DE4305704B4

DE4305704B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von in einem Gas befindlichen Partikeln

Info

Publication number: DE4305704B4
Application number: DE4305704A
Authority: DE
Inventors: Heinz Kurt Dr. Burtscher; Daniel André Matter; Ulrich Dr. Kogelschatz
Original assignee: Matter and Siegmann AG
Current assignee: MATTER + SIEGMANN AG, WOHLEN, CH
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-26
Also published as: US5431714A; DE4305704A1; GB2275535A; GB9403439D0; GB2275535B

Abstract

Verfahren zur Untersuchung von in einem Gas befindlichen Partikeln, bei welchem Verfahren das Gas mit den Partikeln in Form eines Gasstromes an einer UV-Lichtquelle (2) vorbeigeführt, die Partikel durch die UV-Strahlung aus der UV-Lichtquelle ionisiert, die ionisierten Partikel aus dem Gasstrom ausgefiltert und der entstehende photoelektrisch induzierte Strom gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Lichtquelle ein auf dem Prinzip der stillen elektrischen Entladung basierender UV-Excimerstrahler verwendet wird, dass der zu untersuchende Gasstrom zwei oder mehr UV-Excimerstrahler sequentiell oder parallel durch- oder umströmt, die UV-Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen, und dass die entstehenden Photoströme (I_PE222; I_PE172) miteinander verglichen werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Umweltmesstechnik. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Untersuchung von in einem Gas befindlichen Partikeln, bei welchem Verfahren das Gas mit den Partikeln in Form eines Gasstromes an einer UV-Lichtquelle vorbeigeführt, die Partikel durch die UV-Strahlung aus der UV-Lichtquelle ionisiert, die ionisierten Partikel aus dem Gasstrom ausgefiltert und der entstehende photoelektrisch induzierte Strom gemessen werden.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US-A-4 837 440 oder der DE-A-41 13 929 bekannt.
STAND DER TECHNIK
Wegen der zunehmenden Umweltbelastung durch Schadstoffe, die z.B. durch Oelheizungen oder den Auto- und Lastwagenverkehr in die Luft abgegeben werden, werden einfache und zuverlässige Methoden und Apparate zur Messung und Ueberwachung der Luftqualität immer wichtiger.
Besondere Bedeutung kommt dabei den in der Luft schwebenden Partikeln zu, die aus folgendem Grund zur Messung der Luftqualität herangezogen werden können: Bei jeder Verbrennung von fossilen Brennstoffen werden kleinste Kohlenstoffparti kel (ϕ < 0,1 μm) erzeugt. Bei der Abkühlung des Verbrennungsgases kann auf der Oberfläche dieser Partikel ein Kondensat entstehen, welches unter anderem sogenannte polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) enthält. Die Konzentration dieser PAK ist ein gutes Mass für die Qualität der Verbrennung; sie korreliert auch gut mit anderen Schadstoffen, die bei einer schlechten Verbrennung entstehen, insbesondere mit CO. Durch Messung der PAK-Konzentration kann somit auch eine Aussage über die Qualität der Luft gemacht werden.
Eine bekannte und anerkannte Methode zur Messung der PAK-Konzentration basiert auf folgendem Prinzip: Durch Bestrahlung mit UV-Licht (Wellenlänge z.B. 185 nm) lassen sich Partikel, auf deren Oberfläche sich PAK befinden, leicht ionisieren. Leitet man das Gas, das solche ionisierten Partikel enthält, nach Abtrennung der bei der Ionisation entstandenen Elektronen durch einen elektrisch isoliert montierten Partikelfilterleitenden (Ionen-)Filter, der mit einem Stromverstärker verbunden ist, kann der durch die geladenen Partikel bewirkte Strom gemessen werden. Dieser Strom ist ein Mass für die Konzentration teilchengebundener PAK.
Bei den bekannten Messverfahren werden in der Aufladeeinheit Niederdruck-Quecksilberdampflampen verwendet. Die Emission dieser Hg-Lampen liegt vor allem im Bereich 253,7 nm und ist damit für viele Aerosole zu langwellig, um Photemission auszulösen. Der für diese Zwecke verwendbare Teil des Spektrums liegt bei 184,9 nm und ist in seiner Intensität mehr als 10 mal kleiner als der langwelligere Teil. UV-Strahlung von 184,9 nm erzeugt darüber hinaus Ozon. Die Messung gestaltet sich schwieriger, weil der nicht relevannte Teil des Spektrum ausgefiltert werden muss. Die UV-Intensität ist ausserdem stark abhängig von der Temperatur und der Betriebsstundenzahl der jeweiligen Lampe. Einen einigermassen stabilen Wert in der UV-Leistung erhält man erst ca. 30 bis 60 Minuten nach dem Einschalten.
