190986. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nedvesség- és/vagy gőzérzékeny interferenciatükör (elszűrő) vagy interferenciaszűrő (sávszűrő) előállítására, valamint eljárás és berendezés levegőben vagy más gázban levő relatív nedvességtart és/vagy gőztartalom, illetve ezek változásainak mérés
1 190 986 2 roltak közül legközelebb álló szorpciós oxidlemezes higrométerek érzékelője egy kondenzátor, melynek kapacitása a levegő nedvességtartalmával arányosan változik. A vizgőz a dielektrikumban diffundál és a mindenkori nedvességtartalomtól függő mértékben a porózus oxidban kondenzál, megváltoztatva ezzel a kondenzátor kapacitását. Az elmondottakból látható, hogy ennél az ismert megoldásnál a nedvességtartalom mérése elektromosan történik a kondenzátor kapacitásának változását meghatározva. A mérés hőmérséklettartománya korlátozott, azonkívül a mérés elvégzéséhez vezetékes összeköttetésre van szükség és nagy a beállás ideje. Az is ismeretes, hogy a levegőben, vagy más vivőgázban lévő gőzöknek (alkohol, etiléter, toluol stb.) érzékeny kimutatása nagy fontosággal bír a gyakorlati élet számos területén, például mérgező atmoszférájú ipari helyiségekben, a méréstechnikában (pl. gázkromatográfia), desztillációs technológiai folyamatok vezérlésénél stb. Ezek az anyagok igen sokféle módszerrel elkülöníthetők más anyagoktól valamilyen, a többitől eltérő fizikai, vagy kémiai tulajdonságuk alapján. Az elkülönítés után ugyancsak számos módszerrel kimutathatók. E módszerek sokfélesége miatt még felsorolásukra sincs lehetőségünk. A jelenlegi technikai szint ismertetésénél ezért jelenleg a gázkromatográfiában a legáltalánosabban használt hővezetőképesség mérésén alapuló berendezések ismertetésére szorítkozunk. Ezen berendezések az áramló gázokban lévő gőzöknek a vivőgáztól eltérő hővezetőképessége alapján mutatják ki ez utóbbi anyagokat. Érzékenységük maximálisan 1 ppm és nagy előnyük, hogy viszonylag egyszerű felépítésűek és könnyen kezelhetők. Ezzel szemben igen hátrányos az a tulajdonságuk, hogy működésük jellegüktől adódóan nagymértékben érzékenyek a vivőgáz áramlási sebességére, továbbá túlságosan energiaigényesek ahhoz, hogy például hordozható kivitelben elkészíthetők legyenek. A találmány szerinti interferenciatükör vagy interferenciaszűrő elméletével foglalkozik „Heavens: Optical Properties of Thin Solid Films” című könyvben. (London, Butterworths Sei. Pub. 1955.) Ez a könyv nem ad útmutatást arra, hogy hogyan kell nedvesség és/vagy gőzérzékeny interferenciatükröt vagy interferenciaszűrőt előállítani. A találmánnyal egyrészt célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszökölése és olyan nedvesség és/vagy gőzérzékeny optikai vékonyréteg rendszer, a továbbiakban interferenciatükör vagy interferenciaszűrő előállítása, mely messzemenően eleget tesz a vele szemben támasztott követelményeknek. A találmány célja másrészt olyan eljárás és berendezés kialakítása, amely- kis energiaigényű ;- széles hőmérséklettartományban működik;- optikái eszközökkel végzi a nedvesség és/vagy gőztartalom meghatározását;- korróziós hatásokkal szemben nagy ellenállást mutat;- gyorsabb működésű;- pontosabb mérést tesz lehetővé ;- a mérendő térben csak a nedvesség és/vagy gőzérzékeny interferenciatükröt vagy interferenciaszűrőt kell elhelyezni. További célunk még az is, hogy- nagyobb hosszú idejű stabilitással rendelkezzék;- gázkromatográfiás detektorként is alkalmazható legyen ;- gázkromatográfként alkalmazva áramló gázban a mérés eredménye független legyen a gázáramlás sebességétől;- gázkromatográfként tegye lehetővé a működés gyorsaságának fokozását. A találmánnyal megoldandó feladat egyrészt nedvesség és/vagy gőzérzékeny interferenciatükör vagy interferenciaszürő előállítása, másrészt olyan eljárás és berendezés kialakítása, amely alkalmas levegőben, vagy más gázban lévő relatív nedvességtartalom és/vagy gőztartalom, illetve ezek változásainak mérésére. A találmány alapja az a felismerés, hogy vékony dielektrikum rétegek törésmutatója függ a környezet nedvesség és/vagy gőztartalmától, különösen igaz ez azon esetekben, amikor a vákuumgőzölés paramétereit úgy választjuk meg, hogy a létrejövő réteg maximálisan porózus legyen, vagy a vékonyrétegeket magában foglaló interferenciatükör vagy interferenciaszűrő optikai átviteli függvénye a mérés hullámhosszán nagy mértékben változzon. A találmány alapja az a felismerés is, hogy minden illékony anyag képes kis méretű kapilláris üregekbe kondenzálódni. Ez úgy valósítható meg, ha ezen üregek geometriai méretei a gőzmolekulák méreteihez képest megfelelően nagyok. Tehát, ha ezeket az üregeket egy optikai interferenciatükör vagy interferenciaszűrő dielektrikum szerkezetében alakítjuk ki, az így kialakított üregekben kondenzálódott illékony anyagok mennyiségétől függően megváltozik az interferenciatükör vagy interferencíaszürő átviteli függvénye, ami például fénydetektálás útján transzmisszióban vagy reflexióban mérhető. A továbbiakban X a hangolási hullámhossz. A találmány olyan eljárás továbbfejlesztése, amely alkalmas nedvesség és/vagy gőzérzékeny interferenciatükör (élszürö) vagy interferenciaszürő (sávszűrő) előállítására. Ezeknél az optikai vékonyrétegeknél átlátszó hordozóra váltakozva X/4 vastagságú rétegekből kis és nagy törésmutatójú, előnyösen szilíciumdioxid, illetve titándioxid rétegekből interferenciatükröt (élszüröt) vákuumpárologtatással állítjuk elő, míg a kívánt reflexiót el nem érjük. Interferenciaszürő (sávszűrő) előállításánál két első és második interferenciatükörből, valamint a két interferenciatükör között X/2 egészszámú többszörösének megfelelő vastagságú közbenső rétegből vákuumpárologtatással alakítjuk ki az interferenciaszűrőt (sávszűrőt). Az átlátszó hordozó lehet üveg vagy kvarclemez. Az átlátszó hordozóra mindkét esetben váltakozva páratlan számú kis törésmutatójú és ezek közé páros számú nagy törésmutatójú anyagot viszünk fel. A felvitelt úgy végezzük, hogy molibdén csónakból szilíciummonoxid, illetve titánmonoxid anyagokat párologta-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
