for inducing luminescence of the gas to be analyzed. The gas is introduced to the zone of intersection of the fields of view of receiving windows of photomultiplier tubes. The gas analyzer has the measuring cell for the gas to be analyzed, which are optically mated with the photomultiplier tubes. The measuring cell is interposed between the receiving windows of the photomultiplier tubes, one of which has the spectral sensitivity ranged within 400-600 nm, and the other one within 130-350 nm. There are synchronously controlled light gates between the cell and each receiving windows.
EFFECT: enhanced sensitivity of analyzing.
8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим способам и средствам анализа газообразных систем и может быть использовано в различных отраслях промышленности, науки и технологии, сельском хозяйстве и метеорологии.The invention relates to optical methods and means of analyzing gaseous systems and can be used in various industries, science and technology, agriculture and meteorology.

Известны оптические газоанализаторы, основанные на анализе спектров поглощения и/или рассеяния оптического излучения, в том числе с использованием лазерного излучения (см., например, RU 2061224 С1, 1996; RU 2109269 C1, 1998). Методика анализа предусматривает облучение анализируемого объема газа оптическим излучением на двух (или более) длинах волн и регистрацию поглощения излучения раздельными фотоприемниками. Сигналы от этих приемников поступают в ЭВМ, обрабатываются и дают информацию о составе исследуемой газовой среды. Упомянутые методы позволяют проводить исследования в пространстве, что является весьма перспективным в метеорологии, но они недостаточно селективны по газам и парам.Optical gas analyzers are known based on the analysis of absorption and / or scattering spectra of optical radiation, including using laser radiation (see, for example, RU 2061224 C1, 1996; RU 2109269 C1, 1998). The analysis technique involves irradiating the analyzed gas volume with optical radiation at two (or more) wavelengths and registering the absorption of radiation with separate photodetectors. The signals from these receivers are fed to a computer, processed, and provide information on the composition of the studied gas medium. The mentioned methods allow conducting research in space, which is very promising in meteorology, but they are not sufficiently selective for gases and vapors.

Известны методы газового анализа, которые используют люминесценцию как эффект, позволяющий повысить селективность анализа. Поскольку, как правило, люминесценция вызывает достаточно слабые свечения исследуемого газа, то для регистрации оптической эмиссии применяют фотоэлектронные умножители (далее ФЭУ) (GB 2163553 А, 1986). Люминесценция наблюдается в результате хемилюминесценции при добавлении газа-реагента: при мониторировании озона в воздухе добавляют этилен (US 3710107, 1973; GB 2016679, 1979). И, наоборот, озон, как газ-реагент, позволяет зафиксировать следы газообразных гидридов из группы мышьяка, фосфора, а также силаны и дибораны (ЕР 0068910, 1983; GB 2163553) путем регистрации люминесценции в диапазоне длин волн 495-650 нм.Known methods of gas analysis, which use luminescence as an effect that improves the selectivity of the analysis. Since, as a rule, luminescence causes rather weak luminescence of the studied gas, then photoelectronic multipliers (hereinafter PMTs) are used to record optical emission (GB 2163553 A, 1986). Luminescence is observed as a result of chemiluminescence with the addition of a reagent gas: ethylene is added when monitoring ozone in air (US 3710107, 1973; GB 2016679, 1979). Conversely, ozone, as a reagent gas, allows you to record traces of gaseous hydrides from the group of arsenic, phosphorus, as well as silanes and diboranes (EP 0068910, 1983; GB 2163553) by recording luminescence in the wavelength range 495-650 nm.

В способе регистрации концентрации серо- и азотсодержащих газов в продуктах сгорания смесей люминесценцию в газе возбуждают физическими средствами от внешнего источника с длиной волны 213,8 нм. Люминесценцию регистрируют на длинах волн 320 нм (для определения SO2). Используется также хемилюминесценция озона при регистрации NO2 (US 5152963, 1992) - ближайший аналог первого объекта группы изобретений.In the method for recording the concentration of sulfur and nitrogen-containing gases in the products of combustion of mixtures, luminescence in a gas is excited by physical means from an external source with a wavelength of 213.8 nm. Luminescence is recorded at wavelengths of 320 nm (to determine SO 2 ). Chemiluminescence of ozone is also used when registering NO 2 (US 5152963, 1992) - the closest analogue of the first object of the group of inventions.

