Детектор электронного захвата

       Это ячейка с двумя электродами (ионизационная камера), в которую поступает газ-носитель, прошедший через хроматографическую колонку (рис. 4.17). В камере он облучается постоянным потоком β -электронов, т.к. один из электродов изготовлен из материала, являющегося источником излучения (63Ni, 3H, 226Ra). Наиболее удобный источник излучения – титановая фольга, содержащая адсорбированный тритий. Газ-носитель ионизируется под действием потока частиц от радиоактивного источника

Рис. 4.17. Схема электронно-захватного детектора:

1 – ввод газа; 2 – источник излучения; 3 – вывод в атмосферу; 4 –

электроды

       Концентрацию образующихся электронов измеряют с помощью системы электродов, подобной использующейся в пламенно- ионизационном детекторе. Поддерживается постоянная концентрация электронов. При попадании в камеру молекул разделяемых веществ, они захватывают свободные электроны с образованием стабильных анионов:

AB + e = AB– ± энергия

AB + e = A + B– ± энергия

       Ток между электродами уменьшается пропорционально концентрации этого вещества. Этот детектор дает отклик на соединения, содержащие галогены, фосфор, серу, нитраты, свинец, кислород, металлорганические соединения. На большинство углеводородов он не реагирует. Электронно-захватный детектор предназначен для анализа веществ, обладающих электронным сродством, в частности галогенно-органических соединений. Полезный сигнал детектора — это уменьшение начального тока, однозначно связанного с количеством анализируемого соединения. В ионизационной камере детектора помещается радиоактивный источник (например, 63Ni). Под воздействием радиации молекулы газа- носителя (азот, аргон, гелий) ионизируются с высвобождением электрона:

N2 → N2+ e.

       В камере между электродами приложено напряжение, фоновый ток создается в основном электронами, т.к. их подвижность на три порядка выше, чем подвижность ионов. Кроме того, большая часть ионов рекомбинирует, не доходя до электродов. При попадании в ячейку детектора соединений, обладающих сродством по отношению к электрону, происходит захват ими свободных электронов:

М + е → М–,

что приводит к снижению начального фонового тока.

       Детектор электронного захвата обладает высокой ионизационной эффективностью. В газе-носителе недопустимо присутствие кислорода, влаги и др. соединений, снижающих количество электронов или их подвижность. Предел детектирования детектора на два-три порядка ниже пламенно-ионизационного, он сильно зависит от числа и положения атомов галогенов в молекулах.

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД)

       Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) основан на ионизации органических соединений в пламени водорода. Устройство детектора представлено на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Схема пламенно-ионизационного детектора:

1 – ввод газа из колонки; 2 – ввод воздуха; 3 – катод; 4 – собирающий

электрод; 5 – вывод в атмосферу

       Выходящий из колонки газ смешивается с H2 и поступает в форсунку горелки детектора. Образующиеся в пламени ионизованные частицы заполняют межэлектродное пространство, в результате чего сопротивление снижается, ток резко усиливается. Т.е. концентрацию ионов определяют, измеряя проводимость пламени. ПИД реагирует практически на все соединения, кроме H2, инертных газов, О2, N2, оксидов азота, S, C, а также H2О. Этот детектор чувствителен только к соединениям, ионизирующимся в пламени, т.е к соединениям с C-C и C-H связями. Точный механизм ионизации не выяснен. С использованием масс- спектрометрометрии проведено исследование и обнаружено, что механизм ионообразования связан с термодеструкцией и последующей хемоионизацией.

       В ПИД одним из электродов служит горелка, второй электрод – коллектор – располагается над горелкой. Малые токи (10–9–10–12 А) усиливаются, т.к. шумы самого детектора малы. Из-за высокой чувствительности, большого диапазона линейности ПИД стал наиболее распространенным детектором.

Термоионный детектор (ТИД)

       ТИД селективен к N- и P-содержащим соединениям за счет введения в пламя водорода паров солей щелочных металлов (К, Na, Rb и Cs). Скорость введения паров щелочных металлов должна быть стабилизирована. ТИД чувствителен к стабильности поддержания скорости водорода, воздуха и газа-носителя. Селективность ТИД к N- и P-

органическим соединениям по сравнению с ПИД — порядка 102–103.

Пламенно-фотометрический детектор (ПФД)

       ПДФ селективен к S- и P-содержащим соединениям, при сжигании которых в пламени, обогащенном водородом, по сравнению с ПИДом, излучаемый свет от этих элементов направляется на фотоумножитель через специальные фильтры (394 нм для S и 526 нм для Р).

       Особенности детектора:

· чувствительность ПФД к S-и Р-содержащим соединениям тем больше, чем выше содержание этих элементов в соединениях;

· сигнал к Р-содержащим соединениям пропорционален концентрации этого вещества в газе-носителе;

· сигнал к S-содержащим соединениям пропорционален логарифму потока вещества.

Фотоионизационный детектор (ФИД)

       В ФИДе ионизация анализируемых соединений происходит за счет УФ-излучения в специальной камере с двумя электродами. При фотоионизации молекулы анализируемых соединений диссоциируют на ион и электрон:

А + h ν → A+ + е–

       Образуемые ионы собираются электродами. Ионизируются только те соединения, потенциал которых ниже энергии фотонов. В зависимости от лампы энергия фотонов может быть 9, 5; 10, 2 и 11, 7 эВ. ФИД как и ПИД обладает высокой чувствительностью ко всем органическим соединениям. К ароматическим соединениям ФИД имеет в 10–50 раз большую чувствительность, чем ПИД. В отличие от ПИД фотоионизационный детектор может регистрировать H2S, PH3, NH3, AsH3 и др.

Масс-спектрометрический детектор (МСД)

       В последние годы достигнут прогресс в создании небольших настольных МСД для газовых хроматографов. В настоящее время этот высокочувствительный детектор — самый совершенный прибор для идентификации неизвестных веществ. Имеется библиотека относительных масс для более 250 тысяч соединений. МСД обычно включает вакуумный насос, ионный источник и систему обработки. Для газовых хроматографов используются в основном два вида ионизации: электронный удар и

химическая ионизация.

       В качестве анализатора ионов могут применяться магнитные, квадрупольные и ионные ловушки, анализаторы ионно-циклотронного резонанса, с двойной фокусировкой (магнитные и электростатические), времяпролетные.

       В качестве детектора, регистрирующего пучки ионов, используются электронный и фотоэлектронный умножитель, коллектор Фарадея, плоская электронная матрица.

       МСД – ионизационный деструктивный потоковый детектор, универсальный и одновременно селективный, т.к. всегда можно найти массу, типичную только для данного соединения. При исследовании МСД в режиме детектирования отдельных ионов чувствительность его очень высока (в 1000 раз больше, чем в режиме сканирования) около 10–13 г. Международный стандарт ионизации 70 эВ (1, 1 · 10–17 Дж) общепризнан, на многих современных хромато-масс-спектрометрах предусмотрен только такой фиксированный режим ионизации. Создана библиотека масс с этим источником ионизации.

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: