光电离检测器制造技术

一种光电离检测器，包括外壳、外壳内的电触点、以及外壳内可简便拆卸和替换的光电离室。该光电离室包括可涂覆有较薄材料层的阴电极和阳电极。光电离室以及相关联的阴电极和阳电极可作为一个单元从外壳内拆卸。不管该光电离室围绕轴如何定向，电离室在置于外壳内时都可与触点电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及光电离检测器，尤其涉及用于光电离检测器的电离室，以及光电离检测器的使用方法。
技术介绍
若干光电离检测器在例如美国专利No.4,013,913、4,398,152、5,561,344、6,225,633和6,646,444、以及德国专利DE 19535216 C1中描述。在典型的光电离检测器(PID)中，微型气体放电灯用于产生高能真空紫外线(VUV)光子。在一种方法中，较大的高频电压施加在与灯泡相邻的电极之间，以便于在灯泡内密封的气体中引发电离、激发和光电发射过程。一些所产生的VUV光子穿过灯中的VUV透射窗以照亮导入气体样本的电偏置电离室内的相邻空间。取决于采样气体中各个个体的电离电势和VUV辐射的最大光子能量，一些导入电离室的气体分子因而可光电离并可被检测。例如在美国专利5,773,833中描述无电极(即没有内部电极)的、微型PID气体放电灯。通常，PID的电离室用在PID传感器内整体构成的外壳构建，并且至少一对间隔相近的电极定位于电离室内。要分析的气体通过至少一个气体入口导入该室，并通过至少一个气体出口离开该室。灯的窗口被放置成当所采样的气体分子向电离室电极之间的空间移动、或在其内移动时，用VUV光子照射它们。施加在这些电极之间的电压在其间隙上产生高电场，该高电场迫使因光电离过程产生的离子和电子分别向较低或较高电势的电极移动。通常，静电计电路被用来测量流向阴电极的离子电流。从而检测可光电离分子在所采样气体中的出现。特定PID设计对各种可电离化合物的敏感性可相对于其对标准化合物的校准敏感性来确定。手持式PID设备用来检测易失性有机化合物(VOC)的跟踪水平(trace level)是该技术的一种特别重要的应用。众所周知的是，水蒸气在气流中的出现(如由相对湿度所量化的)可改变PID的敏感性和背景信号水平。已研发了各种技术来降低或校正该效应。例如，授让给Mine Safety Appliances Company的美国专利No.4,778,998描述了一种PID，其中湿度传感器、温度传感器和微型计算机(微处理器)被用来应用预定的校正系数，以补偿PID对相对湿度的交叉敏感性。当PID灯被操作成使其窗口暴露，以在环境空气的样本中跟踪碳氢化合物和有机金属-硅树脂化合物时，该窗口表面易于变得更加受由这些空气中化合物的光电离产物构成的表面薄膜污染。这使得有效的灯输出强度随着操作时间而缓慢地减小。因而PID仪器的典型保养过程需要在敏感性下降到某一水平时移去灯，并手动地清洗窗口。当前类型的PID仪器具有若干实质性缺点。例如，美国专利No.5,773,833和6,225,633公开了PID的多层电离室，它们由多层机械加工PTFE和不锈钢制成，从而使得电离室的制造相对困难和昂贵。在那些设计中，多层电离室由金属销固定在一起。这些金属销还用作电离室的电触点，并将传感器电离室可拆卸地连接到仪器的其它部分。类似于美国专利No.5,773,833和6,225,633中所述的电离室在可在例如从加州Sunnyvale的RAE Systems，Inc.购得的TOXIRAE PLUS和MULTIRAEPLUS仪器中发现。此外，随着操作时间的延续，电离室内的电极因上述过程被污染，从而导致泄漏电流和不准确的测量。要打开电离室并去除该污染物来修理或恢复电离室是相当困难和相对昂贵的。例如，如在TOXIRAE PLUS传感器的操作手册中所述，其传感器电离室可从仪器中轻轻拆下以便清洗，并且该电离室要在甲醇浴中清洗(强烈推荐超声浴)。在清洗之后，可将传感器电离室重新连接到仪器的其它部分。对于TOXIRAE PLUS和MULTIRAE PLUS传感器电离室，需要传感器电离室与仪器其它部分中的专用销触点底座精确对准。作为手动清洗的替代方法，强浓度的臭氧被认为可一定程度地从这些表面中松动或去除有机沉积物。