Анализ упомянутых аналогов показывает, что для возбуждения люминесценции в исследуемой газовой среде требуется либо введение газа-реагента, либо облучение среды от отдельного источника возбуждения, что усложняет методику и требует наличия дополнительных приспособлений.An analysis of the aforementioned analogues shows that for the excitation of luminescence in the studied gas medium, either the introduction of a reagent gas or irradiation of the medium from a separate excitation source is required, which complicates the technique and requires additional devices.

Известен хемилюминесцентный газоанализатор, дно проточной кюветы которого, представляющей собой реактор, сообщено с ФЭУ, выход которого через дифференциальный усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключен к схеме регистрации (US 3710107). К недостаткам этого устройства относится сложная система подачи газа-реагента к приемному окну ФЭУ, а также одноканальный принцип фоторегистрации. В другом газоанализаторе (GВ 2016679) имеются две проточные кюветы, сообщенные через световой затвор посредством световода с ФЭУ, подключенным к схеме регистрации. В изобретении GB 2163553A описано использование двух кювет, каждая из которых снабжена индивидуальным ФЭУ, выходы которых подключены к схеме регистрации дифференциально. Упомянутые системы требуют наличия специальных средств для возбуждения люминесценции.A known chemiluminescent gas analyzer, the bottom of the flow cell of which is a reactor, is communicated with a PMT, the output of which is connected to a registration circuit through a differential amplifier and an analog-to-digital converter (US 3710107). The disadvantages of this device include a complex system for supplying reagent gas to the PMT receiving window, as well as the single-channel principle of photographic recording. In another gas analyzer (GB 2016679) there are two flow cells, communicated through a light shutter by means of a light guide with a photomultiplier connected to the registration circuit. In the invention GB 2163553A describes the use of two cuvettes, each of which is equipped with an individual PMT, the outputs of which are connected to the registration circuit differentially. The mentioned systems require special means for exciting luminescence.

Наиболее близким к патентуемому газоанализатору является устройство, описанное в US 5152963, 1992 - ближайший аналог второго объекта группы изобретений. Устройство содержит измерительную кювету для анализируемого газа, оптически сопряженную с ФЭУ, один из которых предназначен для регистрации ультрафиолетового спектра длин волн. ФЭУ связаны через усилители-преобразователи с блоком регистрации, включающим компьютер.Closest to the patented gas analyzer is the device described in US 5152963, 1992 - the closest analogue of the second object of the group of inventions. The device contains a measuring cell for the analyzed gas, optically coupled to a PMT, one of which is designed to record the ultraviolet spectrum of wavelengths. PMTs are connected through amplifiers-converters with the registration unit, which includes a computer.

Недостатком этого устройства является невозможность функционирования без использования отдельного источника ультрафиолетового излучения для возбуждения люминесценции.The disadvantage of this device is the inability to function without using a separate source of ultraviolet radiation to excite luminescence.

Задачей патентуемой группы изобретений являются способ газового анализа и газоанализатор, которые не используют специальные реагенты и внешние источники для возбуждения люминесценции в анализируемых газовых средах.The objective of the patented group of inventions is a gas analysis method and a gas analyzer that do not use special reagents and external sources to excite luminescence in the analyzed gas environments.

Технический результат, сформулированной в задаче группы изобретений, обеспечивается тем, что способ газового анализа включает регистрацию люминесценции анализируемого газа посредством по меньшей мере двух фотоэлектронных умножителей, один из которых имеет спектральную чувствительность в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, и последующее определение свойств газа по параметрам выходных сигналов фотоэлектронных умножителей. В качестве источника возбуждения люминесценции анализируемого газа используют собственное электромагнитное излучение фотоэлектронных умножителей, для чего анализируемый газ вводят в зону пересечения полей зрения приемных окон упомянутых фотоэлектронных умножителей, при этом другой фотоэлектронный умножитель имеет спектральную чувствительность в видимом диапазоне длин волн, не перекрывающемся с диапазоном спектральной чувствительности в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.The technical result formulated in the task of the group of inventions is ensured by the fact that the gas analysis method includes recording the luminescence of the analyzed gas by means of at least two photoelectronic multipliers, one of which has spectral sensitivity in the ultraviolet wavelength range, and then determining the gas properties from the parameters of the output signals photoelectronic multipliers. The source of luminescence excitation of the analyzed gas is using its own electromagnetic radiation of photoelectronic multipliers, for which the analyzed gas is introduced into the intersection zone of the field of view of the receiving windows of the said photoelectronic multipliers, while the other photoelectron multiplier has a spectral sensitivity in the visible wavelength range that does not overlap with the spectral sensitivity range in the ultraviolet range of wavelengths.