Aus der DE 41 13 929 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration von in einem Gas befindlichen Partikeln bekannt, bei welchem Verfahren das Gas mit den Partikeln in Form eines Gasstromes an einer UV-Lichtquelle vorbeigeführt, die Partikel durch die UV-Strahlung aus der UV-Lichtquelle ionisiert, die ionisierten Partikel aus dem Gasstrom ausgefiltert und der entstehende photoelektrisch induzierte Strom gemessen werden. Als UV-Lichtquelle kann eine miniaturisierte UV-Lampe verwendet werden. Das Verfahren und die Vorrichtung sind in der Umweltmesstechnik einsetzbar, beispielweise zur Messung der Konzentration polyaromatischer Kohlenwasserstoffe.
Aus der US 4 837 440 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung von Aerosolen bekannt, bei welchem Verfahren das Gas mit den Partikeln in Form eines Gasstromes an einer UV-Lichtquelle vorbeigeführt, die Partikel durch die UV-Strahlung aus der UV-Lichtquelle ionisiert, die ionisierten Partikel aus dem Gasstrom ausgefiltert und der entstehende photoelektrisch induzierte Strom gemessen werden. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere geeignet für die Messung von Luftverschmutzung.
In der Druckschrift ABB Technik 3/91, S.21-28, sind in einem Artikel "Neue UV-Strahler für industrielle Anwendungen" neuartige auf der stillen elektrischen Entladung basierende UV-Excimerstrahler beschrieben, die insbesondere für industrielle UV-Prozesse wie z.B. die UV-Trocknung oder UV-Härtung einsetzbar sind. Als weitere Anwendung können diese UV-Excimerstrahler auch in der Umwelttechnik zum Abbau von Verunreinigungen in Luft mittels Photospaltung eingesetzt werden.
Die EP 0 254 111 A1 zeigt den Aufbau und die Wirkungsweise von solchen auf der stillen elektrischen Entladung basierenden Hochleistungs-Excimer-UV-Strahlern. Für diese UV-Excimerstrahler gibt es diverse Anwendungen wie z.B. die Entkeimung, Aushärtung von Lacken und Kunststoffen und die Rauchgasreinigung. Die UV-Excimerstrahler können sowohl als Innenstrahler als auch als Außenstrahler ausgebildet sein.
In der DE 35 15 258 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Photoionisation an Partikeln, insbesondere in einem Aerosol, beschrieben, die wiederum mit einer herkömmlichen UV-Lampe arbeitet.
Aus der US 4 377 749 A ist ein Photoionisierer bekannt, der mit einer torusförmigen, gasgefüllten UV-Entladungslampe arbeitet.
Der Artikel "Photo- und Thermoionisation von Aerosolen durch gepulstes Laserlicht", Zeitschrift für Physikalische Chemie Neue Folge, Bd. 159 (1988), 8.129-148, beschreibt Aerosolmessungen mit gepulsten Laserlichtquellen.
Weil die bisher verwendeten Strahler nur als Aussenstrahler erhältlich sind, ist auch die Auflade-Effizienz relativ klein.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Messung der Konzentration teilchengebundener polyaromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) anzugeben, das mit einfachen Mitteln zuverlässige sowie platz- und energiesparende Messung Luftqualität und auch der Qualität von Verbrennungsprozessen erlaubt.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Aufbau und Wirkungsweise von auf der stillen Entladung basierenden UV-Excimerstrahlern sind bekannt und beispielsweise in der Firmenschrift der Anmelderin "Neue UV-Strahler für industrielle Anwendungen", Druckschrift CH-E 3.30833.0 D, einem Sonderdruck aus der Firmenzeitschrift "ABB TECHNIK" 3/91, S. 21-28, hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise beschrieben. Neben anderen Parametern bestimmt insbesondere die Zusammensetzung des Füllgases die Wellenlänge der erzeugten UV-Strahlung. UV-Excimerstrahler lassen sich demgemäss für verschiedene Wellenlängen herstellen und erlauben auf diese Weise eine optimale Wahl der Photonenenergie. Darüber hinaus sind solche Strahler sehr stabil, haben eine hohe Lebensdauer, eine hohe Effizienz und eine schmalbandige Emission.
Aus den einleitend geschilderten Gründen wird es unter Einsatz von UV-Excimerstrahlern erstmals wirtschaftlich mög lich, Verbrennungsaerosole qualitativ und quantitativ untersuchen zu können und aus den Messwerten am Ort des Sensors auf die Quelle der Aerosole schliessen zu können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Bestimmung der Luftqualität;
2 einen Längsschnitt durch einen UV-Excimerstrahler mit Innenabstrahlung;
3 einen Querschnitt durch den UV-Excimerstrahler nach 2 längs deren Linie AA;
4 einen Längsschnitt durch einen UV-Excimerstrahler mit Aussennabstrahlung;
