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【资料】-脉冲放电检测器(PDD)

  • 我在故我思
    2006/11/10
  • 私聊

气相色谱(GC)

  • 脉冲放电检测器
    脉冲放电检测器(pulsed discharge detector)是一种氦光离子化检侧器,当用纯氮作载气和放电气体时,它具通用型检测器功能,像氦离子化检测器(HID)一样,既能灵敏检测无机气体。如H2、O2、CO、CO2、H2O等。又能灵敏检测有机化合物.如烃、含杂原子(氧、硫、卤素)化合物、农药、金属配合物等,称PDHID,最小可检度低至皮克级,线性范围是105。若放电气中有微量氩、氪或氙作掺杂气时,则会改变光子能里,使检测器具有相当于11.7eV, 10.2eV和9.5eV三种PID的功能,它们分别称为Ar-PDPID,Kr-PDPID和Xe-PDPID。如果氦中有CH4掺杂气,就可以改变为非放射源的电子俘获检测器(PDECD)。此外还可以在PDHID)上收集光谱信号以取得分析物的定性和定量信息,称脉冲放电发射检测器(PDED)。

    1.检测器结构
    PDHID、PDECD是l992年Wentworth等在HID的基础上提出引入的,以后又逐步作了改进,近两年已正式成为商品仪器, PDHID和PDECD的结构基本一样,图2.90是PDECD池的横截面图。

    检侧池主体是一个长95mm内径14mm的中空不锈钢圆筒。分隔成放电区和反应区,放电区(1)是在一块20mm长3mm内径的石英圆筒块〔7)上装有两个放电电极〔3),放电电极的末端是ф0.25-0.5mm的铂金尖端,两个电极间距约1.6mm ,脉冲放电周期是300μs,脉冲宽度是20-40μs,放电电压20V,产生20mA放电电流,放电互径是0.1-0.15mm.在反应区(2)有两个偏压电极(4.5;150V,2V)和一个收集电极(6),它们之间用四块长8mm,内径3mm的蓝宝石绝缘(8),用黄金O型圈压紧密封,He(30mL/min)从检测池顶部(9)引进放电区,色谱柱(11)从检测池底部插人,柱出口在收集电极(6)和偏压电极(5)之间,PDECD的掺杂气亦是从检测池底部的管(12)引入,管直伸至两个偏压电极(4)和(5)之间,亦即掺杂气是在毛细管桂出口上方加人,也有从偏压电极(4)处加人掺杂气。色谱柱流出物、掺杂气流与He放电气逆流。在反应区发生离子化。

    PDECD很长容易就可以改成PDEID,PDHID不需加入掺杂气,收集电极(6)和偏压电极(5)的位置互换,收集极位于两个偏压电极之间.因为采用石英和蓝宝石作绝缘材料,检测器使用温度提高了,最高操作温度可达400℃。
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    第1楼2006/11/10


    图2.90 PDECD池横截面图
    1.放电区;2.反应区;3.放电电极;4.偏压电极(E1);5.偏压电极(E2);6.收集极;7.石英绝缘体;8.蓝宝石绝缘体;9.He入口;10.出口;11.毛细管柱进入;12.掺杂气进入。

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    第2楼2006/11/10

    2.PDHID
    PDHID的离子化方式是氦光离子化,高纯氦大约以30mL/min的速度从检测池顶部引入放电区,双原子氦跃迁到解离的2He(I's)基态时产生Hopfield的光离子发射。

    发射谱带是在70-90nm附近,能量在16-18eV,高能光子几乎可以把所有化合物离子化,除Ne以外有机、无机化合物都会有信号,因此是通用型检侧器(Ne的离子化势是21.5eV,接近He*亚稳态19.8eV,但大于He的连续光谱能,故信号很低),离子化效率是0.01%-0.1%,可属非破坏性检测器。

    Wentworth等报道PDHID的最小可检度低至皮克级。图2.91所示为固定气体的分析实例,还给出了各种气体和174种化合物的相对信号因子。各类化合物平均熏量相对信号列于表2.26。

