[实用新型]多气体浓度定性定量测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于气体浓度测量设备领域，具体涉及一种多气体浓度定性定量测量装置。

背景技术

目前单元素气体分子如O₂、N₂、Ar、H₂、He、Ne等在具体应用中需要详细掌握其具体浓度，以便操作人员能根据该浓度进行各种试验、运用等。然而，目前的单元素气体分子的浓度测量存在各种缺陷：

1、O₂的测量方法主要有电化学式、磁力机械式等，其中，电化学式由于是消耗性性测量，该种测量方法所使用的设备工作寿命一般都比较短，一般都不超过两年，尤其是对于微量的O₂测量和高纯度的O₂测量，有的还没有正式运行就已经损坏；而磁力机械式一般只能测量高浓度O₂，对于低浓度的O₂基本不能准确测量。

2、Ar和H₂主要依靠热导率不同来进行测量，缺点是不能进行低浓度的测量。

3、N₂主要采用电致等离子体和放射源等离子体发射光谱法进行测量，但仅限于高纯氩气中的低浓度杂质N₂的测量，适用客体范围窄。

4、He、Ne等气体可以通过质谱仪测量，但质谱仪是一种大型、复杂、昂贵且维护难度非常大的仪器，成本高。

5、色谱法能够同时测量多种气体浓度，但是色谱柱复杂，温度控制复杂，同时，色谱法不能进行连续测量，只能间断采样测量，并且测量时需要昂贵的高纯气体作为载体。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型旨在提供一种结构简单，成本低的多气体浓度定性定量测量装置，可实现对多种单元素气体浓度的连续测量，从低浓度到高浓度的气体体积浓度测量，工作寿命长，测量精度高。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案：一种多气体浓度定性定量测量装置，其包括两相互平行的介质阻挡放电层，在该两介质阻挡放电层相互背离的表面上分别设一相对且平行的电极，其中一电极连接介质阻挡放电电源，另一电极接地；在所述两电极相对的介质阻挡放电层之间区域上正对有一光谱仪，该光谱仪连接一数据处理器。

进一步的，所述两相互平行的介质阻挡放电层为一具有进气口和出气口的气室的相对侧壁，所述两平行的电极设于该气室相对侧壁的外表面上。

所述光谱仪通过与之连接的光纤正对所述两电极相对的介质阻挡放电层之间区域；所述电极分别通过电缆与所述介质阻挡放电电源和地连接；所述数据处理器通过信号电缆与所述光谱仪相连接。

所述气室的制造材料由含铁量小于等于0.005%的高纯石英制成；所述介质阻挡放电电源为高频率正弦波电源。

本实用新型的工作原理：在正常情况下组成物质的原子是处于稳定状态的，即物质的基态，此时其能量是最低的。但当原子受到外界能量如电能、热能或光能等作用时，原子的外层电子就从基态跃迁到更高能级上，即激发态，处于激发态的原子很不稳定，约8^-10s后，原子即恢复到正常状态，会跃迁回基态或其它较低的能级，在电子从离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道过程中，会释放出多余的能量，这多余的能量以光的形式辐射出来，产生发射光谱，又由于原子内的电子轨道是不连续的，量子化的，故得到的光谱是线光谱。同时组成物质的各种元素的原子结构不同，其产生的光谱也就不同，即是每一种元素的原子都有自己特有的特征光谱线。

在一定条件下，特征光谱线的强弱与其被测元素的含量有关，这样通过测量元素特征光谱线的强度，就可以检定元素的含量。

通过在两电极之间设置不导电的介质阻挡层，使得该介质阻挡层之间的待测气体在大气压下发生原子发射光谱，并通过介质阻挡层使整个电极范围内具有均匀放电，使放电能量稳定。由数据处理器分析发射光谱即可定性定量计算出待测气体中各单元素气体的体积浓度。

由于电极使介质阻挡层之间区域的所有待测气体发生发射光谱，使得本装置可实现对多种单元素气体浓度的连续测量；同时可实现从低浓度到高浓度的气体体积含量的测量；本实用新型结构简单，使用方便，制造成本低，且工作寿命长，可直接在大气压下运行，运行时气体之间无相互干扰，测量精度高。

附图说明