Устройство для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе (его варианты)

1 Устройство относится к ядерной физике и технике и может быть использовано при создании детекторов для контроля ионизации окружающей среды. Известно устройство - ионизационная камера, в которой измеряется образуемый ионами ток насыщения, содержащийся в прокачиваемом через камеру воздухе (Физический энциклопедический словарь т.2, с. 248, "Советская энциклопедия" М. 1962 г.). Наиболее близким техническим решением(прототип) является цилиндрическая ионизационная камера с внутренним и внешним электродами, воздуходувкой и элекронной схемой, измеряющей ионизационный ток. (Таммет Х.Ф. Уч. записки Тартусского Гос. университета,Тарту, в. 136, с.103-110, 1962). Недостатком аналога и прототипа является то, что они не позволяют измерять число ионов,а только суммарный ионизационный ток, обусловленный движением большого числа ионов различной массы к электродам камеры. Это не позволяет решить основную задачу: определить раздельно число легких, средних и тяжелых ионов, действие которых на организм человека совершенно различно. Целью изобретения является раздельное определение числа ионов различной массы в атмосферном воздухе. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе, содержащем конденсатор с проводящим нитевидным внутренним и цилиндрическим внешним электродами, воздуходувку, регулируемый источник напряжения и электронную схему, внешний цилиндрический электрод конденсатора выполнен в виде n+1 изолированных друг от друга цилиндров, гдеn1, по оси которых размещен общий внутренний электрод конденсатора, при этом каждый цилиндр имеет свой независимый регулируемый источник напряжения и свою электронную схему регистрации импульсов, включающую усилитель и регистратор числа электрических импульсов. Кроме того, в устройстве для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе внутренний электрод выполнен из n+1, где n1,проводящих нитей, каждая из которых имеет свой регулируемый источник напряжения и включена в свою электронную схему, содержащую усилитель и регистратор числа электрических импульсов. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе. На фиг. 2 - вариант выполнения устройства для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе. Данное устройство состоит из детектора,выполненного в виде конденсатора, например с 2 двумя внешними цилиндрическими электродами 1 и 2 и проводящим нитевидным внутренним электродом 3, воздуходувки 4 и электронных схем 5 и 6 регистрации импульсов. На внешние электроды 1 и 2 подается высокое напряжение от независимых регулируемых источников напряжения 7 и 8. Электронная схема 5 измеряет число ионов в первом цилиндре 1, который одновременно служит электростатическим фильтром для второго цилиндра 2,электронная схема 6 регистрирует число ионов большей массы, прошедших через первый цилиндр 1. Цилиндры помещены в общий корпус 9,соединенный с воздуходувкой 4, стрелки показывают направление потока атмосферного воздуха. Вариант выполнения устройства для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе состоит также из детектора, выполненного в виде конденсатора, внутренний электрод которого выполнен, например, из двух электрически изолированных друг от друга проводящих нитей 3, каждая из которых включена в свою электронную схему (на чертеже не показано),измеряющую число ионов данной массы. В этом случае устройство позволяет при измерении концентрации ионов в воздухе использовать только один внешний цилиндрический электрод 1, что упрощает конструкцию устройства. За счет выполнения детектора в виде цилиндрического конденсатора, в котором вблизи нити создают напряженность электрического поля, достаточную для ионизации молекул воздуха электронным ударом, создании электронных лавин и регистрации электрического импульса, данное устройство позволяет измерить в конечном итоге количество ионов в воздухе. Принцип действия данного устройства заключается в следующем. При продувке воздуха через устройство электронные схемы 5 и 6, подключенные к соответствующим цилиндрам 1 и 2(нитям 3), регистрируют ионы определенной массы, причем каждый из цилиндров 1 и 2 является электростатическим фильтром для следущего за ним по ходу движения воздуха. В атмосферном воздухе присутствуют ионы различной массы. Различная масса ионов обуславливает различную их подвижность: чем больше масса, тем меньше скорость перемещения иона в электрическом поле. Ионы атмосферного воздуха, прокачиваемого через цилиндры 1 и 2, попадают в электрическое поле. При этом положительные ионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду, а отрицательные ионы - к положительно заряженному электроду. Попадая на внутренний электрод - нить 3, ионы нейтрализуются и не проходят в следующий (по потоку воздуха) цилиндр. В первую очередь попадают на нить 3 и нейтрализуются легкие ионы, как наиболее подвижные. По мере увеличения на 3 пряжения между электродами первого цилиндра на его внутреннем электроде будут нейтрализоваться и не проходить в следующий цилиндр ионы с большей массой. Таким образом, изменяя напряжение между электродами первого цилиндра можно измерять спектр масс с помощью электронной схемы второго цилиндра. При этом электронная схема второго цилиндра регистрирует попадающие в него ионы всех масс. Для регистрации положительных ионов на внутренний электрод подается отрицательный потенциал: для регистрации отрицательных ионов - положительный потенциал. Определяя число ионов, измеренное за определенный промежуток времени, и объем воздуха, прошедшего через детектор, определяют концентрацию ионов данного знака в воздухе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе, содержащее детектор, выполненный в виде конденсатора с проводящим нитевидным внутренним и цилиндрическим внешним электродами, воздуходувку, регулируемый источник напряжения и элек 4 тронную схему, отличающееся тем, что внешний цилиндрический электрод конденсатора выполнен в виде n+1 изолированных друг от друга и установленных последовательно цилиндров, где n1, по оси которых размещен общий внутренний электрод конденсатора, при этом каждый цилиндр имеет свой независимый регулируемый источник напряжения и свою электронную схему, включающую усилитель и регистратор числа электрических импульсов. 2. Устройство для измерения концентрации ионов в атмосферном воздухе, содержащее детектор, выполненный в виде конденсатора с проводящим нитевидным внутренним и цилиндрическим внешним электродами, воздуходувку, регулируемый источник напряжения и электронную схему, отличающееся тем, что внутренний электрод выполнен из n+1, где n1, проводящих нитей в виде последовательно расположенных отрезков, каждая из которых имеет свой регулируемый источник напряжения и включена в свою электронную схему, содержащую усилитель и регистратор числа электрических импульсов.