СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСНЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
METHOD OF DETERMINING IMPURITY GAS IN ATMOSPHERIC AIR

Изобретение относится к способам измерения концентрации примесных газов (например, аммиака) в атмосферном воздухе и может быть использовано в системах контроля за состоянием окружающей среды.
Известны способы определения концентрации газа путем селективного поглощения электромагнитного излучения с целью обнаружения определенного газа в составе газовой смеси (Заявка на изобретение RU 2007143848 А; МПК С01 №21/35; 2007 г. Заявка на изобретение RU 2001114303 А; МПК G01 №1/00; 2003 г.).
Реализация этих способов связана с использованием устройств, обеспечивающих селективное выделение линии поглощения подлежащих определению газов, а также необходимого увеличения длины пути светового потока в слое газа за счет специально применяемых кювет. Все это налагает дополнительные условия на поддержание стабильного состояния плотности газовой смеси в рабочем пространстве кюветы. Кроме того, существенно на процесс поглощения излучения могут влиять частицы пыли, поглощающие и рассеивающие падающее на газ излучение в широкой полосе частот, включающей полосу поглощения анализируемого газа.
Все это может приводить к искажению результатов анализа.
Кроме того, для измерения используются сравнительно сильные световые потоки, для измерения которых применяют интегральные характеристики (фототоки), что уступает по точности измерений методам с использованием счета отдельных квантов излучения.
Техническим результатом является обнаружение примесных газов в условиях, не критичных к жесткой стабилизации газового потока и запыленной атмосферы, и повышение точности измерений.
Технический результат достигается тем, что способ определения примесных газов в атмосферном воздухе включает адсорбирование газовой смеси на поверхности твердого тела, возбуждение люминесценции в образовавшейся системе путем облучения электромагнитным излучением и регистрация после воздействия излучением релаксации люминесценции, характерной для примесных газов, в режиме регистрации отдельных квантов.
Для повышения чувствительности метода в качестве твердого тела (адсорбата) используют наноструктурированный оксид алюминия, получаемый при анодном электрохимическом окислении металлического алюминия в растворах сильных кислот (например, серной или щавелевой). Как известно (Одынец Л.Л, Орлов В.М. Анодные оксидные пленки. - Л.: Наука, 1990. - 200 с), в этом случае образуется пористая оксидная пленка с наноразмерными ячейками, обеспечивающими сильно развитую адсорбционную поверхность, что повышает концентрацию исследуемого газа, а следовательно, и чувствительность метода.
Практическая реализация метода осуществлялась на стандартном оборудовании системы КАМАК с использованием в качестве детектора люминесценции фотоэлектронного фотоумножителя ФЭУ-37 в режиме регистрации отдельных квантов излучения. Возбуждение люминесценции проводилось освещением ртутной лампы высокого давления. Характеристики излучения анализировались с использованием персонального компьютера, включенного в систему через устройство обработки импульсов фотоумножителя. Анализировалось наличие аммиака в атмосферном воздухе.
На чертеже приведена зависимость релаксации люминесценции чистого адсорбата (пленка оксида алюминия) (кривая 1) и в присутствии аммиака (кривая 2). Разница в значениях интенсивности излучения для фиксированного момента времени пропорциональна количеству адсорбированного газа (в данном случае аммиака).