DE1133921B - Arrangement for the relative determination of the dust content of the air using an ionization chamber containing a radioactive preparation - Google Patents
Arrangement for the relative determination of the dust content of the air using an ionization chamber containing a radioactive preparationInfo
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Description
Anordnung zur relativen Bestimmung des Staubgehaltes der Luft unter Anwendung einer ein radioaktives Präparat enthaltenden Ionisationskammer Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur relativen Bestimmung des Staubgehaltes der Luft, bei der eine Ionisationskammer mit einem im Inneren derselben vorgesehenen, ß-Strahlen oder y-Strahlen aussendenden radioaktiven Präparat und mit Mitteln zur Anzeige des Ionisationsstromes Anwendung findet. Arrangement for the relative determination of the dust content of the air below Use of an ionization chamber containing a radioactive preparation. The invention relates to an arrangement for the relative determination of the dust content of the air one ionization chamber with one provided inside the same, ß-rays or radioactive preparation emitting y-rays and with means for displaying the Ionization current is used.
Anordnungen der vorgenannten Art beruhen auf der Erkenntnis, daß staubbeladene Luft sich zusammensetzt aus neutralen Luftmolekülen und neutralen Staubpartikeln und positiven und negativen Luftionen und positiv geladenen und negativ geladenen Staubpartikeln. Im Gegensatz zu den verhältnismäßig großen, geladenen Staubpartikeln bezeichnet man die Luftionen als Kleinionen. Staubpartikeln haben die Eigenschaft, derartige Kleinionen anzulagern. Zu einer solchen Anlagerung von Kleinionen kann es. insbesondere in einer Ionisationskammer kommen, in der sich ein radioaktives Präparat befindet, welches die in der Kammer befindliche Luft ionisiert, so daß die so gebildeten Kleinionen sich an die Staubpartikeln, die von vornherein geladen sein können oder auch nicht geladen sein können, anlagern. Arrangements of the aforementioned type are based on the knowledge that Dust-laden air is composed of neutral air molecules and neutral ones Dust particles and positive and negative air ions and positively charged and negative charged dust particles. In contrast to the relatively large, loaded ones Dust particles are called the air ions as small ions. Have dust particles the ability to store such small ions. To such an accumulation of It can do small ions. come in particular in an ionization chamber in which there is a radioactive preparation that ionizes the air in the chamber, so that the small ions thus formed adhere to the dust particles that were present from the outset may or may not be charged.
Es ist bereits bekannt, Rauch in Luft dadurch festzustellen, daß die Luft durch eine ein a-Strahlen aussendendes radiaoaktives Präparat enthaltende Ionisationskammer geleitet wird und der sich sa ergebende Ionisationsstrom gemessen wird. Bei einem solchen Meßverfahren treten jedoch Rekombinationen der gebildeten Kleinionen notwendigerweise auf, was zur Folge hat, daß man in der Ionisationskammer nicht mit Sättigungsströmen arbeiten kann, vielmehr der gemessene Ionisationsstrom ein Anlaufstrom ist, der Störungserscheinungen verschiedener Art unterliegt. It is already known to detect smoke in air in that the air through a radioactive preparation containing a-rays emitting Ionization chamber is passed and the resulting ionization current is measured will. In such a measuring process, however, recombinations of the formed Small ions necessarily on, which has the consequence that one in the ionization chamber cannot work with saturation currents, but rather the measured ionization current is a starting current that is subject to various types of disturbance phenomena.
Eine Anordnung zur relativen Bestimmung des Staubgehaltes der Luft, bestehend aus einer Ionisationskammer mit im inneren derselben vorgesehenen, ,B-Strahlen oder y-Strahlen aussendenden radioaktiven Präparat und mit Mitteln zur Anzeige des Ionisationsstromes kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Spannung der Betriebsspannungsquelle der Ionisationskammer so hoch gewählt ist, daß sich Sättigung in der Ionisationskammer ergibt, und daß das in der Kammer vorgesehene radioaktive Präparat so schwach bemessen ist, daß ein wesentlicher Sättigungsstromunterschied bei staubfreier und bei staubbeladener Luft auftritt, und daß vor der Ionisationskammer mindestens ein geladenes Netz zum Verhindern des Eintretens ionisierter Luftmoleküle in die Ionisationskammer vorgesehen ist. An arrangement for the relative determination of the dust content of the air, consisting of an ionization chamber with,, B-rays provided inside the same or radioactive preparation emitting y-rays and with means for displaying the Ionization current is characterized according to the invention in that the voltage the operating voltage source of the ionization chamber is selected so high that Saturation in the ionization chamber results, and that that provided in the chamber radioactive preparation is so weak that there is a substantial difference in saturation current occurs with dust-free and dust-laden air, and that in front of the ionization chamber at least one charged network to prevent the entry of ionized air molecules is provided in the ionization chamber.
