Спосіб виміру вологості матеріалів, зокрема солей йодидів лужних металів

Спосіб виміру вологості матеріалів, зокрема солей йодидів лужних металів, який полягає в тому, що досліджуваний матеріал поміщають у ємнісну комірку, яку включають у вимірювальний ланцюг джерела змінної напруги, вимірюють її ємність і, використовуючи попереднє градуювання, визначають значення вологості, який відрізняється тим, що як ємнісну комірку використовують відкачну кварцову ампулу, яку поміщають між щільно прилягаючими обкладками конденсатора, що повторюють циліндричну частину ампули, а комірку включають між стабілізованим по амплітуді джерелом промислової частоти і реєструвальним приладом. Винахід відноситься до вимірювальної техніки, призначеної для виміру вологості матеріалів, зокрема солей йодидів лужних металів, і може бути використаний в хімічній промисловості. В даний час, як в Україні, так і за кордоном, інтенсивно ведуться дослідження, спрямовані на створення нових технологій з використанням сипучих діелектричних матеріалів, наприклад, солей йодидів лужних металів (NaJ, LiJ, CsJ), для вирощування сцинтиляційних монокристалів, що застосовуються в ядерному приладобудуванні, у те хнологічному уста ткуванні АЕС, в термоядерних, космічних, гео фізичних і інших дослідженнях. Сіль, що поставляється, для вирощування сцинтиляційних монокристалів, як правило, має вихідну вологість 0,2%. Однак наявність вологості (а це киснемісткі домішки, що є поглиначами світлового випромінювання в монокристалах) знижує екплуатаційні характеристики сцинтиляційних кристалів. У зв'язку з цим є актуальною проблема досушки вихідних солей до вологості менш 10-2%, у процесі якої необхідний контроль величини залишкової вологості з точністю ~10-3%. Відомі різні способи виміру вологості матеріалів: теплові [а.с. СРСР №№ 1408327, 1578616, G01N 25/56], електричні [а.с. СРСР №№ 759936,1270662, G01N 25/56] і т.д. Найбільш розповсюдженими останнім часом є способи виміру вологості матеріалів з використанням ємнісних датчиків. Відомий спосіб виміру вологості матеріалів [пат. РФ № 2088912, G01 Ν 27/22], що включає попереднє розміщення в ємнісну ячею матеріалу, що має відносну вологість близьку до нуля, балансування диференціального підсилювача схеми одновібратора, у яку включають ємнісної датчик, розміщення в ємнісний датчик досліджуваного матеріалу і визначення вологості по величині розбалансування диференціального підсилювача. Відомий спосіб виміру вологості матеріалів [пат. РФ №2206887, G01N27/22], що включає розміщення досліджуваного матеріалу в ємнісну ячею, що включають у трансформаторний ланцюг двотактного підсилювального каскаду, і визначення вологості по величині струму споживання. Відомі способи вимагають досить складних пристроїв, у яких сама ємнісна ячея є активним елементом і, отже, генератори для таких вимірів мають частоти порядка десятки - сотні Ггц, а ємність ячеї при цьому складає приблизно 5005000пф. На таких величинах ємності можна вимі (19) UA (11) 77818 (13) C2 (21) 20041210819 (22) 27.12.2004 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Гриньов Борис Вікторович, Волошко Олександр Юрійович, Заславський Борис Григорович, Кісіль Олена Михайлівна, Колесніков Олександр Володимирович, Самойлов Віктор Леонідович, Софронов Дмитро Семенович, Шишкін Олег Валерійович (73) Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, Закрите акціонерне товариство "Технологічний парк "Інститут монокристалів" НАН України (56) SU 1627964, 15.02.1991 RU 2206887, 20.06.2003 RU 2088912, 27.08.1997 3 77818 4 рювати величину вологості не менше одиниць відстрої, що не вимагає спеціальних генераторів і сотків. Тому відомі способи не можуть бути викосхем узгодження, що вносять додаткові погрішносристані для виміру вологості порядка 2 × 10-3% і з ті у виміри, на відміну від аналогів. точністю 1 × 10-3% . Використання кварцевої ампули і її відкачка Найбільш близьким і обраним як прототип є дозволили зробити досушку матеріалу до величин спосіб визначення вологості матеріалу [а.