描述了用于自动清除电离室和VUV灯窗口的方案，它们依靠在暴露于含氧气氛期间操作VUV灯来产生臭氧。参见例如美国专利No.6,313,638。然而，这些自动清除方案也呈现了缺点，如下所述。取决于必须透射的最小波长，只有少量的诸如CaF2、BaF2、MgF2或LiF的晶体材料可用作PID灯的VUV窗口。这些VUV窗口材料的透射在约140纳米以下急剧减小。最短波长的透射由LiF光学材料提供，但LiF的透射因为暴露于VUV辐射中在晶体中形成色中心(“日晒”)而随时间退化。实际上，可从加州Sunnyvale的RAE Systems，Inc.购得的微型LiF窗PID气体放电灯的产品规格指示该灯受限于少于几百小时的工作寿命。在美国专利No.6,255,633中描述了一可选方法，用于产生对VUV灯窗口、以及PID设备中电离室的内部表面的自动清洗动作。这需要停止电离室中的气流，并操作VUV灯以在静态样本中产生更高浓度的臭氧。然而，对于具有LiF窗的灯，该方法加剧了LiF材料因为由于VUV辐射的色中心形成的退化，并且重复的自动清洗循环将对使其有限工作寿命大打折扣。这种可用工作寿命对于任何类型的通过类似于美国专利No.6,255,633的方法自动清洗的VUV灯会降低更多。出于以上原因，需要开发经改进的光电离检测器、在光电离检测器中使用的电离室、以及使用和装配光电离检测器的方法。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供了一种光电离检测器，包括外壳、外壳内的电触点、以及外壳内的光电离室。该光电离室包括阴电极和阳电极。光电离室及相关联阴电极和阳电极可作为一个单元从外壳内拆卸出来。不管光电离室围绕其轴如何定向，该光电离室在外壳内时都与触点电接触。光电离检测器最好还包括将VUV能量传送到光电离室内的灯。在一实施例中，阴电极的吸引正电荷反应产物的一侧涂覆有一层非导电材料。该层非导电材料使碰撞在该层上的正电荷反应产物的至少一部分能够检测到。阴电极上的非导电材料层也可以是吸收VUV的。阳电极的排斥正电荷反应产物的一侧也可以或可选择地涂覆一层非导电材料。再一次，阳电极上的材料层也可以是吸收VUV的。较佳地，阴电极和/或阳电极上的这些材料层在电极的涂覆区域上通常是厚度均匀的。在另一实施例中，光电离室外壳包括与阴电极电连接的第一外壳元件。该第一外壳元件的至少一部分表面形成第一电触点。该外壳还包括与阳电极电连接的第二外壳元件。该第二外壳元件的至少一部分表面形成第二电触点。第一外壳元件可完全由导电材料制成。类似地，第二外壳元件可完全由导电材料制成。第一外壳元件和第二外壳元件例如可与绝缘连接器机械连接。这种连接器在形状上是环形的。在一实施例中，第一外壳元件和第二外壳元件经由卷边(crimping)与环形绝缘连接器机械连接。另一方面，本专利技术提供了一种在检测器外壳内使用的光电离室，它包括阴电极和与该阴电极有一间距的阳电极。该光电离室还包括第一外壳元件，其中该第一外壳元件的至少一部分表面形成与阴电极电连接的第一电触点。该光电离室还包括第二外壳元件，其中该第二外壳元件的至少一部分表面形成与阳电极电连接的第二电触点。该第二电触点与第一电触点电绝缘。光电离室可从检测器的外壳中拆卸出来。第一外壳元件和第二外壳元件可机械连接到单一连接器中。第一外壳元件可由导电材料制成。类似地，第二外壳元件可由导电材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电离检测器，包括：外壳；所述外壳内的电触点；所述外壳内的光电离室，所述光电离室包括阴电极和阳电极，所述光电离室及相关联的阴电极和阳电极可作为一个单元从外壳内拆卸出来，不管所述光电离室围绕其轴如何旋转定向，所述光 电离室在置于外壳内时都与所述电触点电接触；以及将ＶＵＶ光子传送到所述光电离室内的灯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK哈弗斯蒂克，DE布鲁斯，MB舒曼，MF老扎内拉，JG豪尔，JB米勒，
申请(专利权)人：矿井安全装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]