Eine erfindungsgemäße Meßanordnung gestattet die kontinuierliche Durchführung genauer Messung des Staubgehaltes der Luft innerhalb weiter Grenzen des Gehaltes an Staub. A measuring arrangement according to the invention allows continuous Carry out accurate measurement the dust content of the air within wide limits the content of dust.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Messen des Staubgehaltes beruht die Messung auf der Änderung des Ionisationsstromes gegenüber dem Zustand, der sich bei staubfreier Luft ergibt. Der Unterschied beruht darauf, daß die an die Staubpartikeln anlagernden Kleinionen sich der Messung infolge der Anlagerung an die Staubteilchen entziehen sollen. Damit sich diese Erscheinung klar ausbildet, sind die nachfolgenden Bedingungen zu beachten: 1. Eine Rekombination von Kleinionen zu neutralen Molekülen ist zu vermeiden, da dieser Vorgang eine Verringerung des Ionisationsstromes zur Folge hat und daher eine Anlagerung von Kleinionen an Staubteilchen vortäuschen kann. In an arrangement according to the invention for measuring the dust content the measurement is based on the change in the ionization current compared to the state which results from dust-free air. The difference is based on the fact that the The small ions accumulating in the dust particles are subject to the measurement as a result of the accumulation to remove the dust particles. So that this phenomenon develops clearly, the following conditions must be observed: 1. A recombination of small ions Molecules that are too neutral should be avoided as this process reduces the Ionization current and therefore an accumulation of small ions on dust particles can pretend.
2. Eine Stromerzeugung durch aufgeladene Staubteilchen, welche zwar im allgemeinen wegen der etwa 1000mal kleineren Beweglichkeit klein ist, jedoch bei unipolarer Anlagerung von Kleinionen eine Rolle spielt, ist zu vermeiden. 2. A power generation by charged dust particles, which is generally small because of the approximately 1000 times smaller mobility, however plays a role in the unipolar accumulation of small ions should be avoided.
3. Trotz bipolarer Anlagerung, die nach 2 gefordert wird, darf nur der Anlagerungseffekt einer Kleinionenart gemessen werden, da die Anlagerungswahrscheinlichkeiten verschieden sind und von der Art des Staubes abhängen. 3. Despite bipolar accumulation, which is required according to 2, only the attachment effect of a small ion species can be measured, since the attachment probabilities are different and depend on the type of dust.
4. Das elektrische Feld in der Ionisationskammer muß definiert sein. Deshalb darf a) keine Raumladung vorkommen, welche sich mit dem Staubgehalt ändert, b) keine Diffusion der Kleinionen eintreten. 4. The electric field in the ionization chamber must be defined. Therefore a) there must be no space charge which changes with the dust content, b) no diffusion of the small ions occurs.
5. Der Zustrom der staubhaltigen Luft in die Ionisationskammer darf den Anlagerungsvorgang oder den zu messenden Ionisationsstrom nicht stören. Das würde z. B. eintreten, a) bei Überlagerung der Geschwindigkeit der Kleinionen im elektrischen Feld mit der Geschwindigkeit einer Luftströmung, b) wenn der Kleinionengehalt der zuströmenden Luft nicht abfiltriert wird, da dann eine zusätzliche Leitfähigkeit entsteht, c) bei plötzlichem Eindringen von geladenem Staub, weil dann Influenzladungen auf den Elektroden entstehen. Dieser Punkt ist zu beachten, weil Aerosole oft eine bei ihrer Erzeugung entstandene Ladung tragen. 5. The influx of dusty air into the ionization chamber is allowed do not interfere with the accumulation process or the ionization current to be measured. That would z. B. occur, a) with superposition of the speed of the small ions in electric field with the speed of an air flow, b) when the small ion content the inflowing air is not filtered off, because then an additional conductivity arises, c) when charged dust suddenly penetrates, because then influenza charges arise on the electrodes. This point should be noted because aerosols are often a carry the charge generated during their generation.
