171792. lajstromszámú szabadalom • Lángionizációs detektor szerves légnnyezők mérésére
3 az elektródok elhelyezése rontja és kihasználatlanul hagyja a láng teljes ionizáló terét. Egy ismert szabadalom szerint (1 098 533 sz. angol szabadalom) a vízkondenzációból eredő zavaró hatásokat úgy küszöbölik ki, hogy a szivatytyú által szállított szennyezett levegőt két részre osztják: a kisebbik áram koncentrációmérésre, míg a nagyobbik (mintegy nyolcszoros mennyiség) csak a. detektor öblítésére, a kondenzáció meggátlására szolgál. Ez a megoldás az előnyei mellett kettős hátránnyal jár: egyrészt csökkenti a detektor érzékenységét, mivel a detektor jele arányos a lánggal érintkező levegő térfogatsebességével, másrészt növeli a szivattyú energiaigényét, ami hordozható készüléknél szintén fontos tényező. Továbbmenően kifogásolható a detektor térbeli elrendezése is, amelynek eredménye a levegő/H2-láng kevéssé intenzív érintkezése és ezen keresztül a detektor érzékenysége. Az ismert készülékek működését és különféle konstrukciós megoldásokat tanulmányozva azt találtuk, hogy az ismert megoldásokkal szemben: a) a detektor érzékenysége, azaz adott szervesanyag koncentrációra mutatott áramerősség jelentős mértékben fokozható a hidrogénláng környezetében turbulens levegőáramlás és nagy térerő alkalmazásával, valamint a gyűjtőelektród olyan sípszerű kialakításával, amely álló hanghullámok létrejöttének kedvez; b) a detektor üzembiztonsága a vízgőzkondenzációból eredő üzemzavarokkal szemben nagy mértékben megnő, ha a detektorba belépő és kilépő levegőt a gyűjtőelektród célszerű kialakításával és elhelyezésével ellenáramú hőcserére kényszerítjük és a gyűjtőelektród elektromos csatlakozását a belépő, égéstermékekkel nem szennyezett oldalán alakítjuk ki. A találmány tárgya — az előzőekben bemutatott problémák megoldásával — szerves légszenynyezők koncentrációjának mérésére szolgáló, az ionizáló teret hasznosító és a vízkondenzációt kiküszöbölő lángionizációs detektor. A szerves légszennyezők koncentrációjának mérésére szolgáló detektort részletesen az alábbi ábrák kapcsán ismertetjük:* 1. ábra: A szerves légszennyezők mérésére szolgáló különleges lángionizációs detektor, 2. ábra: a szerves légszennyezők mérésére szolgáló készülék hordozható kivitelének blokksémáját, 3. ábra: a hőfokkompenzált erősítő és logaritmáló áramkörök elvi vázlatát mutatja. 4. ábrán a benzoltól származó munkahelyi légszennyezettség mérésére kalibrált készülék kalibrációs görbéje látható. A szerves légszennyezők mérésére szolgáló készülék különleges lángionizációs detektorának (1. ábra) tervezésekor az előbbiek felhasználásával a maximális üzembiztonság és érzékenység követelményeit tartottuk szem előtt. A detektor hengeres (1) testében van rögzítve a 2 teflon szigetelőn keresztül a H2-láng 3 fúvókája, amelyre egyúttal a tápfeszültség érintkező-4 je is csatlakozik. A különleges kiképzésű, koncentrikus elhelyezésű 4 gyűjtőelektródot a tömítési feladatokat is ellátó 5 és 6 teflon szigetelők tartják; ugyanakkor a gyűjtőelektród árama a 7 5 csatlakozón keresztül vezethető a műveleti erősítőhöz. Az égéstermékek a 8 fedéllel leszorított 9 lángféken és a 15 hőszigetelés rétegen (célszerűen üvegszöveten) át távoznak. A fedélbe tömítésen keresztül csatlatkoztatható a 10 gyújtóspirál. Az 10 elemzendő levegőt a 11 furaton át szivattyú táplálja be. A detektor 15 hőszigetelésének, úgyszintén a 13 és 14 teflon alátéteknek szintén jelentősége van a vízkondenzáció megakadályozásában. A hengeres 4 gyűjtőelektród alsó, célszerűen 15 menetes részében a 3 fúvókához kúposán és koncentrikusan formált, de azt nem érintő, állítható helyzetű, célszerűen menetes 12 dugó foglal helyet, amelynek nagy szerepe van az ionizáció hatásfokának javításában, az ionizációs tér kihasz-20 nálásában és így a detektor érzékenységének fokozásában. A hidrogénláng 3 fúvóka és a célszerűen mener tes 12 dugó között kúpos levegőáramlási zóna alakul ki, amelynek csúcsán a hidrogénláng ta-25 lálható; az áramlási vonalaknak ä lángban való találkozása turbulens áramlási zóna kialakulásához vezet a láng közelében, aminek eredménye a levegő-láng közötti intenzív érintkezés és így a levegőben levő szerves molekulák nagymértékű 30 ionizációja. További előnye az adott elektródelrendeződésnek az elérhető jelentős elektromos térerő (néhányszáz V/cm), ami lehetővé teszi a keletkezett ionok gyakorlatilag teljes összegyűjtését is. 35 A4 gyűjtőelektród 1. ábra szerinti kialakítása és elhelyezése a detektor érzékenységé és üzembiztonsága szempontjából döntő jelentőségű. A gyűjtőelektród hosszú hengeres kiképzése alkalmassá teszi, hogy benne megfelelő H2-levegő 40 áramlási arányok esetén a láng, mint hangforrás hatására és elsősorban a 13, 14 elemekről történő visszaverődés révén, álló hanghullámok alakuljanak ki, a hanghullámok elősegítik a láng-levegő intenzív érintkezését, ami az érzékenység igen je-45 lentős megnövekedésében nyilvánul meg. Természetesen a 4 gyűjtőelektród belső tere csak az álló hanghullámok kialakulása szempontjából zárt, egyébként az égéstermékek eltávozását nem zavarja. 50 Amennyiben detektorunk érzékenységét összevetjük a hivatkozott Sewerin készülék detektorával (a hivatkozott angol szabadalom nem közöl érzékenységre utaló adatot), úgy a közölt adatokból (1010 ohm munkaellenálláson 6 ppm metán 55 80 mV feszültségesést hoz létre) számítható a detektor érzékenysége: 1,33.10~12 A/ppm metán. Ugyanez az adat saját készülékünkre 2,85.10-42 A/ppm metán, magasabb hidrogén áramlási sebességre (33 ml/perc helyett 60 ml/perc) — ami-60 kor a detektor fütyülő hangot bocsát ki — 18,3.10~12 A/ppm metán, azaz a három érzékenység aránya: 1:2,14:13,8. Az érzékenység jelentős növelésén kívül a 4 gyűjtőelektród 1. ábra szerinti elhelyezésének 65 jelentős szerepe van a detektor üzembiztonságát 2