5 einen Querschnitt durch den UV-Excimerstrahler nach 4 längs deren Linie BB;
6 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur qualitativen und quantitativen Erfassung der Luftqualität unter Verwendung von zwei UV-Excimerstrahlern mit unterschiedlichen Wellenlängen;
7 einen Querschnitt durch eine Bestrahlungskammer mit zwei UV-Excimerstrahlern, die UV-Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Blockschaltbild nach 1 wird die zu untersuchende aerosolhaltige Luft nach Passieren eines Vorfilters 1 durch eine Bestrahlungskammer 2 geleitet und in dieser UV-Strahlung ausgesetzt. Bei genügend hoher Photonenenergie emittieren die Aerosolteilchen Elektronen, laden sich also photoelektrisch auf. Hinter der Bestrahlungskammer 2 werden die sehr beweglichen negativen Ionen, welche bei der Emission von Photoelektronen gebildet wurden, durch ein schwaches elektrisches Feld (ca. 10 V/cm) abgeschieden. Die viel unbeweglicheren positiv geladenen Partikel folgen dem Gasstrom und werden in einem isoliert montierten Partikelfilter 3 abgeschieden. Der Strom I, den der Ladungsfluss in das Partikelfilter 3 bewirkt, wird mit einem Elektrometer 4 gemessen. Dem Partikelfilter 3 ist optional ein Aktivkohle-Filter 5 nachgeschaltet, in welchem durch die UV-Strahlung erzeugtes Ozon abgebaut wird.
Messanordnungen dieser Art gehören zum Stand der Technik und sind auch hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausgestaltungen z.B. in der DE-A-41 13 929 und in den zahlreichen in dieser Offenlegungsschrift zitierten Druckschriften beschrieben.
Erfindungsgemäss wird nun eine solche Messanordnung so abgewandelt, dass mindestens zwei auf dem Prinzip der stillen elektrischen Entladungen basierende UV-Excimerstrahler vorgesehen sind, deren Aufbau später detailliert beschrieben wird.
UV-Excimerstrahler sind an sich bekannt (EP-A-0 254 111). Dieser Strahlertyp basiert auf der Grundlage, dass man Excimerstrahlung auch in stillen elektrischen Entladungen erzeugen kann, einem Entladungstyp, der in der Ozonerzeugung grosstechnisch eingesetzt wird. In den nur kurzzeitig (< 1 Mikrosekunde) vorhandenen Stromfilamenten dieser Entladung werden durch Elektronenstoss Edelgasatome angeregt, die zu angeregten Molekülkomplexen (Excimeren) weiterreagieren. Diese Excimere leben nur einige Nanosekunden und geben beim Zerfall ihre Energie in Form von UV-Strahlung ab.
Weil Excimerstrahler mit Wechselstrom mit Spannungen von einigen kV betrieben werden müssen, bietet es sich an, die Versorgungsspannung des Vorfilters 1 aus der Stromversorgungseinheit 6 des UV-Excimerstrahlers zu gewinnen, indem man die Hochspannung, mit der der Strahler betrieben wird, gleichrichtet. Diese Variante ist in 1 durch die strichlierte Verbindungsleitung zwischen Stromversorgungseinheit 6 und Vorfilter 1 mit zwischengeschaltetem Gleichrichter 7 symbolisiert.
Als UV-Excimerstrahler kommen sowohl Innenstrahler als auch Aussenstrahler zum Einsatz. 2 und 3 zeigen schematisch den Aufbau eines Innenstrahlers, 4 und 5 den eines Aussenstrahlers.
Gemäss 2 und 3 ist in einem äusseren Quarzrohr 8 mit einem Aussendurchmesser von etwa 15 bis 20 mm und einer Länge um 100 mm ist ein inneres Quarzrohr 9 koaxial angeordnet. Auf der Innenfläche des inneren Quarzrohrs 9 liegt eine Innenelektrode in Form eines Drahtnetzes 10 an. Quarzrohr 9 und Drahtnetz 10 sind für die erzeugte UV-Strahlung transparent.
Eine Aussenelektrode in Form einer Aluminiumschicht 11 oder Aluminiumfolie erstreckt sich über den gesamten Aussenumfangs des äusseres Quarzrohres 8. Diese Alumniumschicht 11 dient gleichzeitig als Reflektor.
Die Quarzrohre 8 und 9 sind an beiden Enden durch je einen Deckel verschlossen oder zugeschmolzen. Der Raum zwischen den beiden Rohren 8 und 9, der Entladungsraum 12 mit einer typischen Spaltweite von 1 bis 2 mm, ist mit einem unter Entladungsbedingungen Strahlung aussendendem Gas/Gasgemisch gefüllt.
Die beiden Elektroden 10 und 11 sind mit den beiden Polen der Stromversorgungseinheit 6 verbunden, wobei die Innenelektrode (Drahtnetz 10) auf Erdpotential liegt. Die Stromversorgungseinheit 6 liefert eine einstellbare Wechselspannung in der Grössenordnung von mehreren 100 Volt bis 2.0000 Volt bei Frequenzen im Bereich des technischen Wechselstroms bis hin zu einigen 100 kHz – abhängig von der Elektrodengeometrie, Druck im Entladungsraum und Zusammensetzung des Füllgases.

