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Teledyne 2120XL

trace n2 in ar

0-1 0-10 0-100ppm

LDETEK的MULTITEDEK，类似于K4000的一款色谱仪

此色谱仪应用于液氧中THC和C2H2分析。

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GOW MAC公司100 HF—AD高频氩放电色谱仪的应用与维护

摘要：本文详细介绍了美国GOW MAC公司HF—AD型高频氩放电气相色谱仪的检测原理及内部二种气路结构，对仪器的维护、使用进行了详细的论述。
关键词： 高频氩放电检测器 气路结构 维护特点
中图分类号：TH833 文献标识码：B

Application and Maintenance of GOW MAC corporation HF—AD 100 High Frequency Argon Discharge Detector Gas Chromatograph
Huang Jian
(Gas producing Factory , Xinyu Iron and steel Co.,Ltd.,Tuanjie West Rood, Xinyu 338001, Jiangxi, P. R. china)

Abstract: The article introduce principle of American Gow Mac corporation HF—AD high frequency argon discharge detector gas chromatograph and intramural two gas structure, maintenance and operation of instrument is detailed discussed.
Keywords: High Frequency Argon Discharge；Gas structure；Maintenance point；

前言：
随着国民经济的不断发展，氩气在各种行业的需求量越来越大，而对其纯度的要求也越来越高。根据2007年2月新实施的氩国标GB/T 4842—2006对比过去的GB/T 10624—1998可知（见表1），对氩的要求均有所提高，如何系统，精确的检测氩的纯度，对生产使用氩气相关的行业，厂家提出了更高的要求。
表 1
GB/T 10624—1998（合格品） 注：液态氩可不检测水份含量

项 目 氩纯度 （V/V）
10-2 ≥ 杂质含量（V/V） 10-6 ≤
H2 O2 N2 CO+CO2+CH4 水份
含 量 99.999 1 2 5 2 4

GB/T 4842—2006 注：液态氩可不检测水份含量

项 目 氩纯度 （V/V）
10-2 ≥ 杂质含量（V/V） 10-6 ≤
H2 O2 N2 CO+CO2+CH4 水份
含 量 99.999 0.5 1.5 4 1 3
1、 简介：
新余钢铁集团有限责任公司气体厂（以下简称新钢气体厂）共有三套制氧机，分别为6000Nm3/h、16000 Nm3/h、24000 Nm3/h各一套。其中16000 Nm3/h及24000 Nm3/h制氧机全部采用全精馏无氢制氩工艺。其质量均可达到高纯氩的要求。如何检测产品质量，并指导氩的生产对质检部门提出了新的要求。自上世纪70、80年代，我国空分行业引进了第一批专用高纯气体分析仪器以来，在过去十几年中曾发挥了重要作用。但是，到了90年代，特别是本世纪初，随着我国高纯气体的生产技术不断的提高，国家相关标准的出台，已显得有些落后，已不能满足工业及制造业日益发展的需要。但与此同时国外的气体分析技术和仪器制造水平的却在飞速发展，早已更新了高纯气体分析技术和相关的分析仪器设备。
2、 仪器检测器原理：
气体厂分别于2002年和2005年购入两台GAO-MAC公司100HF—AD型气相色谱仪,该仪器是专用于高纯氩中微量及痕
量杂质分析，采用氩放电检测器，以超高纯氩为载气。载气以一定的流速经过处在高频振荡场中的石英管，管外施以1500V
的高压，石英管内氩在100MHz高频电磁场内运动。由于氩原子的电离能低于受振荡后的平均自由能量，氩被电离后在管内形成离
子、电子中性粒子的混合体――等离子体，并且氩原子受激发后放电产生弧光。当各参数处于最佳条件下高压电路导通，调至一定放电电流，产生稳定的放电弧光。当载气携带经色谱柱分离的含有微量杂质的样品进入检测器时，由于各种杂质在检测器均有响应且对辉光放电强度在一定范围发生线性粹灭或增强，其中气体分子N2、H2、CH4等吸收并粹灭弧光，而O2、CO、CO2分子受激发后产生增强弧光。所产生光的强度变化与被测成分浓度成正比，故而借此进行杂质定量分析，通过光电转换为电信号输出记录，即可得出氩气样品中杂质含量，此种效应称之为无极放电（HFAD），其原理图见图1.
3、 仪器设计
1、气路设计：
其气路方面有两种设计，分为系统I及系统Ⅱ。系统I为通用型，配有一根色谱柱，内部填充有5A分子筛，一个六通阀，可检测H2、O2、N2、CH4及CO五种成分（见图2）。