Ein erfindungsgemäßes Meßgerät erfüllt diese Bedingungen. A measuring device according to the invention fulfills these conditions.
Es besteht im wesentlichen aus einer lonisationskammer in Form eines Zylinder- oder Kugelkondensators in Verbindung mit einem Ionisationsstrommeßgerät. Im Kammervolumen wird eine homogene und konstante Ionisation erzeugt. Die Ionisierungsstärke ist so klein wie möglich, jedoch groß gegenüber den Schwankungen der natürlichen Ionisierung zu wählen. Da bei dieser lonisierungsart eine sehr geringe Zahl von Kleinionen beiderlei Vorzeichens entsteht, werden die oben unter 2 und 4 geschilderten Meßfehler weitgehend vermieden. Die unter 1 aufgeführte Rekombination von Kleinionen wird dadurch ebenfalls klein gehalten. Sie hängt jedoch außerdem von der Kammerspannung ab, welche so hoch zu wählen ist, daß gerade keine Rekombination, jedoch noch eine genügend große Anlagerung der Ionen an Staubpartikeln stattfinden kann. Diese beiden Forderungen schließen sich nicht aus, da bei geringer Ionisierungsstärke der Anlagerungseffekt den Rekombinationseffekt weit übersteigt. Die auf ihren Staubgehalt zu untersuchende Luft wird zweckmäßigerweise mittels einer Luftpumpe durch die lonisationskammer mit solcher Pumpgeschwindigkeit gesaugt, daß die geladenen Staubteilchen die Meßelektrode nicht erreichen. Die Luft soll dabei ohne Wirbelbildung und nicht zu rasch durch die Ionisationskammer hindurchströmen, denn die Strömungsgeschwindigkeit muß klein gegenüber der Wanderungsgeschwindigkeit der Kleinionen im elektrischen Feld der lonisationskammer sein. Die in der Luft stets vorhandenen Kleinionen werden bei Eintritt in die lonisationskammer elektrisch herausgefiltert. Die geschilderte Art der Luftströmung im Verein mit einem elektrischen Filter,-dessen Filtereffekt infolge der definierten Luftströmung bekannt ist, verhindert die oben unter 5 geschilderten Meßfehler. Der gemessene Kammerstrom wird durch die Bewegung nur einer Kleinionensorte (positiv bzw. negativ je nach Kammerspannungsvorzeichen) bestimmt. Die unter 3 geschilderte Forderung wird damit erfüllt. Durch Umpolen der Kammerspannung kann der Anlagerungseffekt der anderen Kleinionensorte gemessen werden. It essentially consists of an ionization chamber in the form of a Cylinder or spherical capacitor in connection with an ionization current meter. A homogeneous and constant ionization is generated in the chamber volume. The ionization strength is as small as possible, but large compared to the fluctuations in natural To choose ionization. Since this type of ionization has a very small number of Small ions with both signs are created, the ones described above under 2 and 4 become Measurement errors largely avoided. The recombination of small ions listed under 1 is also kept small as a result. However, it also depends on the chamber tension from which one is to be chosen so high that just no recombination, but still one sufficiently large accumulation of ions on dust particles can take place. These two Requirements are not mutually exclusive, since with a low ionization strength the accumulation effect far exceeds the recombination effect. The one to be examined for its dust content Air is expediently passed through the ionization chamber by means of an air pump sucked at such a pumping speed that the charged dust particles hit the measuring electrode not reach. The air should pass through without vortex formation and not too quickly flow through the ionization chamber, because the flow velocity must be small compared to the migration speed of the small ions in the electric field of the be ionization chamber. The small ions that are always present in the air are at Electrically filtered out entry into the ionization chamber. The described art the air flow in conjunction with an electrical filter, - its filtering effect as a result the defined air flow is known, prevents the above under 5 Measurement error. The measured chamber current is caused by the movement of only one species of small ions (positive or negative depending on the chamber voltage sign). The one described under 3 The requirement is thus met. The accumulation effect can be avoided by reversing the polarity of the chamber voltage of the other small ion species can be measured.