Das Füllgas ist, z.B. Quecksilber, Edelgas, Edelgas-Metalldampf-Gemisch, Edelgas-Halogen-Gemisch, gegebenenfalls unter Verwendung eines zusätzlichen weiteren Edelgases, vorzugsweise Ar, He, Ne, als Puffergas. Je nach gewünschter Wellenlänge kann dabei eine Gas/Gasgemisch gemäss nachfolgender Tabelle Verwendung finden:

Füllgas	Strahlung
Helium	60 – 100 nm
Neon	80 – 90 nm
Argon	107 – 165 nm
Argon + Fluor	180 – 200 nm
Argon + Chlor	165 – 190 nm
Argon + Krypton + Chlor	165 – 190, 200 – 240 nm
Xenon	160 – 190nm
Stickstoff	337 – 415 nm
Krypton	124, 140 – 160 nm
Krypton + Fluor	240 – 255 nm
Krypton + Chlor	200 – 240 nm
Quecksilber	185, 254, 320 – 370, 390 – 420nm
Selen	196, 204, 206 nm
Deuterium	150 – 250 nm
Xenon + Fluor	340 – 360 nm, 400 – 550 nm
Xenon + Chlor	300 – 320 nm

Daneben kommen eine ganze Reihe weiterer Füllgase in Frage:

– Ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) oder Hg mit einem Gas bzw. Dampf aus F₂, J₂, Br₂, Cl₂ oder eine Verbindung die in der Entladung ein oder mehrere Atome F, J, Br oder Cl abspaltet;
– ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) oder Hg mit O₂ oder einer Verbindung, die in der Entladung ein oder mehrere O-Atome abspaltet;
– ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) mit Hg.

