DE1067243B - - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Bestimmung der Zusammensetzung von Gasen oder Dämpfen spielt in der technischen Betriebskonr trolle physikalisch-chemischer Verfahren eine wesentliche Rolle. Die bekanntesten bei derartigen Bestimmungen verwendeten Kontrollverfahren sind unter anderem die Messung der Wärmeleitfähigkeit, insbesondere bei der Kontrolle von binären Gasmischungen, und die Messung der Absorption einer Gasschicht im sichtbaren oder einem diesen benachbarten Spektralgebiet. The determination of the composition of gases or vapors plays a role in the technical company conr Physico-chemical processes play an essential role. The best known for such determinations The control methods used include the measurement of thermal conductivity, in particular in the control of binary gas mixtures, and the measurement of the absorption of a gas layer in the visible or one of these neighboring spectral regions.
Es sind auch Meßanordnungen bekannt, bei denen mit Hilfe von /?-Strahlen das C : H-Verhältnis von Flüssigkeiten bestimmt oder bei denen mit Hilfe des Ionisationsvermögens von α-Strahlen die Zusammensetzung eines Gases bestimmt wird.There are also known measuring arrangements in which the C: H ratio of Liquids are determined or the composition of those with the help of the ionization capacity of α-rays of a gas is determined.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung von Gasen oder Dämpfen mittels α-Strahlen ist dadurch gekennzeichnet, daß die α-Strahlen nacheinander die zu messende Gasschicht und eine als Vergleichsabsorber dienende Gasschicht durchdringen und schließlich auf einen Detektor für α-Strahlen auftreffen, daß ferner gleichzeitig die Dichte der zu messenden Gasschicht bestimmt wird und daß außerdem der Druck im Vergleichsabsorber oder der Abstand des Detektors von der Quelle der α-Strahlen so gewählt wird, daß, gemäß dem bekannten Zusammenhang zwischen Ionisation bzw. Teilchenzaihl und der von der α-Strahlung durchmessenen Wegstrecke, kleine, in der zu. messenden Gasschioht auftretende Änderungen des Bremsvermögens für α-Strahlen große Änderungen der Ionisation im Vergleichabsorber bzw. große Änderungen der Zahl der α-Teilchen, die in den Detektor eintreten, hervorrufen.The measuring method according to the invention for determining the composition of gases or vapors by means of α-rays is characterized in that the α-rays successively the gas layer to be measured and penetrate a gas layer serving as a comparison absorber and finally to a detector for α-rays impinge that the density of the gas layer to be measured is also determined at the same time and that also the pressure in the comparison absorber or the distance of the detector from the source of the α-rays is chosen so that, according to the known relationship between ionization and Particle number and the distance covered by the α-radiation, small, in the to. measuring Gasschioht occurring changes in the braking power for α-rays large changes in ionization in comparison absorber or large changes in the number of α-particles entering the detector, cause.
