Brevet FR2587122A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne les détecteurs de fuites d'halogènes et a notamment pour objet un élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour un détecteur de fuites d'halogènes dont le principe de fonctionnement est fondé sur la variation du courant d'émission des ions positifs depuis une surface de platine chauffée en présence d'halogènes. L'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle d'un détecteur de fuites d'halogènes peut être utilisé notamment dans la technique du vide et la technique frigorifique pour la localisation des fuites dans les systèmes à vide ou remplis de gaz. On connaît un élément sensible d'un capteur d'ionisation superficielle d'un détecteur de fuites d'halogènes, qui comporte, disposées coaxialement, une anode de platine en spirale et une cathode réalisée sous la forme d'un tronçon de fil en platine (cf., par exemple, brevet Etats-Unis n 3979625, classe 313-230, date de publication: 7 septembre 1976). L'anode de l'élément sensible est réalisée sous la forme d'une spirale chauffée sur toute sa longueur à une même température, la longueur de la cathode correspondant à la longueur de l'anode en spirale. L'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle fonctionne dans des conditions o l'anode en spirale est portée à une température de 900 à 1200 C, à laquelle se produit la décomposition des composés organiques halogénés utilisés en tant qu'échantillons, suivie de la formation de substances qui, étant adsorbées sur l'anode, provoquent la destruction de sa structure. Il en résulte une déstabilisation du fonctionnement du détecteur de fuites et une réduction de sa durée de service. On connaît également un élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halo- gènes, qui comporte, disposées coaxialement, une anode de platine en spirale et une cathode cylindrique (cf., par exemple, le livre "Technique des essais sous vide" de Lanis V.A., Lévin L.E., 1963, "GOSENERGOIZDAT", Moscou, p.174). Dans cet élément sensible de capteur d'ionisation superficielle, l'anode en spirale a, sur toute sa longueur,une même température, et la cathode est disposée tout le long de l'anode en spirale. Ledit élément sensible de capteur d'ionisation superficielle fonctionne lui aussi à des températures de 900 à 1200 C et sa structure se détériore avec le temps L'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle subit un "empoisonnement" et perd sa sensibilité, le rétablissement de celle-ci exigeant un chauffage prolongé de l'élément sensible à des températures plus élevées (1200 à 1400 C). Ceci provoque une réduction de la durée de service de l'élément sensible du capteur. Dans la présente description, on entent par "empoison- nement" de l'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle une brusque augmentation du courant de fond des ions positifs émis de la surface de l'anode en platine en l'absence de composés halogénés dans l'intervalle entre l'anode et la cathode, et en même temps, une diminution de la sensibilité du capteur d'ionisation superficielle vis-à-vis des composés halogé- nés,qui rend impossible la détection de ces composés lorsqu'ils apparaissent dans l'espace entre l'anode et la cathode. Afin de supprimer ledit "empoisonnement" de l'élément sensible du capteur, on doit faire passer à travers le capteur, pendant un temps prolongé (plusieurs heures et même plusieurs jours) et à des températures élevées (1200 à 1400 C), un gaz contenant de l'oxygène et débarrassé des composés halogénés. On s'est donc proposé de créer un élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halogènes, dont l'anode et la cathode seraient réalisées de façon à augmenter sa durée de service et sa stabilité de fonctionnement, par suite de la réduction de l'empoisonnement". Ce but est atteint du fait que l'élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halogènes, du type comportant, disposées coaxialement, une anode de platine en spirale et une cathode, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que l'anode de platine en spirale est réalisée sous la forme de deux tronçons reliés entre eux en série et ayant des températures différentes, le tronçon de l'anode en spirale dont la température est la plus élevée étant disposé près de l'orifice d'entrée du capteur d'ionisation superficielle, et la cathode étant disposée du côté du tronçon de l'anode en spirale dont la température est la moins élevée. Il est