空气离子测量仪

　　空气离子测量仪是测量大气中气体离子的专用仪器，它可以测量空气离子的浓度，分辨离子正负极性，并可依离子迁移率不同来分辨被测离子的大小。本文向读者介绍有关空气离子测量仪的原理及各部分电路的功能及特点，并分析各不同结构仪器的优缺点。

　　一、工作原理

　　空气离子测量指标主要有三项:离子浓度、离子极性、离子迁移率。

　　(一)离子浓度测量

　　空气离子测量仪采用电容式收集器收集空气中离子所携带的电荷，并通过一个微电流计测量这些电荷所形成的电流，其结构如图1所示。

　　空气中正、负离子随取样气流进入收集器后，在收集板与极化板之间的极化电场作用下，按不同极性分别向收集板或极化板偏转，把各自所携带的电荷转移到收集板或极化板上。收集板_上收集到的电荷通过微电流计入地，形成一股电流I，极化板上的电荷通过极化电压(电池组)入地，被复合掉，不影响测量。一般认为，每个离子只带一个单位的电荷。

　　离子浓度(即单位休积空气中离子数目)可以由所测得的电流及取样空气流量换算出来，公式为

　　式中:N为每单位体积空气中离子数目(个/。。勺;Z为微电流计读数(人):q为基木电荷电量(1.6又10翎C);v为取样空气流速(。m/s);通为收集器有效横截面积(。m，)o

　　(二)离子极性

　　改变极化电压的极性可以改变收集板收集到的离子的极性，从而改变所测量离子的极性。

　　(三)离子迁移率的测量

　　离子迁移率是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。小离子(直径0.001一0.003灿m)，平均迁移率为1.0(em，/V·s);中离子(直径0.003一0.03灿二)，平均迁移率为0.05(。m，/V·:);大离子(直径0.03一0.1护m)，平均迁移率为。.00试。m粉V·s)。迁移率与离子大小的关系如图2所示。

　　如图3所示，在极化电场作用下，空气离子在横穿气体时要与大量的中性气体分子碰撞，使其运动速度受到限制。空气离子穿过气体的平均速度称为迁移速度Vd，它直接与电场强度E成正比，比例常数皿就称为离子迁移率。

　　根据离子迁移率的定义和离子收集器的结构，可以推得离子迁移率的计算公式:

　　式中:皿为收集器离子迁移率极限(“。军v·s);‘为收集板与极化板之间的距离(。幻;V。为收集器中气流速(0m/s);L为收集板长度(。。);U为极化电压(V)。

　　二、空气离子测最仪的结构

　　空气离子测量仪可分为离子收集器、微电流放大器、极化电源、供电电源四大部分，其方框图如图4所示。