Bei Anliegen einer Wechselspannung zwischen den Elektroden 3 und 4 bildet sich eine Vielzahl von Entladungskanälen (Teilentladungen) im Entladungsraum 12 aus. Die Relaxation der dabei angeregten Atome des Füllgases führt zur UV- oder VUV-Strahlung.
In der sich bildenden stillen elektrischen Entladung (silent discharge) kann die Elektronenenergieverteilung durch Dicke der Dielektrika und deren Eigenschaften sowie Druck und/oder Temperatur im Entladungsraum optimal eingestellt werden.
Bei dem beschriebenen Innenstrahler wird die zu untersuchende Luft durch den Innenraum 13 des inneren Quarzrohres 9 geleitet. Diese Luftführung hat den Vorteil, dass durch den Thermophoreseeffekt das innere Quarzrohr 8 gegen Verschmutzung und damit gegen zunehmende UV-Absorption geschützt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur vergleichsweise geringe Mengen Ozon in der Umgebung des Strahlers erzeugt werden.
Der in den 4 und 5 im Längs- bzw. Querschnitt dargestellten Aussenstrahler umströmt hingegen die zu untersuchende Luft den Strahler. Dementsprechend ist hier die Aus senelektrode als Drahtnetz 10 ausgebildet, während die Innenelektrode als eingeschobenes Aluminiumblech oder als Aluminiumbeschichtung 11 auf der Innenwandung des inneren Quarzrohres 8 ausgebildet ist und auch als Reflektor für die im Entladungsraum 12 erzeugte UV-Strahlung dient. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach 2 und 3 liegt hier die Innenelektrode auf 11 Hochspannungspotential, die Aussenelektrode (Drahtnetz 10) auf Erdpotential.
Bei beiden Ausführungsformen ist der UV-Excimerstrahler von einem metallischen auf Erdpotential liegenden Gehäuse 14 umgeben. Diese Gehäusewand kann beim Aussenstrahler gleichzeitig als Reflektor dienen. Beim Aussenstrahler liegt das Gehäuse 14 auf demselben elektrischen Potential, wie die Aussenelektrode (Drahtnetz 10), beim Innenstrahler auf dem Potential der Innenelektrode, wobei die Abstützung des äusseren Quarzrohres 9 gegenüber dem Gehäuse 14 mittels isolierender Distanzstücke 15 hochspannungsfest isoliert ist und die Hochspannungszuführung zur Aussenleketrode 11 über eine Hochspannungsdurchführung 16 erfolgt.
Vorteilhaft bei beiden Varianten ist, dass elektrische Streufelder an den Lampenenden bewirken, dass die sehr beweglichen hegativen Kleinionen, welche sich aus den Photoelektronen bilden, abgesaugt werden, die geladenen Partikel jedoch im Strom bleiben. Dadurch erübrigt sich ein bei den bisherigen Geräten zwischen Bestrahlungskammer 2 und Partikelfilter 3 angebrachtes Ionenfilter.
Wie bereits eingangs angesprochen, weisen Partikel von unterschiedlichen Quellen (Benzinmotor, Dieselmotor, Zigarettenrauch) eine für die Quelle charakteristische Abhängigkeit der Aufladung von der Wellenlänge der auf sie einwirkenden UV-Strahlung auf.
In der nachfolgenden Tabelle ist das Verhältnis des Photostromes eines KrCl-Excimerstrahlers (I_PE222) mit der Wellenlänge 222 nm zu demjenigen eines Xe₂-Excimerstrahlers (I_PE172) mit der Wellenlänge 172 nm – der sogenannte Aufladekoeffizient I_PE222/I_PE172 – für verschiedene Verbrennungsaerosole, nämlich Garagenaerosol (A_GAR), Zigarettenrauch (A_ZIG) und Dieselabgas (A_DIES) eingetragen. Die Durchflussmenge Q liegt bei 5 Liter/min, die elektrische Strahlerleistung bei 3 W. Gleichzeitig sind auch die zugehörigen Photoschwellen und mittleren Partikeldurchmesser D_PART angegeben.
Man erkennt aus dieser Zusammenstellung deutlich die Abhängigkeit des Aufladekoeffizienten von der Zusammensetzung des Aerosols. Diese Abhängigkeit lässt sich nun erfindungsgemäss ausnutzen, um Aerosole voneinander unterscheiden zu können und letztlich aus dem Wert des Aufladekoeffizienten brauchbare Angaben über die Quelle des Aerosols abzuleiten.
Zu diesem Zweck lässt man gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wie in 6 gezeigt die zu untersuchende, Aerosole enthaltende Luft nach Durchgang durch den Vorfilter 1 durch zwei parallelgeschaltete Bestrahlungskammern 2a und 2b und Partikelfilter 3a und 3b strömen. Die Bestrahlungskammer 2a ist mit einem Krypton-Chlorid-Excimerstrahler (Wellenlänge 222 nm) bestückt, die Bestrahlungskammer 2b mit einem Xe₂-Excimerstrahler (Wellenlänge 172 nm). Hinter den parallelgeschalteten Partikelfiltern 3a und 3b vereinigen sich die Luftströme wieder und gelangen in das Aktikohlefilter 5.
In den Partikelfiltern 3a und 3b wird der Strom I₂₂₂ bzw. I₁₇₂, den der Ladungsfluss in die Filter 3a und 3b bewirkt, je mit einem Elektrometer 4a bzw. 4b gemessen. In einer den Elektrometern 4a und 4b nachgeschalteten Quotientenbildner 17 wird der Aufladekoeffizient I_PE222/I_PE172 ermittelt und in geeigneter Form einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung 18 zugeführt. Diese Auswerteeinrichtung kann beispielsweise in eine haustechnisches oder sicherheitstechnisches Leitsystem integriert werden oder generell für Emissionsmessungen verwendet werden.
Aufgrund der kompakten Bauform der UV-Excimerstrahler und wegen ihres geringen Leistungsbedarfs lassen sich zwei oder mehrere UV-Excimerstrahler mit unterschiedlichen Wellenlängen in eine Bestrahlungskammer einbauen, wie es 7 veranschaulicht. Die beiden Strahler 2a und 2b sind im Beispielsfall als Aussenstrahler ausgeführt und weisen den im Zusammenhang mit 4 und 5 beschriebenen Aufbau auf. Sie sind in einem Gehäuse 14 mit elliptischen Querschnitt angeordnet, wobei ihre Längsachsen mit den Brennpunkten B₁ und B₂ der Ellipse zusammenfallen. Eine Trennwand 19 trennt die beiden Bestrahlungsräume in zwei Abschnitte mit gleichem Strömungsquerschnitt.
Die Bestrahlungskammer gemäss 7 kann nun auf zweierlei Weise betrieben werden: Die vorteilhaftere der beiden Betriebsweisen sieht vor, beide Strahler 2a und 2b parallel zu betreiben und die "bestrahlten" Aerosole getrennt den Partieklfiltern 3a und 3b zuzuführen, so wie es das Blockschaltbild nach 6 zeigt. Dies hat den Vorteil, dass das Messergebnis in Echtzeit vorliegt.
Die zweite Betriebsweise kommt ohne Trennwand 19 aus und sieht vor, die beiden UV-Excimerstrahler 2a und 2b abwechselnd ein- und wieder auszuschalteten, was bei solchen Strahlertypen ohne weiteres möglich ist, da sie innerhalb weniger Sekunden schon 95 bis 98% UV-Emission bezogen auf ihren Endwert liefern. Dann ist nur ein Partikelfilter und demgemäss auch nur ein Elektrometer notwendig. Zur Quotientenbildung muss allerding der erste Messwert zwischengespeichert werden.
Selbstverständlich lassen sich auch Innenstrahler gemäss 2 und 3 in der soeben beschriebenen Weise betreiben.
Die Erfindung wurde im vorstehenden anhand eines zylindri schen Aussen- bzw. Innenstrahlers beschrieben. UV-Excimerstrahler sind – und das zeichnet sie gegenüber herkömmlichen Quecksilberstrahlern aus – in vielerlei Geometrien realisierbar, z.B. als Flachstrahler, wie sie in der eingangs genannten EP-A-0 254 111, 1 oder 4, dargestellt sind. Sie können somit der Mess- oder Ueberwachungsaufgabe in idealer Weise angepasst werden.

