|
Пламенно-фотометрический детектор. Детекторы этого типа наиболее часто используют в хроматографии для селективного анализа серосодержащих, реже фосфорсодержащих соединений. Сущность метода заключается в измерении излучения анализируемых соединений в водородном пламени. Серосодержащие органические соединения, попадая в пламя, преобразуются в результате химических реакций в радикалы SO, CS, СН и S2. Для практических целей наиболее приемлемо излучение S2 в диапазоне длин волн 350—460 нм. В связи с этим режимы работы и конструкции пламенно-фотометрических детекторов выбирают таким образом, чтобы создать условия для преимущественного образования в пламени частиц S2. Для этого в зоне горения пламени создают значительный избыток водорода по сравнению со стехиометрическим соотношением. В результате температура пламени снижается, что способствует образованию S2, и, кроме того, вследствие более интенсивной диффузии водорода по сравнению с анализируемым веществом практически весь кислород реагирует с водородом, т. е. исключается возможность окисления серы. Чувствительность и стабильность пламенно-фотометрического детектора в значительной степени зависят от режима горения пламени и, соответственно, от конструкции газовой горелки. В большинстве случаев различные типы пламенно-фотометрических детекторов отличаются именно конструкциями газовых горелок.
Газ-носитель (рис. 7), выходящий из колонки 1, смешивается с водородом и через сопло горелки 2 попадает в пространство, ограниченное колпаком 3. В это же пространство подается кислород, смешивающийся за счет диффузии с водородом. Таким образом создаются условия для горения пламени 4. Излучение частиц S2, образующихся в пламени из анализируемых серосодержащих веществ, проходит через селективный светофильтр 6, пропускающий излучение с длиной волны 394 нм, и преобразуется фотоумножителем 7 в электрический сигнал, который поступает в усилитель 9 и регистрируется на диаграммной ленте самопишущего потенциометра 8. Кварцевый диск 5 предохраняет светофильтр 6 от контакта с горячим газом и от загрязнения продуктами горения. Пламенно-фотометрический детектор питается от источника 10 постоянным напряжением 800—1100 В. Рабочая температура детектора, как правило, не превышает 250 °С, так как его чувствительность резко падает с повышением температуры. Отличительная особенность пламенно-фотометрического детектора — нелинейная зависимость выходного сигнала от количества вещества, поступившего в детектор. Эта зависимость выражается уравнениями:
;
где s — площадь хроматографического пика; qc — количество серы, содержащейся в анализируемом веществе; kh и kS — масштабные коэффициенты; v — величина, зависящая от конструкции горелки детектора.
Предел обнаружения хроматографов с пламенно-фотометрическими детекторами (1 — 5) 10-11 г/с серы в анализируемом веществе.
Электронно-захватный детектор. Принцип действия детектора этого типа основан на использовании способности молекул некоторых веществ захватывать электроны, превращаясь при этом в отрицательные ионы. Это свойство веществ называют сродством к электрону. Электронно-захватный детектор (рис. 8) работает следующим образом. Радиоактивный источник 6 β-излучения, например 63Ni, испускает β-частицы, которые сталкиваются с молекулами газа-носителя (азота), в результате чего в объеме, ограниченном стенками ионизационной камеры 5, образуются медленные электроны ей и положительные ионы азота:
Стенка ионизационной камеры соединена с отрицательным полюсом источника питания 10 и является катодом, а коллекторный электрод 7 — анодом. Образовавшиеся в результате ионизации азота заряженные частицы под действием электрического поля распределяются между электродами: электроны перемещаются к коллекторному электроду, а положительные ионы — к стенке ионизационной камеры и поверхности радиоактивного источника, находящегося в электрическом контакте с ионизационной камерой. Распределение заряженных частиц между электродами приводит к образованию тока, протекающего в цепи: коллекторный электрод — электрометрический усилитель 8 «земля»; этот ток называется фоновым.
Рис 7. Схема пламенно-фотометрического детектора
При появлении в объеме ионизационной камеры анализируемого вещества, обладающего сродством к электрону, свободные электроны захватываются молекулами анализируемого вещества, в результате чего образуются отрицательные ионы. Отрицательные ионы обладают значительно большей, чем электроны, способностью к рекомбинации с положительными ионами азота, что приводит к уменьшению числа электронов, попадающих на коллекторный электрод, и, соответственно, к уменьшению силы фонового тока. Уменьшение силы фонового тока при прохождении через детектор анализируемого вещества служит мерой количества
анализируемого вещества.
Электронно-захватный детектор проявляет селективную чувствительность к галогенсодержа-щим органическим соединениям (хлор-, фторсодержащим и т. д.) и практически не чувствителен к углеводородам. В связи с этим детектор широко применяют в системах контроля загрязнений окружающей среды, особенно при анализе микропримесей вредных хлорсодержащих пестицидов, например ДДТ. Основным недостатком детектора является высокая чувствительность к кислороду, вследствие чего для его нормальной работы необходима тщательная герметизация с целью устранения возможности попадания в ионизационную камеру воздуха. Предельная рабочая температура детектора определяется допустимой температурой радиоактивного источника и при использовании 63Ni составляет 350 °С. Предел обнаружения хроматографов с электронно-захватными детекторами, например, при анализе γ-гексахлорциклогексана достигает 1 10-14 г/с.
Рис. 8. Схема злектронно-захватного детектора: 1 — хроматографическая колонка; 2 — уплотнение колонки в детекторе; 3 — корпус детектора; 4 — электрические изоляторы; 5 — ионизационная камера (потенциальный электрод); 6 — радиоактивный источник; 7 — коллекторный электрод; 8 — электрометрический усилитель; 9 — регистрирующий прибор; 10 — источник питания детектора
Do'stlaringiz bilan baham: |
