Brevet FR2716972A1 — publié le 19950908

NOUVEAU SYSTEME D'INTRODUCTION DE GAZ DANS UN APPAREIL D'ANALYSE A BASSE PRESSION Généralement, I'introduction d'un mélange gazeux dans un système d'analyse (spectromètre de masse par exemple) se fait par l'intermédiaire d'un tube capillaire. Cette méthode qui permet de limiter le débit à des valeurs acceptables présente toutefois de graves inconvénients. D'une part, en raison de la très faible conductance du capillaire, les temps de réponse et de récupération sont longs. D'autre part, les débits sont mal définis (phénomènes de condensation, d'obstruction, etc.). La nouvelle invention permet d'éviter ces défauts. Le principe est le suivant le gaz est introduit à une pression connue , (le plus souvent, ia pression atmosphérique) dans un petit volume vX bien défini, de l'ordre de quelques mm . On détend en suite le gaz dans un volumeV beaucoup plus grand, ce qui abaisse la pression dans le rapportV. Un piston plongeur prélève alors un petit volume v du gaz et le un petiot à du gaz et le transfère à travers une conductance normale dans l'appareil d'analyse. La quantité de gaz introduite est égale, au choix des unités près, à F 12 et peut être exactement ajustée par un choix convenable des paramètres v,,V. La méthode permet donc des analyses quantitatives. D'autre part, en raison de l'élimination de conductances faibles, les temps de réponse et de relaxation sont très courts. Pour mieux faire comprendre l'invention, un mode de réalisation simple est décrit ci-après (fig. 1). Le système est constitué par deux cavités cylindriques (a) et (b), réunies par une troisième cavité (c) de diamètre inférieur : cette cavité est obturée par un cylindre coulissant (d) muni à ses extrémités de soupapes (d) et (d3. La tolérance entre (c) et (d) crée le volume libre VL. Un deuxième cylindre coulissant (e) obture la cavité (a) tout en laissant libre, complètement enfoncé, un petit volume v4 . Le cylindre (e) est solidaire d'un manchon coulissant (f), muni d'une canalisation souple pour l'introduction du gaz. La cavité (b) est obturée par une rondelle de fer doux (g), munie d'une canalisation (h) qui assure le transert du gaz entre (b) et le système d'analyse. Deux petis aimants permanents (i) et t) d'aimantation opposée complètent le dispositif. (i) est solidaire de la soupape (d.) et 0) est fixé à l'extrémité du manchon (f), face à une deuxième rondelle de fer doux (k), solidaire de la canalisation (h). Le fonctionnement est le suivant A - Manchon (f) complètement enfoncé : la cavité (a) est réduite au volume v qui se remplit du gaz à analyser, à la pression PO, grâce à la tolérance entre le cylindre (e) et (a). La soupape (d,) est plaquée fermement par le gradient de pression et les forces magnétiques entre (i) (g) et t) (k). B - Manchon (f) complètement dégagé : la cavité (a) prend le volumeVet la pression du gaz introduit passe de PO à PO g . En même temps, l'aimant (j) devient prédominant et aimante en sens inverse la rondelle (g) : l'aimant (i) et le cylindre (d) sont repoussés, libérant la communication entre (a) et (c). Le volume se remplit du gaz à la pression 1 vr v C - Manchon (f) de nouveau complètement enfoncé : le gaz introduit dans (v, s'écoule dans l'analyseur grâce à la tolérance entre (c) et (d). Si le volume libre de l'analyseur est; la pression finale P du gaz introduit est donnée par 3 Exemple numérique en mm . V v-l to3 V1~1 VS,Y1 gVX to 10 On a P = P0.i0 # Pour P = 1 bar, P = 10 millibars, ce qui est une pression ben o adaptée au fonctionnement d'un spectromètre de masse par exemple. Remarques: 1 - La durée des phases A et C n'est pas limitée. Elle doit être suffisament longue pour permettre le remplissage de v dans la phase A et l'écoulement vers l'analyseur dans la phase C. Par contre, la phase B doit être brève pour éviter une remontée de pression dans le volume V. 2 - Le mouvement de (f) peut être obtenu manuellement ou à l'aide de nombreux dispositifs électromagnétiques bien connus. 3 - Le petit volume v2 est constitué par la tolérance entre (c) et (d). II peut aussi être constitué par une cavité percée dans (d). 4 - Pour purger le système avant l'analyse on alterne plusieurs fois les phases A et B en limitant la course du manchon (f) de façon à ce que la soupape (dd) reste plaquée. REVENDICATIONS 1 - Système mécanique d'introduction de gaz dans un analyseur fonctionnant à basse pression, caractérisé par le fait: que le gaz est introduit à une pression PO, généralement égale ou supérieure à la pression atmosphérique, dans le volume résiduel (vi) d'une cavité cylindrique (a), obturée par un piston coulissant (e), à travers la tolérance entre (a) et (e). Le déplacement de ce piston permet de détendre le gaz introduit dans (v,), dans un volume beaucoup plus grand V, ce qui réduit la pression PO à la valeur Po v v que la cavité (a) est reliée à l'analyseur par une canalisation (c) obturée par un piston plongeur (d) muni de deux soupapes (d et (dol). (Ces soupapes ne permettent qu'une communication altemée de (c) avec (a) ou l'analyseur). Après déplacement du piston (e) et réduction de la pression à la valeur ev un aller-retour du piston plongeur (d) prélève dans (a) un volume (s), génere par une cavité dans (d) et le transfère dans l'analyseur, de volume VO, à travers la tolérance entre (c) et (d). La pression finale du gaz introduit est réduite à 2 - Système mécanique d'introduction de gaz suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la détente du volume v à Vet le mouvement du piston plongeur pour le prélèvement et le transfen du gaz sont commandés dans la séquence voulue par un même mécanisme. 3 - Système mécanique d'introduction 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il est constitué par deux cavités cylindriques (a) et (b) réunies par une troisième cavité (c) de diamètre inférieur, obturée par un cylindre coulissant (d) muni à ses extrémités de soupapes (d1) et (d). Un petit volume libre v est ménagé entre (c) et (d). Un deuxième cylindre coulissant (e) obture la cavité (a) tout en laissant libre, complètement enfoncé, un petit volume v . Le cylindre (e) est solidaire d'un manchon coulissant (f) muni d'une canalisation souple pour l'introduction du gaz. La cavité (b) est obturée par une rondelle de fer doux (g) munie d'une canalisation (h) qui assure le transfert du gaz dans le système d'analyse. Deux petits aimants permanents (i) et (j) d'aimantation opposée complètent le dispositif. (i) est solidaire de la soupape (d3 et (j) est fixé à l'extrémité du manchon (f), face à une deuxième rondelle de fer doux (k) solidaire de la canalisation (h) (voir fig. 1).