主要有三類,一類是固體離子測試儀器,一類是空氣負離子測試儀器;還有一類是離子采集器。
1、固體離子測試儀
圖1 固體離子測試儀
固體離子測試儀是利用射線離子探測技術,來測量從天然礦石、陶瓷、電氣石等所產生的微弱放射線(α、β、γ射線等)能量,通過大量實驗數據積累和精密的換算,將放射線能量換算成材料誘導產生離子(正/負離子)的能力值,其單位為inos/cc。
2.空氣離子測試儀
空氣離子測試儀是測量大氣中氣體離子的專用儀器,它可以測量空氣離子的濃度,分辨離子正負極性。一般采用電容式收集器收集空氣離子所攜帶的電荷,并通過一個微電流計測量這些電荷所形成的電流,根據電流大小換算成空氣中離子的濃度。根據收集器的結構不同,主流空氣離子測試儀可以劃分為Ebert式/平行板式和Gerdien 冷凝器式/雙重圓筒軸式兩種類型。
1)Ebert式/平行電板式離子測試儀
平行電板式離子測試儀是空氣離子測試儀比較常用的一種方法。A跟B是一組平行的且相互絕緣的電極,B極頂端有一個E環形電極,空氣通過右下角的風扇吸入,空氣中的負離擊打A/B電極放電,電荷傳導到E環形電極形成自放電,放電信號被記錄,從而可對空氣中正、負離子數量進行測量。這種測試儀技術上比較成熟,造價成本也比較低,但是易受外部環境影響,另外這種結構自身的弱點容易導致電解邊緣效應,容易造成氣流湍流,造成檢測結果偏移較大。
圖2 平行電板式離子測試儀原理圖
2)Gerdien冷凝器式/雙重圓筒軸式離子測試儀
雙重圓筒軸式離子測試儀整體結構由3個同心圓筒組成,外圍筒身及內軸為電極,空氣通過圓筒時,離子撞擊筒身跟軸產生放電,放電信號被記錄,從而可對空氣中正、負離子數量進行測量。這種結構可以有效解決平行電板式結構固有的電解邊緣效應,同時圓筒本身的結構及特殊的進氣方式可以保持氣流通過的平順性,對離子數量及的檢測精確性有一定的提高,但是仍和實際有一定偏差。
從空氣離子測試儀測試離子濃度的本質來說,不論是何種設備,其本質都是通過電場捕集空氣中的離子,然后通過捕集的離子的放電效應,形成微電流后,換算成離子的濃度。
3、離子采集器
離子采集器是一種直接捕獲帶電顆粒的儀器,采集器由一組等間距的高壓格柵、收集格柵和接地桿構成(見圖5),高壓格柵與箱體連成一體。高壓格柵、收集格柵和接地桿之間互相絕緣。將被測樣品置于高壓格柵上,收集極格柵不能接觸到被測樣品。被測樣品誘生的離子進入高壓格柵與接地桿和收集格柵形成的電場,被收集測量,采集器的離子收集效率不小于95%。給離子采集器加載一定電壓,形成電場捕獲空氣離子,通過泄放電路將捕獲到的電荷泄放到一個電容器,通過連續檢測電容器捕獲材料誘生空氣離子的電量引起的電壓的變化,測定材料誘生空氣離子量,其單位為個/(s·m²)。
圖5離子采集器原理圖
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