avantageux de munir l'élément sensible d'un isolateur thermique disposé à l'endroit de jonction des tronçons d'anode à températures différentes. Le tronçon d'anode en spirale dont la température - est la plus élevée peut être réalisé avec un pas de spirale plus petit que le tronçon d'anode en spirale dont la température est la moins élevée. Il est souhaitable que le tronçon d'anode en spirale dont la température est la plus élevée ait un diamètre de spirale plus petit que le tronçon d'anode en spirale dont la température est la moins élevée. Une telle exécution de l'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle du détecteur de fuites d'halogènes permet d'élever la stabilité et la reproductibilité des indications, de diminuer son "empoisonnement" et d'augmenter la durée de service dudit élément sensible. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halogènes, suivant l'invention (vue générale avec arrachement partiel); - la figure 2 représente une variante d'exécution de l'élément sensible conforme à l'invention (vue générale avec arrachement partiel); - la figure 3 représente un schéma de principe de branchement de l'élément sensible, représenté sur la figure 1, sur les sources d'alimentation. L'élément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halogènes, suivant l'invention, comporte, disposées coaxialement, une anode de platine en spirale I (figure 1) et une cathode cylindrique 2. L'anode en spirale 1, dans l'exemple décrit d'exécution de l'élément sensible, est disposée à l'intérieur de la cathode cylindrique 2. L'anode 1 est réalisée sour la forme de deux tronçons 3 et 4 reliés entre eux en série et ayant des températures différentes. Le tronçon 3 de l'anode en spirale 1 a une température supérieure à celle du tronçon 4. Le tronçon 3 de l'anode 1 est disposé à l'intérieur du capteur d'ionisation superficielle, près de l'orifice d'entrée 5 du corps 6 du capteur. La cathode 2 se trouve du côté du tronçon 4 de l'anode 1. Le capteur, comme d'ailleurs le détecteur de fuites d'halogènes, ne sont pas décrits en détail dans la présente description étant donné qu'ils ne font pas l'objet de l'invention. En tant que capteur d'ionisation superficielle et de détecteur de fuites d'halogènes, on peut utiliser tout type d'appareil connu aux spécialistes en la matière. Le tronçon 3 de l'anode en spirale 1 est réalisé avec un pas h1 moins grand que le tronçon 4 de l'anode 1, autrement dit h1C h2, o h2 est le pas de la spirale du tronçon 4 de l'anode 1. L'élément sensible est muni, suivant l'invention, d'un isolateur thermique 7 disposé dans la zone de jonction des tronçons 3 et 4 à températures diffé- rentes de l'anode 1. Dans l'exemple décrit d'exécution de l'élément sensible, l'isolateur thermique 7 est réalisé sous la forme d'une plaque céramique. Le mode,décrit ci-dessus, de réalisation de l'élément sensible est d'une utilisation avantageuse dans le cas o il faut varier la température du tronçon 3 de l'anode 1, ce qui est facile à réaliser en changeant le pas de la spirale h1 du tronçon 3 de l'anode 1. La variante d'exécution de l'élément sensible, représentée sur la figure 2, est identique à l'élément sensible représenté sur la figure 1, à l'exception du fait qu'une cathode en forme de tige 8 (figure 2) est disposée à l'intérieur d'anode de platine en spirale 1. Le tronçon 9 de l'anode en spirale 1 dont la température est la plus élevée a un diamètre d1 de spirale moins grand que le tronçon 10 d'anode en spirale 1 dont la température est la moins élevée, autrement dit d1 o d2 est le diamètre de la spirale du tronçon 10. L'anode en spirale 1 est enroulée sur un support 11 en diélectrique poreux, par exemple en Y -alumine, de façon que son tronçon 9 soit disposé près de l'orifice d'entrée 12 du corps 13 du capteur d'ionisation superficielle, la cathode 8 étant montée à l'intérieur de ce support 11 du côté du tronçon 10 de l'anode 1. L'isolateur thermique 7, dans cette variante d'exécution de l'élément sensible, est réalisé sous la forme d'un revêtement céramique 14. Cette variante d'exécution est de préférence utilisée dans le cas o le capteur d'ionisation superficielle du détecteur de fuites d'halogènes doit fonctionner dans des conditions de vibrations et de chocs. Sur les figures 1 et 2, les chiffres 15, 16, 17, 18, 19, 20 indiquent respectivement les bornes des cathodes 2, 8 et de l'anode 1. Sur la figure 3 est représenté un schéma de principe du branchement de l'élément