在00年代前,许多高级分析仪器使用特殊光源,例如氘灯、氙灯、空心阴极灯等,并对光衰有严格要求,所以要对这些灯泡的使用时间进行计时,当达到使用期限后,为了保证分析的准确性,必须更换灯泡,但对时间精度没有多高要求。人们开动脑筋,制作出了成本低、可靠性高、使用简单的水银计时器。作为备品备件,现在还有少量存货销售。
下面拆解的是一台老的分析仪器上使用的水银计时器。
仪器外貌:
日本岛津RF-530荧光分光光度计,左边是主机,右边是数据记录仪:
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仪器后背,计时器安装在电源插座上方:
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计时器型号TM2,规格为500小时:
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计时器是插在接口上的,很容易卸下:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_a83c09d8820fc8b.jpg?171)
计时器接口标有方向和极性:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_fe55420773cf2b5.jpg?175)
该仪器使用75W氙灯,工作寿命500小时(不是照明寿命),水银计时器与之匹配。更换氙灯时,应同时将配套的计时器更换:
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当仪器的氙灯工作时,水银计时器进行工作时间累计:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_5729ef252288685.jpg?48)
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拆下的计时器体积比7号电池稍大一点:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_025f7a0ff50310f.jpg?157)
计时器底部的英文是“富士陶瓷”制造:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_70d5eff6da14830.jpg?181)
计时器正面照片,生产批号505,即日本平成 5年(1993年)5月:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_44ba5a746246083.jpg?40)
从刻度上看,时间指示小气泡在左起始端,这台仪器的氙灯及计时器使用时间很短:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_e1d0dd5bb2907a0.jpg?46)
水银计时器拆解
用小刀轻轻剥离时间刻度板:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_787a624a21394f0.jpg?45)
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内部结构非常简单,见下图:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_86018746c8b3738.jpg?52)
计时器右端:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_3456650ece6dcbd.jpg?43)
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_03f337f93195af2.jpg?195)
计时器左端:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_1a2f2ba8c0e95ca.jpg?170)
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_b7cfffc9e77b2a3.jpg?183)
气隙处的微距照片:负极端面的水银堆积成圆头形,正极端面相对直平。
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_7ed8090fc0b3d19.jpg?222)
用数字万用表电阻档测量计时器引线,电阻值为242.1欧姆(气温14℃):
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_3381f4fa15a7658.jpg?187)
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_caa900b6f026190.jpg?59)
气温不同,计时器的电阻值也不同,下面是用指针表测量的,电阻值为110欧姆(气温17℃):
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_0522bfdbb0f6730.jpg?53)
在仪器工作时,用数字万用表直流电压档测量计时器接口,电压为5.278V:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_50286e1c85c2c04.jpg?208)
水银计时器的原理
下面是水银计时器结构原理图:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_6cf284beeb31534.jpg?19)
在毛细玻璃管内注入水银,两端密封并有金属引线。预先在计时器起点端留有一点气隙(小气泡),常温下气隙内充满了汞蒸气。当给计时器两端施加直流电压,起点端接“-”,终点端接“+”,气隙正极附近的离子化水银(汞原子)在电场作用下,向气隙负极一侧迁移,随着时间的推移,全部水银都集中到负极(起点)一侧,现象就是“小气泡”从起点慢慢地向终点移动,实质是电泳现象。
另外,气温高,气隙内汞蒸气密度大,导电性能强,电阻低;气温低,气隙内汞蒸气密度小,导电性能弱,电阻高,这也解释了在不同气温下,测量的电阻值不同的现象。由于水银计时器是一种粗犷的计时装置,用在要求不高的地方,仪器分析室一般为恒温,这种影响可以不计。
其他形式的水银计时器
由于水银计时器结构简单、成本低、稳定可靠,在00年代以前的许多仪器上都有使用。它们被设计与仪器的光源寿命期相同,是配套的专用计时器。
下面是从waters(沃特世)紫外检测器上换下的氘灯,水银计时器(1000小时)被集成在氘灯的阳极线路上,随着灯一起更换:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_2a30e010abcecd7.jpg?51)
这只氘灯使用时间已超过1000小时,水银计时器上的小气泡跑到了右顶端,已看不见了:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_77a7b7f204b3b34.jpg?43)
而这只waters(沃特世)紫外检测器上氘灯使用时间才360小时,看小气泡(黑点)的位置:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_9c805f2d0d78c90.jpg?45)
下面这只水银计时器(10000小时),已使用500小时左右,做成保险管形状,安装在仪器电路板上:
![](http://img.mydigit.net/Mon_1302/88_809903_fd80858be08a20e.jpg?51)
水银计时器使用后被丢弃,其中的水银污染环境。随着人们环保意识的提高,现在已经被其它形式的计时器替代。对于这种巧妙的装置,我们不得不佩服前辈们的智慧。
谢谢观看!
附小知识(摘自网络):汞很容易蒸发到空气中引起危害。这是因为:
1.汞在0℃时已蒸发,气温愈高,蒸发愈快愈多;每增加10℃蒸发速度约增加1.2~1.5倍,空气流动时蒸发更多。
2.汞不溶于水,可通过表面的水封层蒸发到空气中。
3.汞粘度小而流动性大,很易碎成小汞珠,无孔不入地留存于工作台、地面等处的缝隙中,既难清除,又使表面面积增加而大量蒸发,形成二次污染源。
4.受污染的地面、工作台、墙壁及天花板等的表面都吸附汞蒸气,有时,汞作业车间、工厂移作它用,仍残留有汞危害的问题。工人衣着及皮肤上的污染可带到家庭中引起危害。
目前,废弃日光灯、节能灯的汞污染问题已得到全社会重视,许多专家学者纷纷检讨过去的照明产业路线。