An Hand der Fig. 1 soll die Erfindung zunächst näher erläutert werden. In Fig. 1 ist durch die Kurve 1
die Anzahl der α-Teilchen in Abhängigkeit vom Abstand von der Strahlenquelle dargestellt. Die Kurve 2
ergibt die durch die α-Teilchen hervorgerufene Ionisation als Funktion des Abstandes wieder. Wählt man
nun eine der vorstehend genannten Größen, also die Anzahl von α-Teilchen oder die durch die α-Teilchen
hervorgerufene Ionisation als Meßgröße bei einem Meßverfahren nach der Erfindung, so ergibt sich bei
einer Wahl des Arbeitspunktes entsprechend den Stellen 3, 3' der in Fig. 1 dargestellten Kurven eine
empfindliche Nachweismöglichkeit. Infolge der großen Steigung der Tangenten an den Kurven 1, 2 in den
Punkten 3, 3' ergeben kleine Änderungen in der Zusammensetzung des zu untersuchenden Gases oder
Dampfes, die eine Änderung des Brems Vermögens für die verwendete α-Strahlung zur Folge haben, relativ
große Änderungen der gemessenen Teilchenzahl oder Ionisation. Eine besonders empfindliche Nachweis-Meßverfahren
zur Bestimmung
der Zusammensetzung von Gasen
oder Dämpfen mittels α-StrahlenThe invention will first be explained in more detail with reference to FIG. In Fig. 1, curve 1 shows the number of α-particles as a function of the distance from the radiation source. Curve 2 shows the ionization caused by the α-particles as a function of the distance. If one now chooses one of the above-mentioned sizes, i.e. the number of α-particles or the ionization caused by the α-particles as the measured variable in a measuring method according to the invention, then when the operating point is selected according to the points 3, 3 'of curves shown in Fig. 1 a sensitive detection option. As a result of the great slope of the tangents on curves 1, 2 at points 3, 3 ', small changes in the composition of the gas or vapor to be examined, which result in a change in the braking capacity for the α-radiation used, result in relatively large changes Changes in the measured number of particles or ionization. A particularly sensitive detection-measuring method for determination
the composition of gases
or attenuation by means of α rays
Anmelder:Applicant:
Dr. phil. Heinz Maier-Leibnitz,
München, Pienzenauerstr. 110Dr. phil. Heinz Maier-Leibnitz,
Munich, Pienzenauerstr. 110
Dr. phil. Heinz Maier-Leibnitz, München,
ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Heinz Maier-Leibnitz, Munich,
has been named as the inventor
methode ergibt sich, wenn als Nachweiseinirichtung eine. Differentialionisationskammer verwendet wird. Eine besonders vorteilhafte Verwendung des Meßverfahrens nach der Erfindung ergibt sich bei der C : Η-Bestimmung von organischen Verbindungen., insbesondere von Kohlenwasserstoffen, da die C- und Η-Atome einen relativ großen Unterschied in der spezifischen Elektronenzahl besitzen. Bei der Kontrolle von Crackprozessen ergibt sich somit eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens, das eine laufende Betriebskontrolle gestattet. Bei einer bevorzugten Durchführung wird die bei der Erfindung verwendete. Anordnung auf einer gegenüber der Umgebung etwas erhöhten, konstanten Temperatur gehalten, womit eine Kondensation von Dämpfen in der Anordnung vermieden wird.method arises if as evidence institution one. Differential ionization chamber is used. A particularly advantageous use of the measuring method According to the invention, the C: Η determination of organic compounds., in particular of hydrocarbons, since the C and Η atoms have a relatively large difference in the have a specific number of electrons. When controlling cracking processes, there is thus an advantageous one Use of the measuring method according to the invention, which allows continuous operational control. In a preferred practice, that used in the invention is used. Arrangement on one opposite the environment is kept slightly elevated, constant temperature, which leads to a condensation of Damping in the arrangement is avoided.
In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, neben dem Bremsvermögen für α-Strahlen und der Dichte der zu untersuchenden Gase oder Dämpfe von diesen weitere spezifische Meßgrößen zu bestimmen, z. B. den Druck und/oder die Temperatur und/oder eine bestimmte optische Absorption.In some cases it can be useful in addition to the stopping power for α rays and the density to determine the gases or vapors to be examined from these further specific measured variables, z. B. the Pressure and / or the temperature and / or a certain optical absorption.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren soll im folgenden an Hand der in Fig. 2 und Fig. 3 schematisch dargestellten Durchfüforungsbeispiele näher erläutertThe measuring method according to the invention is intended in the following explained in more detail with reference to the implementation examples shown schematically in FIGS. 2 and 3
909 638/175909 638/175
werden, ohne jedoch die, Erfindung auf die dargestellten Durchfüihrungsbeispiele beschränken zu wollen.are, however, without the, invention on the illustrated Want to restrict implementation examples.