Способ может характеризоваться тем, что приемные окна упомянутых фотоэлектронных умножителей установлены напротив друг друга и размещены на одной оси с полостью для анализируемого газа.The method may be characterized in that the receiving windows of said photomultiplier tubes are mounted opposite each other and placed on the same axis as the cavity for the analyzed gas.

Способ может характеризоваться и тем, что диапазон спектральной чувствительности фотоэлектронного умножителя в видимом диапазоне длин волн составляет 400-600 нм.The method can be characterized by the fact that the range of spectral sensitivity of the photomultiplier in the visible wavelength range is 400-600 nm.

Способ может характеризоваться также тем, что диапазон спектральной чувствительности фотоэлектронного умножителя в ультрафиолетовом диапазоне длин волн составляет 130-350 нм.The method may also be characterized in that the spectral sensitivity range of the photoelectron multiplier in the ultraviolet wavelength range is 130-350 nm.

Технический результат, сформулированной в задаче группы изобретений, обеспечивается чем, что газоанализатор включает измерительную кювету для анализируемого газа, оптически сопряженную с фотоэлектронными умножителями с различной спектральной чувствительностью, связанными через усилители-преобразователи с блоком обработки сигналов и управления. Измерительная кювета для анализируемого газа установлена между приемными окнами фотоэлектронных умножителей, один из которых имеет спектральную чувствительность в диапазоне 400-600 нм, а другой - в диапазоне 130-350 нм, при этом введены синхронно управляемые световые затворы, размещенные между кюветой и каждым из приемных окон.The technical result formulated in the task of the group of inventions is ensured by the fact that the gas analyzer includes a measuring cell for the analyzed gas, optically coupled to photoelectronic multipliers with different spectral sensitivity, connected through amplifiers-converters with a signal processing and control unit. A measuring cell for the analyzed gas is installed between the receiving windows of the photomultiplier tubes, one of which has a spectral sensitivity in the range of 400-600 nm, and the other in the range of 130-350 nm, while synchronously controlled light shutters are placed between the cell and each of the receiving windows.

Газоанализатор может характеризоваться тем, что содержит дополнительный фотоэлектронный умножитель со спектральной чувствительностью в диапазоне 400-600 нм, установленный с возможностью обзора объема анализируемого газа в измерительной кювете.The gas analyzer can be characterized in that it contains an additional photoelectronic multiplier with a spectral sensitivity in the range of 400-600 nm, installed with the ability to review the volume of the analyzed gas in the measuring cell.

Газоанализатор может характеризоваться и тем, что измерительная кювета для анализируемого газа содержит средства термостатирования.The gas analyzer can be characterized by the fact that the measuring cell for the analyzed gas contains thermostatic means.

Газоанализатор может характеризоваться также тем, что измерительная кювета для анализируемого газа выполнена проточной и связана со средствами продувки и осушения.The gas analyzer can also be characterized by the fact that the measuring cell for the analyzed gas is made flowing and connected with the means of purging and drying.