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    第3楼2006/11/10

    3. PDECD
    常用ECD主要缺点是由放射源引起的,存在的问题是:(1)安全;(2)放射源容易被分析物污染;(3)63Ni-ECD的活性表面和检测池体积较大,会产生峰扩张,对极性溶剂拖尾尤为严重,因此在1964年提出非放射源ECD,多年未能得到彻底解决。 PDECD是一种很好的非放射源工作方式,其工作原理是在靠近电离区的下游引入掺杂气,藉放电又产生的高能光子使掺杂气首先离子化,产生的电子藉两个偏电压向反应区聚焦,这样偏电极E1与E2间是电子形成区。在PDECD池内电子和正离子分布是不均匀的,因为用负偏压,正离子在偏压电极E1附近浓度最高,向收集极方向浓度逐渐减小;电子的分布则相反,在收集极电了浓度最大,到偏压电极E1电子浓度接近于零,E2与收集极问是电子俘获区。在收集极附近的电子产生基准电流I参考,当有负电性化合物从色谱柱流出就会俘获电子,基流减小I测,此改变脉冲频率产生信号。毛细管柱出口位于收集极上方0.4mm处,电子浓度最高,是电子俘获区,由于电子形成过程与电子俘获过程分开,很少发生干扰,这样可使正离子-电子相结合的机会减小。

    PDECD的掺杂气可以用甲烷、氢或氮,氢和氮的离子化能分别是15.4eV和15.6eV,对某些电子亲和力低或离子化能低的物质(如碳氢化合物)会离子化,CH4的电离势是12.6eV,比H2和N2的IP值低,可以减小外来离子化峰的干扰,灵敏度较高.甲烷以l%-5%浓度混在He中加人,流速约3-15mL/min,即检侧池中CH4在总He中的浓度保持在0.3%。产生基流约32nA。PDHID的基流约0.4nA。

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    第4楼2006/11/10

    PDECD的性能与63Ni-ECD性能相似,对低电子俘获的化合物63Ni-ECD的信号较高。可能是由于在PDECD存在离子化的竞争效应,减弱了电子俘获信号,对高电子俘获的化合物影响不大,PDECD有相当高的灵敏度和低的停留时间(0.08s),线性范围约三个数量级。Cai等详细讨论了PDECD的操作参数并与63Ni-ECD的性能做了较详细的比较。

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  • 我在故我思

    第5楼2006/11/10

    有些图片可能是效果不好,看的不是很清楚,大家可以下载PDF文档的看看:
    脉冲放电检测器

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  • 我在故我思

    第6楼2006/11/10

    以下是一篇相关的文献:
    摘 要:对不同模式脉冲放电检测器的结构、工作原理和应用进行了综述. 并与类似性能的GC 检测器相比较,讨论它们的优点、局限性和潜在的改进.
    脉冲放电检测器

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  • 我在故我思

    第8楼2006/11/10

    以下介绍几种PPD:
    The Pulsed Discharge Electron Capture Detector
    The pulsed discharge electron capture detector is an extension of the previously discussed pulsed discharge helium ionization detector, a diagram of which is shown in figure 44. The detector functions in exactly the same as that of the traditional electron capture detector but differs in the method of electron production. The sensor consists of two sections: the upper section has a relatively small diameter and is where the discharge takes place. The lower section has a much wider diameter and in this part of the sensor, the column eluent is sensed and electron capturing occurs. As with the pulsed discharge helium ionization detector, the potential across the electrodes is pulsed at about 3 kHz with a discharge pulse width of about 45 msec. The discharge produces electrons and high energy photons and some metastable helium atoms. The helium, doped with propane, enters just below the second electrode, metastable atoms are removed and electrons are generated both by the decay of the metastable atoms and by the photons.

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  • 我在故我思

    第9楼2006/11/10

    The Simple or Macro Argon Detector Sensor
    However, there are some complications to this apparently simple sensing system; when an ion is produced by collision between a metastable atom and an organic molecule, the electron, simultaneously produced, is immediately accelerated toward the anode. This results in a further increaseinmetastableatoms and a consequent increase in the ionization of the organic molecules. The resulting cascade effect, unless controlled, results in an exponential increase in ion current. The control of this cascade production of ions involves a negative feed back control on the ion production

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  • 我在故我思

    第10楼2006/11/10

    The Micro Argon Detector
    A diagram of the micro argon detector sensor is shown in figure 29. This sensor is designed to have a very small "effective" sensing volume to facilitate its use with capillary columns where the flow rate may be as low as 0.1 ml/min or less. In the micro argon detector sensor, the anode is withdrawn into a small cavity about 2.5 mm in diameter. This ensures that the electrons can only reach the anode along a restricted path and the electric field around the electrode resides within a few diameters of the anode tip. The anode is tubular in form and the capillary column can slide up inside the anode until it is within a millimeter or so of the electric field. Metastable argon atoms are formed as a cloud of around the anode tip and any solute molecules eluted from the column immediately pass through this cloud and are ionized.

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