.

     Путем изменения магнитной индукции В или ускоряющего напряжения U отдельные пучки ионов с одинаковой массой поочередно направляются к коллектору ионного тока 6. Напряжение коллектора через усилитель 7 подается на регистрирующий прибор 8. По оси абсцисс получается шкала масс, а площади отдельных пиков пропорциональны концентрации соответствующих ионообразующих компонентов в анализируемом веществе. Во времяпролетном масс-спектрометре ионы, выходящие из ионизационной камеры, под действием ускоряющего напряжения приобретают разностную скорость , зависящую от массы ионов. Вследствие этого по мере пролета расстояния до коллектора ионы разделяются на отдельные пучки, создающие импульсы тока, соответствующие отдельным компонентам анализируемого вещества.

     Основными параметрами масс-спектрометров  являются диапазон массовых чисел, который лежит в пределах 1 – 600 м. е. (массовых единиц), разрешающая способность (выражаемая числом различных градаций в рабочем диапазоне массовых чисел) и порог чувствительности. Порог чувствительности масс-спектрометров лежит в пределах   0,1 – 0,0001 %. Погрешности различных масс-спектрометрических анализаторов составляют от ±1 до ±10 %.

     Наибольшее  распространение в настоящее  время получили динамические масс-спектрометры, в которых используется ловушечный механизм разделения заряженных частиц по удельным зарядам (е/т) в поперечном гиперболическом высокочастотном поле.

     Хроматографический  метод. Используется для анализа сложных смесей широко. Основан на предварительном разделении исследуемого вещества на составные компоненты с последующим определением концентрации анализируемых элементов с помощью рассмотренных выше методов анализа. В зависимости от используемого способа разделения компонентов различаются методы ионообменной, гелийпроникающей и адсорбционной хроматографии.

     Наиболее  развит адсорбционный хроматографический метод на основе использования явления сорбции. При этом методе определенное  количество исследуемой смеси перемещается инертным газом-носителем (водород, азот, гелий, аргон, неон, диоксид углерода, воздух и пр.) через длинную трубку (хроматографическую колонку) 1, заполненную неподвижным сорбирующим веществом (рисунок 12).

     Рисунок 12 - Схема адсорбционного хроматографа

     Вследствие  селективного замедления, осуществляемого неподвижным сорбентом, малопоглощающие компоненты (В, D) уходят вперед, а хорошо растворимые (А, С) отстают. В результате происходит разделение смеси на составные компоненты, которые движутся через колонку отдельными зонами и по очереди выносятся газом – носителем  к детекторам 2, основанным на использовании теплового, ионизационного, электрохимических, пламенно-ионизационного, спектрохимических, масс-спектрометрического и других методов. Сигналы с выходов детекторов передаются в измерительно-вычислительную систему 3 для обработки результатов хроматографического анализа. Результаты измерений регистрируются самопишущим прибором 4, а также могут выводиться для дальнейшей обработки.

     Кривая (хроматограмма) 5 состоит из отдельных пиков, каждый из которых соответствует определенному компоненту. Компоненты идентифицируются по времени выхода из колонки, а их объемная концентрация определяется как отношение площади соответствующих пиков к площади всей хроматограммы. Существует ряд разновидностей хроматографического метода анализа. Газоадсорбционный метод применяется для анализа смесей, содержащих низкокипящие газы (Н₂, СО, СН₄). В качестве сорбента используется твердая пористая шихта (огнеупорный кирпич). В газожидкостном методе используется сорбент в виде нелетучих жидкостей, нанесенных на твердые пористые вещества. Метод применяется для анализа сложных смесей, содержащих компоненты с близкими температурами кипения. При хроматермографическом методе анализ производится при разных температурах колонки, что увеличивает избирательность и чувствительность метода.

     Хроматографический метод позволяет измерять концентрации различных сложных смесей, содержащих до сотни компонентов веществ, с относительной погрешностью 5 – 10 %. При использовании хроматографов высших классов точности с соответствующими стандартными образцами и методиками измерения погрешность составляет 0,5 – 2 %. Хроматографический метод и его сочетания с масс-спектрометрическим, спектрометрическим, ионизационным и другими методами лежат в основе ряда комбинированных методов измерений, которые являются наиболее перспективными для повышения точности аналитических измерений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    Заключение

     В данной работе рассмотрены методы и  преобразователи для измерения  концентраций веществ, которые необходимы для регулирования сложных технологических  процессов (ТП). Обычно в таких ТП требуются быстродействующие и точные средства измерений, которые в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами обеспечивали бы измерения параметров, непосредственно определяющих состав и свойства вырабатываемых материалов.

     Каждый  метод применяется в той сфере, где он рационален и дает наиболее точные результаты измерений для их последующей обработки и использовании как раз в тех самых ТП. К примеру, при измерениях электрохимическими методами используются относительно простые средства измерений, выходным сигналом которых является электрический ток или напряжение. В ряде случаев не требуется внешнего источника питания, поскольку сам электрохимический преобразователь является источником выходного электрического сигнала, используемого в качестве сигнала измерительной информации. Эти методы особенно пригодны для автоматического анализа веществ, для которых другие методы не обеспечивают нужной чувствительности или требуют более сложных и дорогостоящих средств измерений.

     Преобразователи, основанные на том или ином методе, имеют свой диапазон измерений, рабочие условия, степень надежности  др. не менее важные характеристики. Например, гигрометры точки росы имеют возможность измерения влажности воздуха и различных газов при низких температурах (–160 °С) и высоких давлениях ( Па). А чувствительность оптико-акустических анализаторов дает возможность применять их для исследования широкого класса веществ с   коэффициентами  поглощения 10^–10 – 10^–5 см^–1,   находящимися в различных агрегатных состояниях в диапазоне температур 2—1000 К. То же самое можно сказать и о чувствительности преобразователей.

     Поэтому при выборе метода и преобразователя  необходимо исходить из того какой  нужен диапазон измерений, какая  точность, условия работы, динамические качества и т. д.

                              Список литературы

1. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие  для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское  отделение, 1987. – 320 с.: ил.
2. Электрические измерения неэлектрических величин/А. М. Туричин, П. В. Новицкий, Е. С. Левшина и др.;Под общ. ред. П. В. Новицкого. Л.: Энергия, 1966