В основе изобретений лежат следующие положения. Люминесцентный анализ газов основан на установленном авторами новом явлении - возбуждении газов и, в частности, присутствующих в них водяных паров, тормозным излучением, испускаемым ФЭУ, работающим в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Эксперименты показали, что, несмотря на очень низкую интенсивность этого излучения, оно способно возбуждать и, возможно, ионизировать водяные пары, в которых развиваются каскадные процессы генерации и распространения электронного возбуждения на макроскопические расстояния и при релаксации которого испускаются фотоны как в видимой, так и в ультрафиолетовой области спектра. Характер излучения, регистрируемого каждым из ФЭУ, их временные характеристики (временные ряды) определяются составом газов и газовых смесей, в частности, составом и микропримесями в них летучих веществ. Анализ характеристик излучения и поведения его во времени в видимой и ультрафиолетовой области по отдельности и вместе (степени их коррелированности) позволяет охарактеризовать газ или газовую смесь, как кооперативную систему - свойство газов и газовых смесей, ранее не анализировавшееся. Такая характеристика газа может иметь существенное значение для метеорологии и биологических наук. По рабочей гипотезе, ФЭУ, предназначенный для приема сигналов в ультрафиолетовом диапазоне, может являться источником очень слабого по интенсивности, но высокого по потенциальной энергии тормозного излучения (длины волн фотонов тормозного излучения могут уходить в область вакуумного ультрафиолета). Это излучение может возбуждать или даже ионизировать пары воды, провоцируя реакции рекомбинации, при которых в основном освобождается энергия, эквивалентная фотонам видимой, но также и ультрафиолетовой частям спектра. Соотношение между интенсивностью выходного сигнала в той и другой области спектра определяется химическим составом и агрегатным состоянием аэрозолей и гидрозолей в газовой фазе в кюветном отделении, что и отражается на интенсивности регистрируемого ФЭУ излучения и его динамических характеристиках.The inventions are based on the following provisions. Luminescent gas analysis is based on a new phenomenon established by the authors - the excitation of gases and, in particular, water vapor present in them, by bremsstrahlung emitted by a PMT operating in the ultraviolet wavelength range. The experiments showed that, despite the very low intensity of this radiation, it is able to excite and possibly ionize water vapor, in which cascade processes of generation and propagation of electronic excitation develop at macroscopic distances and during relaxation of which photons are emitted both in the visible and ultraviolet region of the spectrum. The nature of the radiation recorded by each of the PMTs, their time characteristics (time series) are determined by the composition of gases and gas mixtures, in particular, the composition and trace amounts of volatile substances in them. An analysis of the characteristics of radiation and its time behavior in the visible and ultraviolet regions separately and together (the degree of their correlation) allows us to characterize a gas or gas mixture as a cooperative system — a property of gases and gas mixtures that has not been previously analyzed. Such a characteristic of gas can be of great importance for meteorology and biological sciences. According to the working hypothesis, PMTs designed to receive signals in the ultraviolet range can be a source of very weak in intensity, but high in potential energy of bremsstrahlung (wavelengths of photons of bremsstrahlung can go into the vacuum ultraviolet region). This radiation can excite or even ionize water vapor, provoking recombination reactions in which energy is released that is equivalent to the photons of the visible, but also ultraviolet, parts of the spectrum. The ratio between the intensity of the output signal in one or another spectral region is determined by the chemical composition and the aggregate state of aerosols and hydrosols in the gas phase in the cell compartment, which is reflected in the intensity of the PMT radiation detected and its dynamic characteristics.

Существо группы изобретений поясняется па чертежах, где:The essence of the group of inventions is illustrated in the drawings, where:

на фиг.1 представлена блок-схема газоанализатора;figure 1 presents a block diagram of a gas analyzer;

на фиг.2 - экспериментальные данные.figure 2 - experimental data.

Газоанализатор, реализующий патентуемый способ, содержит два ФЭУ 10, 12, измерительную кювету 14 для анализируемой газовой среды. Синхронно управляемые световые затворы 16, 18 размещены между кюветой 14 и каждым из приемных окон 20, 22 ФЭУ 10, 12, которые подключены через усилители-преобразователи 24, 26 (например, аналого-цифрового преобразования) к блоку 28 обработки сигналов и регистрации, который может быть выполнен на базе компьютера. Измерительная кювета может быть выключена проточной и связана со средствами продувки и осушения (не показаны), а также иметь средства термостатирования 30.The gas analyzer that implements the patented method contains two PMTs 10, 12, a measuring cell 14 for the analyzed gas environment. Synchronously controlled light shutters 16, 18 are placed between the cell 14 and each of the receiving windows 20, 22 of the PMT 10, 12, which are connected through amplifiers-converters 24, 26 (for example, analog-to-digital conversion) to the signal processing and registration unit 28, which can be performed on a computer basis. The measuring cuvette can be turned off flowing and connected with the means of purging and drainage (not shown), and also have the means of thermostating 30.

