§ 7.7. Градуировка ионизационных газоанализаторов

В связи с различной эффективностью ионизации, возможным фракционированием компонентов смеси при напуске, появлением молекулярных осколков, многократной ионизацией, наличием ложных пиков, свойственных отдельным приборам, интенсивности линий в спектре могут не соответствовать парциальным давлениям газов в смеси.

Имея спектры чистых газов, можно по интенсивностям масс-спектра смеси определить состав и парциальные давления ее компонентов. Считая, что масс-спектр смеси образуется аддитивным наложением масс-спектров отдельных компонентов, можно составить систему линейных уравнений:

здесь I_j — интенсивность линии масс-спектра газовой смеси, соответствующая массовому числу j; I_ij — интенсивность линии масс-спектра i-газа, соответствующая массовому числу j; p_i — парциальное давление i-компонента смеси; п — число компонентов в смеси; K_ij— коэффициент чувствительности по i-газу для j-массового числа:

(К_г — коэффициент чувствительности по главной линии спектра; i — порядковый номер компонента смеси).

В расчетах используют относительные коэффициенты чувствительности (см. табл. 7.1) по главным линиям:

где К_о — коэффициент чувствительности по главной линии для опорного газа (обычно азот или аргон); величины С,- зависят только от типа газоанализатора, а К_о определяют индивидуально для каждого прибора.

Подставляя (7.11) и (7.12) в (7.10), получим

Система уравнений (7.13) не имеет решения, если /. Решением в последнем случае, который обычно встречается на практике, считаются значения парциальных давлений р„ для которых квадраты невязок уравнений (7.13) имеют минимальное значение.  

Для проведения газового анализа ионизационными приборами в диапазоне давлений 10⁵... 10^-1 Па используют схему понижения давления (рис. 7.9). Из баллона 1, заполненного исследуемой смесью газов, через капилляр U_i смесь газов поступает в камеру 2, откуда откачивается насосом 3 через трубопровод U₂. К камере 2 подключается газоанализатор, в который попадает смесь газов при давлении р₂> отличном от давления р_\. Если р_\^$>р₂ и проводимость трубопровода U₂ значительно меньше быстроты откачки насоса для всех газов, составляющих анализируемую смесь, то из условия равенства потоков, входящих и выходящих из камеры 2, U₁p₁— U₂p₂, откуда p₂=p_i0_i/U₂. Это соотношение не учитывает влияния адсорбционных процессов после напуска газа в камеру 2 и откачивающего действия анализатора на измеряемое давление.  

Отношение проводимостей U₂/U_i, а следовательно, и степень снижения давления p_i/р_г могут достигать значений 10³... 10⁶. При молекулярном режиме течения газа в трубопроводах отношение U_i/U₂ не зависит от давления и молекулярной массы газа, т. е. парциальное давление каждого компонента смеси в камере 2 пропорционально ее парциальному давлению в камере /. При этом процентный состав смеси в камере анализатора сохранится таким же, как и в исследуемом объеме.