Die von einem α-Strahler IO emittierten α-Teilchen durchsetzen, wie ersichtlich, eine von den zu untersuchenden Gasen oder Dämpfen gebildete Gasschicht 11 sowie einen veränderlichen, ebenfalls durch eine Gässchicht gebildeten Absorber 12 und gelangen dann zu. einer Nachweiseinirichtung für α-Strahlen, im Ausführungsbeispiel einem Zählrohr 13. Die Gasschichten 11 und 12 sind durch thermisch gut isolierende Wände von der Atmosphäre getrennt. An den für den Durchtritt von α-Teilchen vorgesehenen Stellen der Wandungen sind für α-Strahlen durchlässige Folien 5, 6, 7 vorgesehen. Wie aus der Fig, 2 ersichtlich, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel die Veränderung des Bremsvermögens des Absorbers 12 durch eine Druckänderung. Zu diesem Zweck ist ein zwischen einem nicht dargestellten Gasbehälter und dem veränderlichen Absorber 12 geschalteter Druckregler 16 vorgesehen. Der in der Absorberschicht 12 herrschende Druck wird im Ausführungsbeispiel durch ein Quecksilbermanometer 15 gemessen. Die Einstellung des in der Absorberschicht 12 gewünschten Druckes erfolgt im Ausführungsbeispiel automatisch dadurch, daß Abweichungen von einer vorgegebenen, zweckmäßig von der halben Zählrate von der Nachweiseinrichtung 17 auf einen Regler 18, der eine entsprechende Einstellung des Druckreglers 16 bewirkt, gegeben werden.The α particles emitted by an α emitter IO as can be seen, penetrate a gas layer formed by the gases or vapors to be examined 11 and a variable absorber 12, also formed by a gas layer, and then arrive to. a detection device for α-rays, in the embodiment a counter tube 13. The gas layers 11 and 12 are thermally well insulating walls separated from the atmosphere. At the points on the walls intended for the passage of α-particles foils 5, 6, 7 that are permeable to α-rays are provided. As can be seen from FIG. 2, in In this exemplary embodiment, the change in the braking capacity of the absorber 12 due to a change in pressure. For this purpose, there is a variable between a gas container, not shown, and the Absorber 12 switched pressure regulator 16 is provided. The prevailing in the absorber layer 12 In the exemplary embodiment, pressure is measured by a mercury manometer 15. The setting of the in the absorber layer 12 of the desired pressure takes place in the exemplary embodiment automatically in that deviations from a predetermined, expediently half the count rate from the detection device 17 to a regulator 18 which effects a corresponding setting of the pressure regulator 16.
Ferner ist, wie ersichtlich, zur Bestimmung der Dichte der zu untersuchenden Gase oder Dämpfe eine Gaswaage 20 vorgesehen. Durch diese Gaswäage werden Dichteveränderungen der zu untersuchenden Gase oder Dämpfe, die vorteilhaft die Anordnung durchströmen, erfaßt. Es ist dabei günstig, eine Einrichtung 21 vorzusehen, durch die die Dichte der Gasschicht 11 beispielsweise mittels eines Ventils 22 auf einem konstanten Wert gehalten wird. In diesem Fall kann die Skala des Quecksilbermanometers 15 für eine bestimmte, konstante Temperatur des Absorbers 12 entsprechend dem jeweils zu untersuchenden Gas geeicht werden, so daß nach Einstellung auf eine bestimmte, vorgegebene Zählrate die Zusammensetzung an der »Druckskala« des Quecksilbermanometers 15 abgelesen werden kann. ■Furthermore, as can be seen, to determine the density of the gases or vapors to be examined, a Gas balance 20 is provided. Through this gas balance, changes in density of the Gases or vapors, which advantageously flow through the arrangement, detected. It is cheap to have a facility 21, through which the density of the gas layer 11 is increased, for example by means of a valve 22 is kept at a constant value. In this case, the scale of the mercury manometer 15 for a certain constant temperature of the absorber 12 calibrated according to the gas to be examined are so that after setting to a certain, predetermined count rate the composition on the "pressure scale" of the mercury manometer 15 can be read. ■
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfundenen Verfahrens geeigneten Anordnung dargestellt, bei der das Bremsvermögen der Gasschicht 11 durch eine Veränderung der wirksamen Absorptionslänge des Absorbers 12, der vprteilhafterweise ein konstantes Volumen besitzt, bestimmt wird, wobei der Druck in dem für den Absorber 12 vorgesehenen Raum konstant gehalten wird.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a method suitable for carrying out the invented method Arrangement shown in which the braking capacity of the gas layer 11 by a change the effective absorption length of the absorber 12, which advantageously has a constant volume, is determined, the pressure in the space provided for the absorber 12 being kept constant.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in Fig. 2 und 3 gleiche Teile.The same reference numerals denote the same parts in FIGS.