ФЭУ 10 имеет средства 32 для охлаждения, например, элемент Пельтье, обеспечивает работу в видимом спектре длин ноли 400-600 нм и имеет максимум чувствительности в диапазоне 380-490 нм. ФЭУ 12, так называемый “солнце-слепой”, предназначен для приема оптических квантов в ультрафиолетовом спектре 130-350 нм, имеет максимум чувствительности в диапазоне 130-260 нм.PMT 10 has means 32 for cooling, for example, a Peltier element, provides operation in the visible spectrum of zero lengths of 400-600 nm and has a maximum sensitivity in the range of 380-490 nm. PMT 12, the so-called “sun-blind”, is designed to receive optical quanta in the ultraviolet spectrum of 130-350 nm, has a maximum sensitivity in the range of 130-260 nm.

Приемные окна 20, 22 ФЭУ, соответственно их фотокатоды, обращены в одну область пространства, заполненную исследуемым газом. В частном случае, как показано на фиг.1, окна направлены друг на друга, т.е. оси фотокатодов размещены на одной оси, но может находиться друг относительно друга и под фиксированным углом. Газоанализатор может иметь дополнительный ФЭУ, работающий в видимом спектре (не показан), который может служить для проведения тарировки и вспомогательных целей, например, для регистрации рассеяния излучения в анализируемой газовой среде. Дополнительный ФЭУ также подсоединяется к блоку 28 обработки сигналов и регистрации.The receiving windows 20, 22 of the PMT, or their photocathodes, are turned into one area of space filled with the gas under investigation. In the particular case, as shown in figure 1, the windows are directed at each other, i.e. the axis of the photocathodes are placed on the same axis, but can be relative to each other and at a fixed angle. The gas analyzer may have an additional PMT operating in the visible spectrum (not shown), which can serve for calibration and auxiliary purposes, for example, for recording radiation scattering in the analyzed gas medium. An additional PMT is also connected to the signal processing and registration unit 28.

Способ газового анализа удобно пояснить на работе устройства с привлечением результатов эксперимента, приведенного на фиг.2.The method of gas analysis is conveniently explained on the operation of the device using the results of the experiment shown in figure 2.

В процессе измерений ФЭУ 10 охлаждается элементом Пельтье, при оптимальном охлаждении его темновой ток составляет 0-4 имп/с. ФЭУ 12 может включаться и отключаться независимо о г ФЭУ 10. Кюветное отделение термостатируется от водяного термостата 30. В кюветное отделение можно помещать обычную кювету для спектрофотометра (1×1×4 см) или пробирку типа Эппендорф.In the process of measuring the PMT 10 is cooled by a Peltier element, with optimal cooling, its dark current is 0-4 imp / s. The PMT 12 can be turned on and off independently of the PMT 10. The cuvette is thermostated from the water thermostat 30. A conventional cuvette for a spectrophotometer (1 × 1 × 4 cm) or an Eppendorf tube can be placed in the cuvette.

ФЭУ 10 и 12 могут работать как независимо друг от друга, так и одновременно.PMTs 10 and 12 can operate both independently of each other and simultaneously.

