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原文传递基于α放射源的小型离子收集式粉尘监测装置

专利名称：	基于α放射源的小型离子收集式粉尘监测装置
摘要：	本发明提供基于α放射源的小型离子收集式粉尘监测装置，包括传感系统，利用管状用于吸引空气并对空气中的粉尘含量进行测量，包括进气段和出气段，及位于中间的电场段，在电场段的轴心线上布置有阴极丝，圆周内侧壁上布置有吸收壁；测量系统，为所述阴极丝提供指定负压，同时测量所述阴极丝的负压变化量；数据处理系统，接收所述负压变化值，计算所述阴极丝输出的电压(感应电流)，得到测试场所粉尘浓度与感应电流的线性关系，进而得出当前测试场所的粉尘浓度值。本发明是将放射性同位素特性和离子收集式传感器技术有机结合，形成一种新型工作场所生产性粉尘监测传感系统，该传感系统具有非常高的灵敏度，1μm粒径粉尘测量下限约为0.1mg/m3。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	霸州市地海云天环保科技有限公司
发明人：	曹磊;王风娇;曹伯堂;曹洪伯;王金鹏;葛良;张炳玉;王明媚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910261543.1
公开号：	CN109991137A
代理机构：	北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	胡剑辉
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	065700 河北省廊坊市霸州市开发区永宁道118号
主权项：	1.基于α放射源的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，包括：传感系统，利用管状用于吸引空气并对空气中的粉尘含量进行测量，包括对进入的空气利用α放射源进行电离的进气段，排出空气的出气段，和一端与所述进气段连接另一端与出气段连接的电场段，在所述电场段的轴心线上布置有吸收正离子的阴极丝，圆周内侧壁上布置有吸收负电子的吸收壁；测量系统，为所述阴极丝提供指定负压，同时测量所述阴极丝的负压变化量；数据处理系统，接收所述负压变化值，并根据所述探测腔内荷电尘粒在电场力和所述抽气泵形成的空气曳力复合作用下向相反极性的电极运动量，计算所述阴极丝输出的电压(感应电流)，得到测试场所粉尘浓度与感应电流的线性关系，进而得出当前测试场所的粉尘浓度值。 2.根据权利要求1所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述电场段与所述进气段和所述出气段为活动螺纹连接，在所述电场段的两端口分别垂直安装有穿过圆心的固定杆，所述高压阴极丝的两端分别固定在两端的固定杆上。 3.根据权利要求2所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述壳体的两端分别为圆锥形的收缩结构。 4.根据权利要求2所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述进气段、电场段和出气段长度比为1：1：1，所述传感器的总重低于100g，所述壳体的体积为Ф1.0～5.0cm×5.0～15.0cm。 5.根据权利要求1所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述α放射源以阵列方式设置在所述壳体的进气段的内表面。 6.根据权利要求5所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述α放射源总活度为1×105～1×106Bq，所述阴极丝Ф为0.01～0.1mm的金属材质，所述阴极丝上加载的负高压为0～2260V，输出端连接有1～20G的电阻。 7.根据权利要求1所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述出气段的端口连接有抽气泵，所述抽气泵的抽取流量速度≤1L/min。 8.根据权利要求1所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述测量系统包括外接电压的初级绕组，与所述阴极丝连接的高级绕组，调节所述初级绕组输出至所述高级绕组电压的整流变压器，以及接收所述整流变压器输出的电压及所述阴极丝变化电压的测量绕组，所述测量绕组将测量的结果输送至所述数据处理系统。 9.根据权利要求1所述的小型离子收集式粉尘监测装置，其特征在于，所述阴极丝输出的电压算法如下：其中，Qe为电荷数，Q为电荷饱和值，M为倍增因子，N为带正电荷粉尘粒子数目，q为粉尘粒子的荷正电量；倍增因子的M的计算方式如下：其中，ΔU是进入电晕场的正离子相继2次碰撞中所获得的电场能量，k表示能产生倍增的最低外加电场强度E/Σn值，Σn为粉尘粒径、荷质比等有关参数而引入的常量，nc为粉尘浓度，mg/m3，ΔU和k值通过实验对某一特定分布带电粉尘测量的M和U关系曲线得到，U外加电压，a阴极丝半径，b收集极半径。
所属类别：	发明专利