[其他]空气离子收集器

说明书

本实用新型属于静电分离和空气离子测量装置。

空气离子收集器一般采用电场收集气体中的离子，把离子电荷转化成电流。

已有的空气离子收集器有园筒式、平行板式等，平行极式空气离子收集器采用一级结构（即一对收集板和极化板）或二级结构（即二对收集板和极化板，但前、后级极化板没有分开）。其缺点是离子浓度测量范围小，分辨率低，迁移率测量范围窄。

美国DEV公司1983年生产的BECKETT型空气离子数及迁移率测定仪所采用的离子收集器为二级平行板式，有两对收集板和极化板，但前、后级极化板没有分开，实际上只有一个极化板。其离子浓度测量范围为0～6.7×10⁸个离子／cm³；分辨率约30个／cm³；迁移率测量范围为0.14，0.011，0.0036（cm²／V·Sec，三档）；抽气速率为38cm／Sec（一档）。

本实用新型提出一种扩大离子浓度测量范围和迁移率测量范围，提高分辨率，抽气速率为两档的二级平行板式空气离子收集器。

空气离子收集器由前、后级收集器、绝缘板、支撑板、风机等部分组成。前级收集器包括收集板（1）和极化板（2），后级收集器包括收集板（3）和极化板（4）。收集板和极化板采用多片极板结构，做成多片式互相交错、平行组装而成，分别通过绝缘板固定在与外壳相连的支撑板（6）上，支撑板的外面是屏蔽用的金属外壳，因此，增大了收集量，明显地提高了整机的灵敏度，改善了信噪比。前级收集器的极板较短，一般的长度可选择5～8（cm），用于收集小离子。后级收集器的极板较长，一般为30～50（cm），用于收集大、中离子。前、后级不但收集板分开，极化板也分开，它可以自由地对前、后级的极化板施加不同的极化电压。在测量小离子时，前级做为离子收集器；在测量大、中离子时，后级做为离子收集器，而前级当作小离子过滤器，预先将小离子滤除，以提高测量结果的精确度。

为了克服“边缘电场”的影响，前级的收集板（1）略微超前于极化板（2）。

前、后级极化板可分别加上不同的极化电压，以满足不同的测试需要；也可以通过外部控制电路联接在一起，使它们的极化电压变化一致。

风机（7）的抽气速率分为高、低两档，由外部电路控制，高速档用于测量空气本底值的小离子，低速档用于测量大、中离子，这样不仅可使得离子迁移率范围得到扩展，而且可以适应对取样空气流量有不同要求的测试项目。

把被测气体用抽气机抽入离子收集器，在离子收集器中利用收集板和极化板之间的极化电场收集离子所携带的电荷，用微电流计测量这些电荷所形成的电流，通过取样气体流量值和微电流计读数，可测得离子浓度值。改换极化电压的极性，即可改变测量的离子极性。改变极化电压大小、极板长度和抽气速率等参数，即可改变离子迁移率值。本实用新型由于采用前、后级收集器完全分开，即前、后级收集板分开，前、后级极化板也分开，以及两种抽气速率，从而增加了离子迁移率测量范围，提高了分辨率和测量精确度，并且兼顾了离子浓度不同取样量的要求，可测量空气离子的极性、浓度和迁移率等参数，配合相应的其它设备可获得离子浓度测量范围达1～1.999×10⁹（个／cm³），分辨率为1（个／cm³），离子迁移率测量范围可达3～0.001（cm²／V·Sec），可复盖大、中、小各种离子的检测，是空气离子研究和应用部门的一种较为精密和完善的检测手段。

图1为二级平行板式收集器结构图。

图2为多组极板结构图。

其中（1）为前级收集板，（2）为前级极化板，（3）为后级收集板，（4）为后级极化板，（5）为外壳，（6）为支撑板，（7）为风机。

实施例：采用如图2的多片式极板结构，交错、平行组装而成，收集板采用四片式，极化板采用五片式。前级收集板（1）和板化板（2）较短，选用6.5cm，后级收集板（3）和极化板（4）较长，选用30cm，前级收集板（1）略微超前于前级极化板（2）。离子收集器的入口到极板之间留有一段空间，距离为10cm。收集板和极化板分别通过绝缘板固定在与外壳（5）相连的支撑板（6）上。收集器的抽气由风机（7）控制，一般仪表风扇即可，抽气速率分为两档：200cm／S和35cm／S。极化电压选为0～±600V。