2.1.6. Газові аналізатори

Необхідно завжди мати можливість перевірити, чи не забруднився гелій, закачаний у балони. На рис. 2.8 зображений дуже простий прилад для вимірювання чистоти газоподібного гелію. Прилад складається з довгої тонкостінної трубки 1, зробленої зі сплаву з низькою теплопровідністю, закритої на нижньому кінці мідною гільзою. У верхній частині розташований ртутний манометр 2 і вентиль 3. Спочатку прилад відкачують і, коли манометр показує нульовий тиск, вентиль 3 закривають. Після цього прилад приєднують за допомогою гумового шланга до приладу високого тиску, газ у якому мають намір досліджувати. У стінці гумового шланга біля того кінця, яким він насаджений на патрубок приладу 4, повинен бути зроблений розріз. Тепер відкривають вентиль балона так, щоб гелій витікав через шланг і розріз.

Рис. 2.8. Газоаналізатор для визначення чистоти гелію

Приблизно через 0,5 хв усе повітря зі шланга буде витиснуте і шланг заповниться газом з балона. Тепер відкривають вентиль 3 і прилад заповнюють газом. Впускати газ треба повільно, інакше ртутний стовпчик може різко підстрибнути і розбити кінець скляного манометра. Розріз у гумовій трубці відіграє роль запобіжного клапана, що не допускає, щоб тиск у приладі підвищувався істотно вище атмосферного. Коли прилад наповниться, вентиль закривають і від'єднують прилад від балона. Потім трубку 1 опускають у посудину Дьюара для зберігання рідкого гелію. Усі гази в трубці, крім гелію, скондесуються і замерзнуть на дні трубки, причому тиск їх парів буде мізерним. Після цього гелій відкачують через вентиль 3, при цьому тверді домішки залишаються в трубці.

Рис. 2.9. Електрич­ний газоаналіза­тор: 1 – установ­ка нуля; 2 – регу­лювання чутли­вості

Коли манометр покаже нульовий тиск, вентиль 3 закрива­ють і прилад витягують із посудини Дьюара; при відігріванні домішки випаровуються. Тепер показання манометра відповідають кількості забруднюючих домішок. При відкачці приладу, зануреного в посудину Дьюара, важливо дочекатися, поки тиск зменшиться до нуля. На це може піти кілька хвилин. Перевага такого приладу в тім, що він не вимагає калібрування; тиск, показаний манометром 2, є істинним парціальним тиском домішок у газоподібному гелії.

Поряд з такими перевагами, як простота, дешевина і точність, описаний прилад має той недолік, що процедура його застосування трохи стомлююча. На рис. 2.9 зображений більш складний газоаналізатор; індикатор цього приладу безпосередньо вказує ступінь чистоти газоподібного гелію, що протікає через аналізатор. Будова приладу заснована на тому факті, що тепловіддача від нагрітого дроту залежить від складу навколишнього газу. У циліндричних порожнинах всередині металевого блока розташовані чотири спіралі, кожна з яких складається з 200 витків вольфрамового дроту діаметром 0,05 мм. Ці спіралі утворюють місток Уітстона, і струм, що протікає через місток, нагріває їх. Три із зазначених порожнин з'єднані одна з одною, вони заповнені чистим гелієм при атмосферному тиску і герметично закриті. Газоподібний гелій, чистоту якого треба визначити, повільно пропускають через четверту порожнину. Якщо в гелії є домішка повітря, спіраль у цій порожнині нагріється сильніше і її опір стане більшим за опори трьох інших спіралей. Для малих концентрацій показання вимірювального приладу пропорційні концентрації домішок. Цей прилад не є абсолютним, і його необхідно прокалібрувати, порівнявши, наприклад, з газоаналізатором, описаним вище.

Очищення газу. Домішки вилучають з гелію, пропускаючи стиснутий газ над охолодженим активованим вугіллям. Ефективне очищення можна провести в посудині, зануреній у рідкий азот і заповненій активованим вугіллям, на якому адсорбуються майже всі домішки, крім водню. Використане вугілля можна очистити і знову підготувати до роботи, нагріваючи посудину на декілька сотень градусів і одночасно відкачуючи її ротаційним насосом. Звичайно, треба вжити заходів, щоб газ, що виділяється при нагріванні вугілля, міг вільно виходити з нього так, щоб у посудині не виник занадто високий тиск.