[發明專利]靜態物質能量測試系統

無效

• 申請號: 201110181142.9
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102854202A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 秦奕;顧祖雄;陳汴琨;范柄銀;王利民;矯恒繪;胡波;王義虎
• 申請（專利權）人: 物思科技發展(北京)有限公司
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：儀器儀表?

本發明專利“ETS-2型靜態物質能量測試系統”，屬于電子儀器儀表技術、電離輻射技術、大氣物理領域、材料科學技術領域。該系統可以測定空氣中正負離子濃度，并通過所測定離子濃度來評價各類材料在靜態下激發正負離子對的能量。?

背景技術：

眾所周知，空氣(或泛稱為大氣)，其中除電中性的氣體分子外，還存在著分別帶有正負電荷的離子。荷電離子主要來源于大氣中存在的電離過程，至于引起電離的原因，目前的科學解釋是源于四種原因：一是地殼中放射性物質(如釷、鈾、鐳)發出的放射線；二是大氣中放射性物質(如氡氣)發射的放射線；三是地球之外向地球輻射出的宇宙射線，如太陽輻射線中波長小于1000A⁰左右的紫外線；第四種則是地球上各種物質能量變化導致空氣中分子電離從而產生離子，如大氣中的閃電、火山爆發、森林大火、塵暴、噴泉等等都會使大氣電離產生大量氣體離子。?

總之，導致大氣電離離不開物質能量的大小和變化率，可以統稱為電離源。反之，通過精確測量靜態物質周圍氣體中離子的數量和變化率，可以反推出物質所具有的誘生離子的能量高低和變化規律。?

描述電離源對大氣電離的能力可以用大氣電離率來表示，一般定義為：在單位體積和單位時間內大氣分子被電離源電離為正負離子對的數目，單位為：離子對數(N)/或N/CM^-3·S^-1。?

根據電量守恒定理：在閉合系統內，電荷的代數和是一常數。這表明電荷不會憑空產生和消滅，正負電荷是成對生成的。現代物理研究表明，當一個高能光子(電離源之一)與一個重原子核作用時，該光子的能量可轉化為一個正電子和一個負電子，這叫電子對的產生。同樣，當一個正電子與一個負電予相遇，又會同時消失而產生兩個或三個光子，這叫電子對的湮滅。這種現象反映出離子對的產生和消失是一種能量轉換的結果。?

同類電荷相遇時互相排斥，而異類電荷則互相吸引。當兩個等量的正負電荷相吸合并時，電荷將消失，稱之為放電。因此，正負電荷總是成對出現和消失。?

大氣的電離率取決于電離源的能量強度和大氣的密度。電子在干燥空氣中每形成一個離子對需要消耗的平均能量其數值為33.85eV；e為單位電荷e＝1.60×10^-19庫倫，eV為電子伏特。?

一切離子所具有的電荷量都是基本電荷量的整數倍，因此，只要測量計算出物質所誘生出的總電荷量，再除以基本電荷量即可得到正負離子數目N，并藉以判斷物質誘生離子的能量大小。?

本發明的特點在于：將被測樣品放置于離子采集器上的樣品載物臺上，不同樣品將具有不同的激發誘生離子對的能力，采集器上加以導引電壓U(低壓)，則正負離子將分別流向采集器上的負極和正極并被捕獲，通過精確測定集累起來的電荷量，就可以計算出離子數目，從而換算出樣品物質誘生離子的能力。?

但是，由于離子的電荷量極小，且對周圍環境如溫度、濕度、電場感應、物體運動干擾等極其敏感，稍有波動即會引起測量數值的偏差。為此，本發明采用了差分式電信號采集裝置，即在具有相同環境條件的機柜內，采用兩套結構完全相同的采集器，分別放上標準樣品和被測樣品，將所測試到的信號用具有多重屏蔽功能的特制信號線，輸送到特制專用信號調理器中，利用共模差分抑制比原理，將差分后的電信號送至積分電容器上積累，經過電腦設定測試時間段測試后，通過累積的電荷量即可算出電離離子數值。整個過程由計算機軟件完成，特殊設計的計算機軟件程序固化在電腦中。?

本發明也適用于精確測試液態物質在靜態下產生正負離子的能力和離子數量，但由于誘生的機理與空氣不同(例如化學反應)，計算的方法也不同，采集器結構也不同。?

發明內容：

如上所述，靜態物質能量測試系統是在靜止狀態下測試固態物質在空氣中誘生激發出正負離子對的數量，進而換算出物質的能量。為此，必須解決如下技術問題：?

1、離子采集；?

2、將所采集的電荷量經弱電荷調理器進行信號放大，歸一濾波，去除干擾和漂移后成為精確、穩定的信號；?

3、進行模/數轉換，將模擬量轉換為相應的數字量送入計算機。?

4、通過已裝入計算機的軟件程序計算出離子濃度隨時間變化規律并圖示化，同時計算出離子濃度，從而進一步判斷出物質能量大小。?

附圖說明

空氣離子的靜態測定，是通過離子采集器實現的，離子采集器由1.載物臺，2.正極板，3.負極板，4.絕緣柱和5.把手組成，見附圖1。?