Установлено, что при одновременной работе ФЭУ 10 и 12 темновой ток ФЭУ 10 выше, чем когда ФЭУ 12 выключен. Этот эффект наблюдается только тогда, когда световые затворы 16, 18 открыты, т.е. ФЭУ взаимодействуют друг с другом. Темновой ток ФЭУ 10 падает до минимальных значений, когда ФЭУ 12 выключен, либо если он продолжает работать, но между обоими ФЭУ есть оптическая преграда (световые затворы закрыты или в кюветное отделение поставлена непрозрачная для света кювета 14). Это свидетельствует о том, что взаимодействие обоих ФЭУ 10, 12 не связано с какими-либо гальваническими или электромагнитными эффектами и наводками, а определяется только оптическими свойствами среды. Более того, физические свойства среды также определяют темновой ток обоих ФЭУ 10, 12, в частности, выходные сигналы зависят и от влажности воздуха в кюветном отделении. Чем выше влажность (в том диапазоне, в котором проводились эксперименты), тем сильнее взаимное оптическое влияние ФЭУ 12 на ФЭУ 10. Если кюветное отделение продуть сухим воздухом или баллонным азотом, темновой ток ФЭУ 10 при включенном ФЭУ 12 и наличии оптического контакта между ними снижается. В зависимости от источника этой влажности (воздух помещения, испарения объекта, находящегося в кюветном отделении, продувка кюветного отделения выдыхаемым воздухом) изменяется не только средняя интенсивность излучения, регистрируемого ФЭУ 10, а также и ФЭУ 12, но и динамические характеристики временного ряда. В многокомпонентных по составу испарениях наблюдаются плавные или резкие колебания выходного сигнала, увеличение или снижение интенсивности излучения, причем динамические характеристики излучения, регистрируемого ФЭУ 10 и ФЭУ 12, могут коррелировать, антикоррелировать, или корреляция между ними может отсутствовать.It is established that with the simultaneous operation of the PMT 10 and 12, the dark current of the PMT 10 is higher than when the PMT 12 is turned off. This effect is observed only when the light shutters 16, 18 are open, i.e. PMTs interact with each other. The dark current of the PMT 10 drops to its minimum when the PMT 12 is turned off, or if it continues to work, but there is an optical barrier between the two PMTs (light shutters are closed or a cell 14 opaque to light is placed in the cell compartment). This indicates that the interaction of both PMTs 10, 12 is not associated with any galvanic or electromagnetic effects and pickups, but is determined only by the optical properties of the medium. Moreover, the physical properties of the medium also determine the dark current of both PMTs 10, 12, in particular, the output signals depend on the humidity in the cell compartment. The higher the humidity (in the range in which the experiments were performed), the stronger the mutual optical effect of the PMT 12 on the PMT 10. If the cell compartment is blown with dry air or balloon nitrogen, the dark current of the PMT 10 when the PMT 12 is turned on and there is an optical contact between them decreases . Depending on the source of this humidity (room air, evaporation of an object located in the cuvette compartment, purging of the cuvette compartment with exhaled air), not only the average radiation intensity recorded by the PMT 10, but also the PMT 12, changes, but also the dynamic characteristics of the time series. Smooth or sharp fluctuations of the output signal, an increase or decrease in the radiation intensity are observed in multi-component vapors, and the dynamic characteristics of the radiation detected by the PMT 10 and PMT 12 can be correlated, anticorrelated, or there may be no correlation between them.

Описанные выше феноменологические особенности способа поясняются результатами эксперимента, приведенного на фиг.2. Представлен выходной сигнал каждого из ФЭУ (светлая кривая - ФЭУ 10, темная кривая - ФЭУ 12), соответствующий различным этапам (1...10) эксперимента.The phenomenological features of the method described above are illustrated by the results of the experiment shown in figure 2. The output signal of each of the PMTs is presented (light curve — PMT 10, dark curve — PMT 12) corresponding to the various stages (1 ... 10) of the experiment.

Исходно включены оба ФЭУ и они находятся в оптическом контакте друг с другом, световые заслонки открыты: исходный уровень сигнала (1). Далее представлен характер изменения выходного сигнала: после продувки камеры влагосодержащим воздухом в фазе выдоха (2), после продувки камеры осушенным воздухом (3), после дополнительной продувки камеры осушенным воздухом (4). Далее уровень сигнала - после продувки камеры аргоном (5), после последующей продувки камеры выдохнутым оператором воздухом (6), после последующей продувки камеры аргоном (7), в фазе перекрытия световых затворов между обоими ФЭУ (8). Цикл (9) представлен двумя операциями: продувка камеры осушенным воздухом при закрытых световых затворах (800-850 с), то же, но световые заслонки открыты (850-900 с). Фаза (10) показывает уровень сигнала после дополнительной продувки камеры осушенным воздухом.Both PMTs are initially switched on and they are in optical contact with each other, the light dampers are open: the initial signal level (1). The nature of the change in the output signal is shown below: after purging the chamber with moisture-containing air in the exhalation phase (2), after purging the chamber with dried air (3), and after additional purging of the chamber with dried air (4). Further, the signal level is after purging the chamber with argon (5), after subsequent purging of the chamber with air exhaled by the operator (6), after subsequent purging of the chamber with argon (7), in the phase of overlapping light shutters between both PMTs (8). The cycle (9) is represented by two operations: purging the chamber with dried air with closed light shutters (800-850 s), the same, but the light shutters are open (850-900 s). Phase (10) shows the signal level after additional purging of the chamber with dried air.