sensible conforme à l'invention, représenté sur la figure 1, sur des sources d'alimentation 21 et 22. Les bornes 17 et 18 de l'anode 1 sont reliées à la source d'alimentation 21, et la borne 15 de la cathode 2 est reliée par l'intermédiaire d'un microampèremètre 23 à la source d'alimentation 22. Le schéma du branchement de l'élément sensible représenté sur la figure 2 n'est pas donné, étant donné qu'il est identique au schéma de la figure 3. Le principe de fonctionnement de l'élément sensible de capteur d'ionisation superficielle conforme à l'invention consiste en ce qui suit. Le gaz à analyser contenant les composés organiques halogénés, par exemple, le fréon, arrive à l'intérieur du corps 6 (figure 1) du capteur d'ionisation superficielle du détecteur de fuites d'halogènes à travers l'orifice d'entrée 5 suivant la flèche A. Le tronçon 3 de l'anode en spirale 1 est chauffé à.l'aide de la source d'alimentation 21 (figure 3) jusqu'à une température de 1000 à 1400 C, et le tronçon 4, jusqu'à une température de 500 à 700 C. La source d'alimentation 22 crée une différence de potentiel de 100 à 300 V entre l'anode 1 et la cathode 2. Lors du passage du gaz à analyser sur le tronçon 3 (figure 1) de l'anode 1 porté à une température de 1000 à 1400 C, les composés organiques halogénés se décomposent en gaz carbonique, eau et halogènes. Ensuite, lors du passage du gaz dans l'espace entre la cathode 2 et le tronçon 4 de l'anode 1, les halogènes provoquent une variation du courant d'ions positifs émis de la surface du tronçon 4 de l'anode de platine 1. Ces variations du courant d'émission sont enregistrées à l'aide d'un microampèremètre 23 (figure 3). A l'endroit de jonction des tronçons 3 et 4 (figure 1) de l'anode 1 est disposé l'isolateur thermique 7 qui empêche l'apparition d'un courant d'émission entre le tronçon 3 de l'anode 1 et la cathode 2. Le principe de fonctionnement de l'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle représenté sur la figure 2 est identique à celui de l'élément sensible représenté sur la figure 1. Comme la cathode 2 (figure 1) ou 8 (figure 2) est disposée du côté du tronçon 4 ou 10, respectivement, de l'anode en spirale 1, porté à une moindre température, l'ionisation superficielle a lieu exactement sur ce tronçon qui, aux températures de 500 à 700 C, ne modifie pratiquement pas la structure de la surface de ce tronçon de l'anode en spirale 1, ce qui augmente la stabilité des indications de l'élément sensible du capteur d'ionisation superficielle du détecteur de fuites d'halogènes, diminue son "empoisonnement" et prolonge la durée de service de l'élément sensible. Grâce au préchauffage des tronçons 3 et 9 de l'anode en spirale 1, ayant la température la plus élevée (1000 à 1400 C), il se produit une'décomposition plus complète des substances organiques halogénées ce qui assure une meilleure repro- ductivité des indications du détecteur de fuites d'halo- gènes muni de l'élément sensible faisant l'objet de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Elément sensible de capteur d'ionisation superficielle pour détecteur de fuites d'halogènes, du type comportant, disposées coaxialement; une anode de platine en spirale (1) et une cathode (2,8), caractérisé en ce que l'anode de platine en spirale (1) est réalisée sous la forme de deux tronçons (3, 4, 9, 10) reliés entre eux en série et ayant des températures différentes, le tronçon (3,9) d'anode en spirale (1) dont la température est la plus élevée étant disposé près de l'orifice d'entrée (5, 12) du capteur d'ionisation superficielle, et la cathode (2, 8) étant disposée côté du tronçon (4, 10) d'anode en spirale (1) dont la température est la moins élevée. 2. Elément sensible suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'un isolateur thermique (7) disposé à l'endroit de jonction des tronçons (3, 4, 9, 10) à températures différentes de l'anode en spirale (1). 3. Elément snesible suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tronçon (3) d'anode en spirale (1) dont la température est la plus élevée a un pas (hi) de spirale plus petit que celui du tronçon (4) d'anode en spirale (1) dont la teméprature est la moins élevée. 4. Elément sensible suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tronçon (9) d'anode en spirale (1) dont la température est la plus élevée a un diamètre (dl) de spirale moins grand que celui du tronçon (10) d'anode en spirale (1) dont la température est la moins élevée.