Wie schematisch angedeutet ist, kann die wirksame ;Absorptionslänge des Absorbers 12 mittels einer Vorrichtung 23 verändert werden. Die Wandungen 24 sind dazu derart ausgebildet, daß sie auftretende Längen-'änderungen bei gleichbleibendem Druck des Ab-'sofbers 12. aufnehmen können. Gegebenenfalls wird der für den Absorber 12 vorgesehene Raum mit einem großen, abgeschlossenen Gasgefäß verbunden, so daß ■'etwa auftretende Druckänderurigen vernachlässigbar 'klein bleiben. Das Zählrohr 13 ist im Ausführungs- -beispiel zweckmäßigerweise hängend angeordnet.As indicated schematically, the effective absorption length of the absorber 12 can be determined by means of a device 23 can be changed. To this end, the walls 24 are designed in such a way that they change in length with constant pressure of the Ab-'sofber 12. can record. If necessary, will the space provided for the absorber 12 is connected to a large, closed gas vessel, so that Any pressure changes that occur are negligible 'stay small. In the exemplary embodiment, the counter tube 13 is expediently arranged in a suspended manner.
Wird nun durch eine Vorrichtung 21 für die Einstellung einer konstanten Dichte der zu untersuchenden Gase ode.r Dämpfe 11 gesorgt, und sind vorteilhaft die Längenskala 27 und die Skala 25 entsprechend ■der Zusammensetzung· der. zu untersuchenden Gase oder Dämpfe geeicht, so kann nach einer durch eine Veränderung des Absorbers 12 bewirkten Einstellung auf eine bestimmte, am Instrument 26 abzulesende Zählrate die Zusammensetzung durch eine einfache Ablesung an den genannten Skalen ermittelt werden. Das vorteilhafterweise konstante Volumen des Absorbers hat dabei zur Folge, daß die Dichte des im Absorber 12 enthaltenen Gases, bezogen auf die Temperatur, konstant bleibt, womit eine von der ίο Temperatur unabhängige Bestimmung der Zusammensetzung der zu untersuchenden Gase oder Dämpfe ermöglicht wird.Is now through a device 21 for adjustment a constant density of the gases or vapors to be examined 11 is ensured, and are advantageous the length scale 27 and the scale 25 according to the composition of the. gases to be examined or calibrated vapors, after a setting brought about by a change in the absorber 12 to a certain count rate to be read on the instrument 26 the composition by a simple Reading can be determined on the mentioned scales. The advantageously constant volume of the absorber has the consequence that the density of the gas contained in the absorber 12, based on the Temperature, remains constant, which means that the composition can be determined independently of the ίο temperature of the gases or vapors to be examined.
Claims (8)
Technische Informationen für Feinmechanik und Optik, Februar 1955: »Beta-Ray H/C Meter« der Central Scientific Comp., Chicago;Considered publications:
Technical information for precision mechanics and optics, February 1955: "Beta-Ray H / C Meter" from Central Scientific Comp., Chicago;
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE1194293B (en) * | 1962-02-16 | 1965-06-03 | Telefonbau | Monitoring device with ionization chamber |
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1956
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- 1956-10-10 FR FR1167052D patent/FR1167052A/en not_active Expired
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| CH352847A (en) | 1961-03-15 |
| FR1167052A (en) | 1958-11-20 |
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