Конструктивные признаки в рамках признаков патентуемых объектов могут быть оптимизированы для решения частных задач газового анализа выбором чувствительности, разрешающей способности и т.д. К таким конструктивным признакам относится выбор объема газа между детекторами, расстояние между приемными окнами, угол между плоскостями фотокатодов, апертура фотокатодов, значения номинальною напряжения питания на ФЭУ, частота регистрации импульсов.Design features within the features of patentable objects can be optimized to solve particular problems of gas analysis by selecting sensitivity, resolution, etc. Such design features include the choice of the gas volume between the detectors, the distance between the receiving windows, the angle between the planes of the photocathodes, the aperture of the photocathodes, the values of the nominal supply voltage to the PMT, and the pulse detection frequency.

Промышленная применимость. Способ и устройство могут быть реализованы на основе использования современной элементной базы. В качестве фотоэлектронных преобразователей могут быть применены фотоэлектронные умножители типа ФЭУ-101, ФЭУ-142 и подобные. Блок обработки сигналов и регистрации может быть реализован с использованием персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением.Industrial applicability. The method and device can be implemented based on the use of modern element base. As photoelectric converters can be applied photomultiplier tubes type FEU-101, FEU-142 and the like. The signal processing and registration unit can be implemented using a personal computer with appropriate software.

Claims (8)

1. Способ газового анализа, включающий регистрацию люминесценции анализируемого газа посредством по меньшей мере двух фотоэлектронных умножителей, один из которых имеет спектральную чувствительность в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, и последующее определение свойств газа по параметрам выходных сигналов фотоэлектронных умножителей, отличающийся тем, что в качестве источника возбуждения люминесценции анализируемого газа используют собственное электромагнитное излучение фотоэлектронных умножителей, для чего анализируемый газ вводят в зону пересечения полей зрения приемных окон упомянутых фотоэлектронных умножителей, при этом другой фотоэлектронный умножитель имеет спектральную чувствительность в видимом диапазоне длин волн, не перекрывающемся с диапазоном спектральной чувствительности в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.1. The method of gas analysis, including recording the luminescence of the analyzed gas through at least two photoelectronic multipliers, one of which has spectral sensitivity in the ultraviolet wavelength range, and the subsequent determination of gas properties by the parameters of the output signals of photoelectronic multipliers, characterized in that as a source the luminescence excitations of the analyzed gas use their own electromagnetic radiation of photoelectronic multipliers, for which the analyzed administered at the intersection of fields of view of said receiving window of photomultipliers zone, while the other photomultiplier has a spectral sensitivity in the visible wavelength range not overlapping with a range of spectral sensitivity in the ultraviolet range of wavelengths. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что приемные окна упомянутых фотоэлектронных умножителей установлены напротив друг друга и размещены на одной оси с полостью для анализируемого газа.2. The method according to claim 1, characterized in that the receiving windows of said photomultiplier tubes are installed opposite each other and are placed on the same axis with the cavity for the analyzed gas. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что диапазон спектральной чувствительности фотоэлектронного умножителя в видимом диапазоне длин волн составляет 400-600 нм.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the spectral sensitivity range of the photomultiplier in the visible wavelength range is 400-600 nm. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что диапазон спектральной чувствительности фотоэлектронного умножителя в ультрафиолетовом диапазоне длин волн составляет 130-350 нм.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the spectral sensitivity range of the photoelectronic multiplier in the ultraviolet wavelength range is 130-350 nm. 5. Газоанализатор, включающий измерительную кювету для анализируемого газа, оптически сопряженную с фотоэлектронными умножителями с различной спектральной чувствительностью, связанными через усилители-преобразователи с блоком обработки сигналов и управления, отличающийся тем, что измерительная кювета для анализируемого газа установлена между приемными окнами фотоэлектронных умножителей, один из которых имеет спектральную чувствительность в диапазоне 400-600 нм, а другой - в диапазоне 130-350 нм, при этом введены синхронно управляемые световые затворы, размещенные между кюветой и каждым из приемных окон.5. A gas analyzer, including a measuring cell for the analyzed gas, optically coupled to photoelectronic multipliers with different spectral sensitivity, connected through amplifiers-converters with a signal processing and control unit, characterized in that the measuring cell for the analyzed gas is installed between the receiving windows of the photoelectronic multipliers, of which has a spectral sensitivity in the range of 400-600 nm, and the other in the range of 130-350 nm, while synchronously controlled light is introduced new shutters placed between the cell and each of the receiving windows. 6. Газоанализатор по п.5, отличающийся тем, что содержит дополнительный фотоэлектронный умножитель со спектральной чувствительностью в диапазоне 400-600 нм, установленный с возможностью обзора объема анализируемого газа в измерительной кювете.6. The gas analyzer according to claim 5, characterized in that it contains an additional photoelectronic multiplier with a spectral sensitivity in the range of 400-600 nm, installed with the ability to review the volume of the analyzed gas in the measuring cell. 7. Газоанализатор по п.5 или 6, отличающийся тем, что измерительная кювета для анализируемого газа содержит средства термостатирования.7. The gas analyzer according to claim 5 or 6, characterized in that the measuring cell for the analyzed gas contains thermostatic means. 8. Газоанализатор по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что измерительная кювета для анализируемого газа выполнена проточной и связана со средствами продувки и осушения.8. The gas analyzer according to any one of paragraphs.5-7, characterized in that the measuring cell for the analyzed gas is made flowing and associated with the means of purging and drying.
RU2003106124/28A 2003-03-05 2003-03-05 Method and device for gas analyzing RU2235311C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003106124/28A RU2235311C1 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and device for gas analyzing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003106124/28A RU2235311C1 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and device for gas analyzing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2235311C1 true RU2235311C1 (en) 2004-08-27
RU2003106124A RU2003106124A (en) 2004-09-10