Die Messung erfolgt entweder durch Vergleich des Ionisationsstromes von staubfreier und staubhaltiger Kammer oder durch Differenzschaltung zweier formgleicher Ionisationskammern, deren eine staubfrei und deren andere staubhaltig ist. Dadurch erübrigt sich eine Bestimmung des Eichfaktors für den lonisations- strom. Um zur Vergleichs- bzw. Differenzmessung eine staubfreie Ionisationskammer zu erhalten, ist ein Deckel vorgesehen, mit welchem die Ionisationskammer nach Füllung mit staubfreier Luft luftdicht verschlossen werden kann. The measurement is carried out either by comparing the ionization current of dust-free and dust-containing chambers or by differential switching of two chambers of the same shape Ionization chambers, one of which is dust-free and the other of which is dusty. Through this there is no need to determine the calibration factor for the ionization current. To go to Comparative or differential measurement to obtain a dust-free ionization chamber, a cover is provided with which the ionization chamber can be filled with dust-free Can be air-tightly sealed.
Die Empfindlichkeit des Gerätes ist dem Volumen der Ionisationskammer proportional. Sie kann durch Variation der Kammerspannung innerhalb gewisser Grenzen verändert werden. The sensitivity of the device is the volume of the ionization chamber proportional. It can be achieved by varying the chamber tension within certain limits to be changed.
Zur Ionisation kann grundsätzlich die Strahlung jedes ß- oder ,-Präparates mit konstanter Ionisierung benutzt werden. Zur Erzeugung der geforderten homogenen und konstanten Ionisierung trägt man am besten eine strahlende Schicht auf die Innenwände der Ionisationskammer oder Teile derselben auf. In principle, radiation from any β or β preparation can be used for ionization with constant ionization can be used. To produce the required homogeneous and constant ionization, it is best to apply a radiant layer to the inner walls the ionization chamber or parts of it.
An das Ionisationsstrommeßgerät kann in bekannter Weise ein automatisches Registriergerät angeschlossen werden. In a known manner, an automatic Recording device can be connected.
Die Zeichnung zeigt das Prinzip des Geräts und ein Ausführungsbeispiel. The drawing shows the principle of the device and an exemplary embodiment.
Fig. 1 ist eine schematische Schaltskizze; Fig. 2 gibt einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der Ionisationskammer wieder. Fig. 1 is a schematic circuit diagram; Fig. 2 gives a section through the embodiment of the ionization chamber again.
Der Ionisationsstrom wird mit einem hochempfindlichen Meßgerät gemessen. Im Beispiel mißt ein hochempfindlicher Spannungsmesser a, etwa ein Schwingkondensatorelektrometer, den Spannungsabfall an einem hohen Ohmschen Widerstand b, über welchen der Ionisationsstrom der Ionisationskammer c zur Erde d abfließt. Eine Spannungsquelle e mit variabler, kommutierbarer und sehr konstanter Spannung erzeugt die Kammerspannung zwischen den Elektroden f und g der Ionisationskammer. Zwei auf verschiedenem Potential gehaltene, luftdurchlässige Gitter h und i, z. B. Drahtnetze od. dgl., stellen ein elektrisches Filter für Luftionen und geladene Kondensationskeime dar, sofern man letztere nicht mitmessen will. Die Filterspannung muß dem gewünschten Filtereffekt entsprechend gewählt werden. Ein Deckel k od. dgl. vermag die Ionisationskammer luftdicht abzuschließen. Eine strahlende Schicht I erzeugt die homogene und geringe Ionisation in der Ionisationskammer. Sofern nicht eine zweite, genau formgleiche Ionisationskammer, welche staubfrei ist, zur Differenzmessung verwendet wird, füllt man zur Messung die Ionisationskammer zuerst mit staubfreier Luft und verschließt sie dann luftdicht. Der hierbei gemessene Ionisationsstrom wird sodann verglichen mit dem bei geöffneter, staubhaltiger Luft zugänglicher Ionisationskammer gemessenem Ionisationsstrom. The ionization current is measured with a highly sensitive measuring device. In the example, a highly sensitive voltmeter a, such as an oscillating capacitor electrometer, measures the voltage drop across a high ohmic resistance b, over which the ionization current the ionization chamber c flows to earth d. A voltage source e with variable, commutable and very constant voltage generates the chamber voltage between the electrodes f and g of the ionization chamber. Two held at different potentials, air-permeable grids h and i, e.g. B. wire networks od. Like., Make an electrical Filters for air ions and charged condensation nuclei, provided the latter is not want to measure. The filter voltage must correspond to the desired filter effect to get voted. A cover k or the like is able to seal off the ionization chamber in an airtight manner. A radiating layer I produces the homogeneous and low ionization in the ionization chamber. Unless a second ionization chamber of exactly the same shape, which is dust-free is used for differential measurement, the ionization chamber is filled for measurement first with dust-free air and then seal it airtight. The measured here Ionization current is then compared with that when the air is open and dusty ionization current measured in the accessible ionization chamber.