с. СРСР 2 × 10-3%, що у свою чергу, забезпечило поліпшен№ 1627964, GO 1N 27/22], що полягає в тому, що ня експлуатаційних характеристик сцинтиляційних досліджуваний матеріал поміщають у ємнісну детекторів. ячею, яку включають у ланцюг генератора змінної Розміщення ампули між щільно прилягаючими напруги, вимірюють її ємність, потім паралельно обкладками конденсатора, що повторюють її цилівимірювальній ячеї встановлюють індуктивність, ндричну частину, дозволило звести до мінімуму величину якої підбирають з умови резонансу ланнеточності вимірів, зв'язаних із впливом діелектцюга і вимірюють величину фазового зсуву між ричної проникності повітряного зазору між зазнаструмом і напругою у вимірювальному ланцюзі ченими поверхнями. генератор - ячея. По величині фазового зсуву і по На фіг. приведена схема пристрою, який викопопередньо отриманій градуювальній кривій виристовується для реалізації пропонованого спозначають значення вологості. собу. Незважаючи на те, що даний спосіб є більш Пристрій містить: ємнісну ячею 1, включену простим у порівнянні з аналогами і для його реаліміж стабілізованим по амплітуді джерелом 2 прозації потрібно більш простий пристрій, однак він не мислової частоти і приладом, що реєструє, 3, яким може бути використаний для виміру величини воможе бути вольтметр змінного струму з високим логості менш 1% в силу того, що, як і в аналогах, вхідним опором. Ємнісна ячея 1 являє собою відємнісна ячея є активним елементом схеми і великачну кварцеву ампулу, поміщену між щільно причини ємності ячеї і частоти генератора, які викорилягаючими обкладками конденсатора. На фіг. пристовуються у цьому способі, такі ж як в аналогах. ведені також зразковий резистор 4, що визначає Як прототип нами обраний останній з аналогів. вхідний опір вольтметра. В основу даного винаходу поставлена задача Спосіб, що пропонується, реалізують таким спрощення способу виміру вологості матеріалів, чином зокрема солей йодидів лужних металів, що забезКварцеву ампулу поміщають на ізольовану печує можливість виміру вологості порядку 2 × 103% підставку між обкладками конденсатора, які щільз точністю 1 × 10-3. но прилягають - вимірювальна ячея 1. У кварцеву Рішення задачі забезпечується тим, що в споампулу засипають досліджуваний матеріал з тасобі виміру вологості матеріалів, зокрема солей ким розрахунком, щоб рівень засипання трохи пейодидів лужних металів, що полягає в тім, що доревищував верхній рівень пластин конденсатора. сліджуваний матеріал поміщають у ємнісну ячею, Ампулу підключають до вакуумної системи [на фіг. яку включають у вимірювальний ланцюг джерела не приведена], а вимірювальну ячею 1 підключаперемінної напруги, вимірюють її ємність і, викориють між стабілізованим по амплітуді джерелом 2 стовуючи попереднє градуювання, визначають промислові частоти і приладом, що реєструє, 3. У значення вологості, відповідно до винаходу, як процесі відкачки, напругу (220 В) від зазначеного ємнісну ячею використовують відкачну кварцеву джерела подають на обкладки конденсатора ємніампулу, яку поміщають між щільно прилягаючими сної ячеї 1. Струм, що протікає через ячею 1 з веобкладками конденсатора, що повторюють цилінликою точністю вимірюється високоoмним вольтдричну частину ампули, а ячею включають між метром 3, сигнал якого попередньо стабілізованим по амплітуді джерелом промислопроградуйований у величинах вологості матеріалу. вої частоти і реєстр уючим приладом. Оскільки відносна діелектрична проникність Включення ємнісної ячеї в просту схему між води (ξ=81), значно перевищує відносну діелектстабілізованим по амплітуді джерелом промислоричну проникність сухи х солей йодидів (ξ=1,4-1,5), вої частоти і приладом, що реєструє, дозволило а також матеріалу ампули (ξ=3,5), то показання зробити ємнісну ячею неактивним елементом випристрою, що реєструє, 3 мало залежать від насимірювальної схеми, що дало можливість викориспної щільності і матеріалу ячеї. товувати ємнісні ячеї з величиною ємності, що не Даним способом у даний час проводять досуперевищує 5-15пф. Використання стабілізованої шку і вимір вологості йодидів цезію і натрію на по амплітуді змінної напруги промислової мережі промисловій ділянці Інституту сцинтиляційних мавиключає вплив коливань напруги в мережі, що теріалів ІСМА НАН України перед вирощуванням підвищує точність вимірів. Завдяки цьому забезпемонокристалів зазначених йодидів. чена можливість виміру вологості матеріалу до Застосування способу, що пропонується завеличин порядку 2 × 10-3% і з точністю 1 × 10-3%, при безпечило можливість збільшити вихід сцинтиляцьому забезпечена можливість спрощеного виміру ційних монокристалів з поліпшеними характерисвологості матеріалу в процесі вакуумної відкачки. тиками не менш, ніж на 30%. Спосіб реалізується на дуже простому при 5 Комп’ютерна в ерстка Б.Голік 77818 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601