系统Ⅱ为改进型，配有二根色谱柱，其中一根填充5A分子筛，另一根填充色谱硅胶。一个十通阀，一个四通阀，设计一定切换时间，可检测H2、O2、N2、CH4、CO及CO2六种成分（见图3）。

气路系统设计为特殊的密封结构，全部导管、阀门及连接件均为特殊设计及安装方式，使用的密封垫片为专用一次性耗材。只可使用一次，否则很难再起到密封作用。使用高纯氩经再次净化后作载气(99.9999%)。且另引一路载气对切换阀外围进行吹扫，以防阀门在经过多次切换后可能产生的微量泄漏而造成的影响。
2、检测器灵敏度
仪器色谱柱温度设定为80℃，检测器（辉光管）温度设定为38℃（温控器位于机箱内部）。检测器灵敏度见下表2：
表 2
(ppb) H2 O2 N2 CH4 CO CO2
Ⅰ 型 20 100 200 50 500 ----
Ⅱ 型 20 100 200 50 500 300
3、标准谱图：
由此可见，此检测器灵敏较高，可完全满足高纯氩检测的需要，以下为标准气色谱图（图4）：

5、 仪器的维护：
1． 该仪器的检测器温度设定为38℃，其温度基本上等同于机箱的温度，温控器安装在机箱内部，后面板的左侧（从前面板向后看，以下一至），温度探头位于检测器（辉光管）的右侧；加热器则封装于不锈钢网罩内，安装在机箱风扇的右下角。机箱风扇自外向里吹风，而检测器机箱顶盖分布有较多通风孔，因此仪器对环境温度稳定依赖性较强，室温波动应低于±1℃/h，温度的波动使仪器基线漂移，噪音加大，且检测器放电电流不稳定，直接影响分析测量。
2． 该仪器是专用于5N(99.999%Ar)及以上纯度的高纯氩的分析检测，仪器检测器为光学检测器，线性范围较小，峰形不稳定。线性范围一般在102 以下，并且灵敏度越高，范围越窄，对各杂质的浓度在0－5（检测器电流50），5－10PPm（检测器电流55）以内线性较好。
被测样品氩气纯度过低，会使仪器分析不正常，如N2>50PPm 仪器容易灭弧。O2>8PPm 可能出现歧峰，或平头峰。CH4>10PPm也将出现岐峰，从而影响仪器的正常使用。若仪器正常分析时出现歧峰，或平头峰（前提为被测样品已充分置换了取样气路）。说明相应组分超过线性范围，可降低灵敏度予以消除。一是加大放电电流，二是更换更小体积的定量管，可对比选择。
3． 载气至少要求5N(99.999%Ar)以上的高纯氩，最好是5.8N（99.9998%Ar）高纯氩，我厂使用自身生产充装的高纯氩气作载气，要求载气杂质中O2＜1.0PPm N2＜0.5PPm，且不得检测出其它杂质。载气在通过仪器配备的纯化器净化后，纯度应在6N以上。若载气纯度太差，将可能导致检测器引不起电弧或起弧后检测器电流很低，辉光较暗，并容易引起灭弧且噪音较大。
4． 更换载气时，要仔细，小心的操作。防止空气进入减压阀、气路管道、纯化器以及仪器检测器。仪器载气最好设计为能双路双瓶同时供气，一瓶使用，一瓶备用。当需要更换载气时，使用“在用”载气的气体对另一路管道及减压阀进行反向吹扫，利用需更换载气气瓶的减压阀来调节吹扫流量，并在不断气的情况下更换载气气瓶。这样可以防止空气带入，并且对仪器的正常运行无任何影响。
5． 载气气路一般均设计了纯化器，以便进一步净化载气纯度(99.9999%Ar)，纯化器为消耗型物品，必须加热使用（适当降低吸附能力）。当吸附容量达到饱和后不可再生，且价格昂贵。纯化器对处理的气体均有一定要求，以GC50 纯化器（PS2—GC50—R—2型）为例，见下表3：
表 3
(ppb) H2 O2 N2 CH4 CO CO2 H2O
进气 100 2000 5000 300 500 500 2000
出气 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10 ＜10
纯化器的维护是难点之一，一般一旦使用就不可随意拆卸，如万不得已必须拆卸，在不断载气的情况下（可适当调低流量），应先断电停止加热，待纯化温度降至室温后，先将出口堵住，后再堵住进口（使用专用扪头，出厂时均附带）。
纯化器失效后，将会在正常进样时发现在氢的保留时间位置出现一负峰（检测器对氢的响应灵敏度最高，见图4），并随之越来越大。而其它组份响应对比过去降低（测量标准气），若切断纯化器电源可发现氢负峰减小，一般均可判断纯化器已失效。（各纯化器维护应详见仪器附带说明书）
为了尽可能的延长纯化器的使用寿命，可在纯化器前加一脱氧管，降低纯化器的净化负荷。（我厂如此设计取得较好效果）
7． 仪器气路要绝对的密封，各接口使用专用的接头与垫片进行连接，垫片只可使用一次，不要重复使用，否则将容易造成泄漏，而一旦泄漏将会造成大气中的O2、N2等组分逆着压力梯度（即低压向高压）向系统扩散，导致基线漂移或样品分析重复性差，从而产生错误的分析结果。所以载气系统及样品气和检测系统要严格保证气密性，定期进行检查（详细记录每日载气的相耗量）。当发生样品重复差时，可适当调节切换阀外围吹扫气量（最大10ml/min），如有所好转则有可能是切换阀密封效果下降，已到切换次数寿命，见议更换。
8． 仪器应安装于牢固稳定的操作台上，最好不要靠墙（以便检修）。防震动，强电磁干扰，仪器所处环境应洁净、干燥，否则影响仪器使用寿命（仪器检测器机箱属半敞开时）。特别是检测器的光敏管，其紧密的缠绕在辉光管的外围，直接暴露在检测器机箱里。若环境空气不够洁净、干燥易发生氧化现象。造成光敏反应不线性，甚至无响应，造成仪器故障。
9． 使用标准气校正时应以氩为底气，各组分应以高纯氩国标相近为标准（见表1），分析瓶装气体时最好采用高压针形阀，以减小死体积，减压阀一般死体积大，吹扫时间长。针形阀使用时应注意，阀后不应再进行节流调节，以防止超压。安装载气减压阀时，应使用突然泄压法进行置换吹扫多次后接通气路管道。
10． 电路“虚接”问题。检测器机箱后面风扇向外里吹扫，达到恒温、净化机箱的作用。但同时由于在机箱产生一定的气流，导致内部连接线路难免发生摆动，在线路接口处易发生“虚接”问题（特别是检测器微量信号传输回路），从而导致“基线”毫无规律的波动。当仪器未发任何改变，气路也正常时，就应考虑是否电路“虚接”造成的原因。此时应先将仪器可靠断电，后将各电路插口从新“插拔”连接一次（特别是信号传输接口及线路），各连接线可靠、牢固的固定在机箱内侧，以便排除是否电路“虚接”问题（本厂两台仪器曾发生多次线路“虚接”问题）。