1: Vorfilter
2: Bestrahlungskammer
3: Partikelfilter
4: Elektrometer
5: Aktivkohlefilter
6: Stromversorgungseinheit
7: Gleichrichtereinheit
8: inneres Quarzrohr
9: äusseres Quarzrohr
10: Drahtnetz
11: Alumniumschicht
12: Entladungsraum
13: Innenraum von 8
14: Gehäuse
15: Distanzstücke
16: Hochspannungsdurchführung
17: Quotientenbildner
18: Auswerteeinrichtung
19: Trennwand

Claims

Verfahren zur Untersuchung von in einem Gas befindlichen Partikeln, bei welchem Verfahren das Gas mit den Partikeln in Form eines Gasstromes an einer UV-Lichtquelle (2) vorbeigeführt, die Partikel durch die UV-Strahlung aus der UV-Lichtquelle ionisiert, die ionisierten Partikel aus dem Gasstrom ausgefiltert und der entstehende photoelektrisch induzierte Strom gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Lichtquelle ein auf dem Prinzip der stillen elektrischen Entladung basierender UV-Excimerstrahler verwendet wird, dass der zu untersuchende Gasstrom zwei oder mehr UV-Excimerstrahler sequentiell oder parallel durch- oder umströmt, die UV-Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen, und dass die entstehenden Photoströme (I_PE222; I_PE172) miteinander verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Excimerstrahler Innenstrahler verwendet werden, die von dem zu untersuchenden Gasstrom durchströmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Excimerstrahler Aussenstrahler verwendet werden, die von dem zu untersuchenden Gasstrom umströmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zu untersuchende Gasstrom vorgängig durch ein Elektrofilter als Vorfilter geleitet wird, wobei die Spannungsversorgung des Elektrofilters vorzugsweise aus der Stromversorgungseinrichtung (6) eines der UV-Excimerstrahler erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Vergleich der besagten Photoströme ermittelte Messwert als Regelgrösse für leittechnische Systeme, insbesondere haustechnische oder sicherheitstechnische Systeme, verwendet wird.