Bei einer Ausführungsform der zylindrischen Ionisationskammer (Fig. 2) ist das Kammervolumen an eine Luftpumpe m angeschlossen, welche bei geöffnetem Deckel n Luft gleichmäßig, langsam und wirbelfrei durch die Ionisationskammer strömen läßt. In one embodiment of the cylindrical ionization chamber (Fig. 2) the chamber volume is connected to an air pump m which, when the Cover n Air flow evenly, slowly and without turbulence through the ionization chamber leaves.
Die ionisierende Strahlungsquelle ist eine Schicht I aus strahlendem Material. An der oberen Kammeröffnung sind drei gegeneinander isolierte, luftdurchlässige Gitter angebracht. deren zwei, o und p, das elektrische Filter bilden und deren drittes, q, auf dem Potential der Elektrode r gehalten wird. Dadurch wird der Filtereffekt von der Kammerspannung unabhängig.The ionizing radiation source is a layer I of radiating Material. At the upper chamber opening there are three air-permeable ones that are insulated from one another Grid attached. the two of which, o and p, form the electrical filter, and their third, q, is held at the potential of electrode r. This will create the filter effect independent of the chamber voltage.
Die mit dem Ionisationsstrommeßgerät verbundene Elektrode s ist gegen Erde durch hochwertige Isolationen t isoliert. Zur Vermeidung eines Feuchtigkeitsfilms auf den Isolationen wird deren Umgebung durch elektrische Heizungen u erwärmt. The electrode s connected to the ionization current meter is opposite Earth isolated by high quality insulation t. To avoid a film of moisture The surroundings of the insulation are warmed up by electrical heaters.
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES67936A DE1133921B (en) | 1960-04-05 | 1960-04-05 | Arrangement for the relative determination of the dust content of the air using an ionization chamber containing a radioactive preparation |
| CH397861A CH391330A (en) | 1960-04-05 | 1961-04-05 | Process for the continuous determination of the dust content of air and dust measuring device for carrying out the process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES67936A DE1133921B (en) | 1960-04-05 | 1960-04-05 | Arrangement for the relative determination of the dust content of the air using an ionization chamber containing a radioactive preparation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1133921B true DE1133921B (en) | 1962-07-26 |
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ID=7499927
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DES67936A Pending DE1133921B (en) | 1960-04-05 | 1960-04-05 | Arrangement for the relative determination of the dust content of the air using an ionization chamber containing a radioactive preparation |
Country Status (2)
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| CH (1) | CH391330A (en) |
| DE (1) | DE1133921B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0026052A1 (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-01 | National Research Development Corporation | Improvements in or relating to gas detecting apparatus |
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| CH195697A (en) * | 1937-03-05 | 1938-02-15 | Greinacher Heinrich Dr Prof | Electrical method for measuring the dust and smoke content of gases. |
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| DE1056008B (en) * | 1956-04-06 | 1959-04-23 | Phys Maurice E Nahmias Dr | Device for detecting smoke etc. |
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1960
- 1960-04-05 DE DES67936A patent/DE1133921B/en active Pending
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1961
- 1961-04-05 CH CH397861A patent/CH391330A/en unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH391330A (en) | 1965-04-30 |
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