Контроль качества сгорания топлива

Подобные газоанализаторы выпускают для диапазонов от 0÷1% до 0÷100% по объему анализируемого компонента с основ​ной погрешностью от ±2,5 до ±5% от верхнего предела изме​рения.

-

Рис. 10. Принципиальная схема оптико- акустического газоанализатора

Macс-спектрометрический метод

Сущность метода состоит в том, что ионизованные атомы и моле​кулы вещества разделяются по значениям отношения т/е (т — масса, е — заряд иона) и раздельно регистрируются. Из получен​ного масс-спектра определяются значения масс и концентраций компонентов в пробе АГС.

Mace-спектрометрический метод — один из важнейших и универсальных методов анализа состава, в котором использу​ется основная характеристика вещества — масса молекулы или атома.

Количественный масс-спектрометрический анализ основан на пропорциональности интенсивности всех линий масс-спектра каж​дого из веществ пробы АГС его парциальному давлению в об​ласти ионизации:

Ii,j=Kijpi(20)

где Ii,j — значение пика тока ионов i-й массы, образовавшихся в результате иони​зации данного компонента i пробы АГС; Kij—- коэффициент пропорциональ​ности, который определяется градуировкой масс-спектра по целевым компонентам; pi — парциальное давление j-того компонента пробы АГС в области ионизации.

Если в масс-спектре i-компонентной газовой смеси находится j-пиков ионного тока различных масс, то

(21)

т. е. имеем j уравнений с iнеизвестными и с i,j коэффициентами, которые определяются, как было сказано выше, градуировкой масс-спектрометра по каждому компоненту. Так как обычно число уравнений (j) больше числа компонентов (i) пробы АГС, то систе​ма уравнений может быть решена разными способами.

Масс-спектрометрический анализ газовых смесей (в том числе кислородсодержащих смесей) состоит из следующих последова​тельных операций (стадий): ввода пробы АГС в источник ионов; получения ионов из атомов или молекул пробы АГС и форми​рования их в пучок или пакет; разделения ионного пучка или па​кета по массам; улавливания и регистрации ионов — раздельного измерения интенсивности каждой составляющей ионного пучка; обработки результатов измерений.

Получение ионов из атомов и молекул пробы АГС — наиболее сложная стадия масс-спектрометрического анализа. Выбор спо​соба ионизации и конструкции источника ионов зависит от многих факторов, в том числе от агрегатного состояния исследуемого вещества, смеси веществ или материалов, а также от их физико-химических свойств, требуемой точности анализа и т. д.

При использовании масс-спектрометрии в газовом анализе применяют следующие способы ионизации пробы АГС : электронный удар, фотоионизацию, химическую ионизацию, ионизацию в пламени, полевую ионизацию, поверхностную ионизацию

Образующиеся в области ионизации ионы формируются опти​ческой системой источника в ионный пучок, или сгусток.

Полученные в источнике ионные пучки (сгустки) разделяются в электрических и магнитных полях или по времени пролета.

По способу разделения ионов масс-спектрометры делят на статические и динамические. В статических масс-спектрометрах используются постоянные или медленно изменяющиеся во времени электрические или магнитные поля. В динамических масс-спектро​метрах ионы с различными массами разделяются в пространстве либо по времени пролета, лишенном электрических и магнитных полей, либо с высокочастотными электрическими полями.

Следующая стадия масс-спектрометрического анализа — улавливание и регистрация ионов. Приемные устройства играют важную роль в собирании разделенного продукта и в значитель​ной степени определяют характеристики масс-спектрометра в целом.

По способу регистрации ионов масс-спектрометры делятся на масс-спектрографы, в которых одновременно регистрируются ионы всех или части компонентов пробы АГС фотографическим спосо​бом, и собственно на масс-спектрометры, в которых ионы регистри​руются последовательным измерением ионного тока различных компонентов пробы АГС.

Применение масс-спектрометров при анализе газовых смесей эффективно при анализе многокомпонентных газовых смесей, ког​да контроль ведется по нескольким компонентам.

Общее число определяемых компонентов может достигать 20 и более.

Основные параметры масс-спектрометров — диапазон масс определяемых компонентов и разрешающая способность, которую определяют отношением М/М (М — максимальное массовое число компонента, регистрируемого раздельно от другого компо​нента, массовое число которого отличается от максимального на M, равного единице).