6、 结束语：
氩高频放电型检测器色谱仪是目前在国内外普遍采用的高纯氩分析专用仪器。但应该指出，氩放电型气相色谱仪是一种专门用于微量及痕量气体成分分析的仪器、专业技术性强，应用技术难度高。因此，必须在购买仪器的选型时保证配套的完整性。同时在应用过程中，由有经验的专业技术人员进行指导和帮助，严格按照仪器说明书的要求调整、使用、维护仪器，只有这样经过一段时间的实践、摸索并掌握仪器运行规律后才能使其发挥应有的作用。因其具有灵敏度高，使用方便、快捷，一次进样就可检测出氩气中五种以上杂质成分含量，完全满足高纯氩质量的国家标准要求。具有产品质量最终检验及在线监测两种应用功能。可对各种单一组分分析的在线气体分析仪做出指导作用，应而可做为最终鉴定型仪器。同时，该仪器未采用任何种类放射源作为杂质分子电离的激发能源，从根本上消除了放射源对环境及人身的污染、伤害问题。可做为气体制造或使用高纯氩行业检定产品质量的首选仪器之一。笔者使用、维护该种仪器多年，特此与各同行进行交流探讨。

我现场的一台有个问题：通10ppmN2 的量程气，先从100ppm降到8ppm左右，再很缓慢升到10ppm左右，也能稳定住，就是这个变化明显不符合气体吹扫过程N2 含量的变化，问厂家，还没结论，通零点气正常

fulingwei(fulingwei) 发表:

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0-1 0-10 0-100ppm