Family

ID=33414071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003106124/28A RU2235311C1 (en) 2003-03-05 2003-03-05 Method and device for gas analyzing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2235311C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182120U1 (en) * 2018-03-15 2018-08-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук GAS ANALYZER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182120U1 (en) * 2018-03-15 2018-08-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук GAS ANALYZER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5968837A (en) Photo-ionization ion mobility spectrometry
US10168310B2 (en) System and method for fluorescence and absorbance analysis
JP3338497B2 (en) Isotope analysis method and device
CA1319743C (en) Area-modulated luminescence (aml)
US5170064A (en) Infrared-based gas detector using a cavity having elliptical reflecting surface
CN101784880B (en) Apparatus for real-time analysis of chemical, biological and explosive substances in the air
US3619061A (en) Apparatus for simultaneous multielement analysis by atomic fluorescence spectroscopy
US7170607B2 (en) Gas identification device
US5190857A (en) Optical method for measuring an analyte using area-modulated luminescence
Mitchell et al. Simultaneous multielement analysis using sequentially excited atomic fluorescence radiation
EP0634646B1 (en) Method of and apparatus for analyzing nitrogen compounds and phosphorus compounds contained in water
JPS62129741A (en) Photoacoustic analysis method and apparatus
US3825345A (en) Method of and apparatus for use in measuring the particle size distribution and/or the concentration of particles in suspension in a gaseous dispersing medium
Stevenson et al. Analysis of polynuclear aromatic compounds using laser-excited synchronous fluorescence
RU2235311C1 (en) Method and device for gas analyzing
Patel et al. Design and operation of temperature-controlled multiple element electrodeless discharge lamps for atomic fluorescence spectrometry
US4066904A (en) Method of measurement of the concentration of a substance contained in a gas and devices for carrying out said method
CN116297279A (en) Method, system, device and equipment for detecting concentration of formaldehyde gas/VOC gas
Rkanofsky [6] Assay for singlet-oxygen generation by peroxidases using 1270-nm chemiluminescence
Bajuszova et al. Cavity enhanced liquid-phase stopped-flow kinetics
Inaba et al. Measurement of very weak light signals and spectra
CN1858580A (en) Multipath merge spectrum chemical analysis method and its instrument
JP4185061B2 (en) Desktop thermal lens microscope device
Cole et al. Ultraviolet-visible spectrophotometry
RU75471U1 (en) INTERFERENCE RESONANT SPECTRAL GAS ANALYZER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060306