[发明专利]防爆氦放电离子化检测器

说明书

技术领域

本发明是分析仪器、仪表中的又一核心部件，运用于国防、石油、化工、气体、焦炉煤气、钻井、矿山开采、环保、质检、煤矿、炼化、核能、航天、医用、沼气、冶炼、制氧、半导体、印染、焊接等质量分析、生产过程分析领域。

技术背景

当前在许多分析行业仪器、仪表中的检测器，采用的是非防爆壳体，未加阻火器，止回阀，不具有防爆功能，检测器处于工作的情况下，高压极头产生弧光，如果是在可燃爆炸气体中或现场，非常容易点燃可燃气体。当前许多检测器分析灵敏度都在ppm级，分析气体组份过于极限，远不能满足气体杂质的分析。本检测器克服了这一困难，检测限低至0.1ppb极,满足了工业、国防、科研技术性的需求。

发明内容

本发明实现了多方案多方法的灵活设计、运用；是防爆和非防爆行业的研发、实验、生产、质检、仪器、仪表中的防爆氦放电检测器。本检测器是分析仪器、仪表中的又一核心技术，广泛运用于色谱领域的传感器。一种完全达到国家防爆标准和国际防爆标准，可在各种防爆场合工作。检测器壳体具有隔爆的功能。检测器入口有止回阀，目的就是检测器腔体的气压突然变高大于气体入口的压力时，止回阀立即阻断气流通过，这样就形成了只能进气不会倒流的功能实现防爆。分析气体或吹扫气体氦进入检测器石英腔体与带电的高压极头共同作用下，产生电离区，离子与离子的碰撞产生一束电晕闪发弧光形成离子、光子，离子、光子在高电位的物理现象中高速运动下产生能量，离子与离子高速撞击的运动过程中生成电流发出电波，经收集区的收集极收集产生电流信号或电压信号。

氦气有流入检测器，就有流出的道理，氦气与带有杂质的被测气体在电离区被离化后，经离子化撞击后流入阻火器失去能量，经过流量传感器，对气流通过的流量进行实时监测，这样可以保证气体流量在分析过程中是否保持在同一条件下，此次分析结果达到更加准确效果、更加科学。检测器的腔体本身体积小，方案中有设计了一路吹扫气，加快石英腔体的死角吹扫，目的就是在检测器腔体内形成微正压和产生更多的离子，这样就具有正压吹扫功能，还有腔体形成更多稳定的电离子。

本检测器在密闭的的条件下，在高温400℃时、10Mpa的气压下，泄漏小于0.001mL每天,100个工作日无变形；本检测器标准参考：《化工用在线气相色谱仪》HG/T4095-2009、GB 3836.1-2000 /GB 3836.1-2010爆炸气体环境用电气设备 第一部分：通用要求、GB 3836.5-2004 爆炸气体环境用电气设备 第五部分：正压外壳型“P”、GB 9669.1-1998 工业产品说明书 总则。GB/T 11606 分析仪器试验方法而设计。

技术原理

本检测器它的原理就是在完全密闭的情况下，同时在高绝缘高抗阻检测器体内，由（1）吹扫气氦通过（2）止回阀经入或者是（17）分析气直接进入石英腔到达（30）放电区后。当（24）高压极头与（11）激化极头都带有高压电的情况下，放电极（极头或极管）的电压要大于400伏高压、激化极电压不能等于0伏，同时氦气的浓度纯度值要大于一定值的前提下，此时放电区两级才会产生（30）电离区。在高电压的两极作用下，产生一束高能量的电晕形成弧光、辉光同时产生光子、电子、离子。在高电压的电场中高速运动产生（20）电离区紧附着在石英腔体中。

当氦气通过电离区大量氦原子被激化,被激化的氦原子与电子碰撞产生氦离子稳定的直流脉冲成为亚稳态。收集极喷口喷出的氦气或带有杂质的气体再次被激化生成正负电荷，在电离区中被离子化产生高速运动、撞击生成能量，在这一释放能量的过程中所产生电流或电压成为信号。

当被分析的气体杂质经氦气的带动，进入检测器电离区电离、被激化，纯净的氦气产生的氦原子具有高能量,如果带有分离的杂质分子或原子带进电离区发生非弹性碰撞或加速碰撞，使得氦原子的能量减弱或增强，此时在放电区的激化极上加一适当电压，被电离的原子形成电荷有序的进入（31）收集区被（14）喷嘴收集极传递出来。由（28）采集器、记录仪或其它设备记录下来形成电波信号。被电离的杂质原子、分子,可以得到与标样浓度成正比或成反比的电流、电压信号。经电路处理后得到一幅完整的电波信号，这就成为了被测杂质含量值的波峰波谷谱图。

本检测器分析杂质的含量产生的电波信号与标准样品气成正比或反比，检测器的线性越宽检测的灵敏度就越高，检测限就越低。高压电源、激化电源在条件一定的情况下，氦气的纯度是决定检测器核定定量的基础，是提供分析杂质含量的零界点的主要依据。