Хромато-эффузиометр

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фф(22) Заявлено 2404. 79 (21) 2757171/23-25с присоединением заявки ИЫ(51)М. Кл. Н 01 ) 49/ООР С 01 й 27/62 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 543. .544(088.8) Р.Н. Галль, В.Д. Гришин, И.Н. Кириллоэа, В";л;" Пайленко,А.Э. Рафальсон, А.С. Смирнова, В.Л. ТцровеСпециальное конструкторское бюро ана тическогоприборостроения Научно-техническогб"объединения АН СССР(54) ХРОМАТО-ЭФФУЗИОМЕТР Изобретение относится к хроматомасс-спектроскопии.Известные хромато-эффузиометры имеют одинаковую конструкцию1 1,Наибочее близким к предлагаемому является хромато- эффузиометр, эффузионная камера которого, расположенная на выходе разделительной колонки, отделена от нее игольчатым электромагнитным клапаном, встроенным во внутренний объем эффузионной камеры, Клапан служит как для тонкой регулировки потока из колонки в камеру, так и для герметичного перекрывания камеры в режиме эффузионных измерений. Пространство между внутренними стенками камеры и сильфоном клапана образует рабочий объем эффузионной камеры, приблизительно равный 3 см . Из этого объема газ вытекает в кнудсеновском режиме через диафрагму в анализатор со скоростью, обратно пропорциональной корню квадратному из молекулярного веса 21.Недостатки этого устройства сос тоят в том, что сильфонный механизм клапана, встроенный в эффузионную камеру, в процессе работы контактирует с парами анализируемых вешестр причем разветвленная поверхность сильфона резко увеличивает вероятность сорбции, которая приводит к снижению точности определения молекулярного веса, а для некоторых термически нестойких веществ делают это определение вообще невозможным.Устройство не обеспечивает также постоянства газового потока через колонку. При закрывании клапана игла под действием пружины ударяет седло и постепенно деформирует его. При последующем открывании клапана кольцевой зазор между иглой и седлом, которым определяется газовый поток из колонки, имеет уже другое сечение. Таким образом, первоначально установленный рабочий поток через колонку не остается постоянным, что затрудняет хроматографическую идентификацию веществ по их временам удерживания. Кроме того, устройство отличается сложностью изготовления и недостаточной надежностью запорной пары игла-седло.Указанные недостатки обусловлены тем, что один и тот же рабочий орган - игла клапана - осуществляет две различные Функции; плавную дозировку потока газа-носителя черезколонку и герметичное перекрываниекамеры, Каждая из этих функций. требует особых уоловий, несовместимыхв одном клапане. Требование плавности регулировки подразумевает неизменность геометрии отверстия в сед -ле и боковой поверхности иглы, Сдругой стороны, для обеспечения герметичности игла и седло должны притираться друг к другу, что и происходит, когда клапан захлопываетсяпод действием пружины. В результатечерез некоторое количество цикловнеизбежно происходит деформация иглыи седла, нарушается плавность дозирования, а затем и герметичностьклапана.Цель изобретения - повышение точности идентификации и определениямолекулярного веса анализируемоговещества.Указанная цель достигается тем,что в корпусеэффузионной камеры выполнена дополнительная камера, включающая дозирующий вентиль и запорный клапан, связанный капилляром сэффузионной камерой, Кроме того,объем дополнительной камеры составляет 0,1-2 объема эффузионной камеры.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство состоит из собственноэффузионной камеры 1 с диафрагмой2, и дополнительной камеры 3 с запорным электромагнитным клапаном 4и дозирующим вентилем 5 с ручнойрегулировкой. Дополнительная камерасоединяется с эффузионной камеройкоротким капиллярным каналом б. Дополнительная камера обогреваетсяза счет передачи тепла с,эффузионнойкамеры по тепловому экрану 7.Загорный клапан работает при температуре не выше 150 С; в связи сэтим применяют тефлоновое седло, которое обеспечивает необходимую герметичность запирания и высокую надежность. Дозирующий вентиль 5 имеетручную регулировку, Игла уплотняется в канале,с помощью тефлоновыхпрокладок. В рабочем режиме игла невходит в соприкосновение с седлом,поэтому стабильность первоначально установленного потока обеспечивается антоматически. Общий объемдополнительной камеры не долженпревышать 2 объема эффузионной камеры (0,060 см ). Газовая схема хромато-эффузиометра должна удовлетворять следующим требованиям: объем дополнительной камеры не должен вмещать больше одного хроматографического пика во избежание перемешивания компонент, разделенных хроматографом; дополнительное количество газа, заключенное в объеме соединительного капилляра,обращенного к эффузионной камере впроцессе эффузии, должно составлятьне более нескольких процентов от количества газа в самой эффузионнойкамере.Выполнение первого требованияобеспечивается малым собственным объ -емом дополнительной камеры, Хроматографический пикобычно выходитиз колонки за 10-20 с. Зная линейную скорость газа-носителя в колонке можно вычислить объем , занимаемый хроматографическим пикомпри среднем давлении в колонке400 мм рт.ст., по формуле5 сЧ = 30 10 0,8 = 240 мм,15 где 5 - линейная скорость газа-носителя в колонке, см/с;с - ширина пика, с;У - объем 1 см капиллярной колонки, мм2 О Давление в области дополнительнойкамеры равно примерно 40 мм рт.с с.,значит объем пика соответственно в10 раз больше, т.е. 2,4 см , Таким3образом, объем бО мм вмешает лишьнебольшую часть (-3) хроматографического пика, Даже при остановкепотока во время эффузии и возрастаниидавления за клапаном н десять раз на -ложение пиков произойти не может.Второе требование также соблюдается, что следует из соотношенияРЧ камеры и капилляраРкдп. =8 10 20=1,610 сгл лм рт.ст.,ф Рэсс.кдм, =33=9 см мм рт.ст.3,ЫМ бди: = лб о100 = 1,8.Р/3(Р КАм 9Хромато-эффузиометр работает следующим образом.Пробу вводят в испаритель, откуда в смеси с газом-носителем (гелийили водород) подают в хроматографи 40 ческую колонку, где сложная смесьразделяется на индивидуальные компоненты. Запорный клапан при этомоткрыт. Ручной регулировкой дозирующего вентиля устанавливают такой поток через колонку, гри котором обеспечиваются оптимальные условия дляразделения анализируемой смеси, Разделенные компоненты поочередно поступают через канал дозируюшего вено тиля в дополнительную камеру и затем через капилляр - в эффузионнуюкамеру и оттуда - в масс-спектрометр, где происходит детектирование,Хроматограмму регистрируют на самописце, Во время прохождения черезанализатор максимума пика вещества,молекулярный вес которого требуется определить, напорный клапан закрывают и регистрируют на лентесамописца эффузиограмму этого вещебО ства, Остальные компоненты смесив это нремя находятся в колонке.По окончании записи эффузиограммызапорный клапан открывают, при этомавтоматически устанавливается перво 65 начальная скорость потока, и в де801138 15 20 Составитель А. Редактор И. Михеева Тех ед М.Голинк каз 10444/72 Тираж 795 Подписное ВНИИПИ Государственного к ета СССР по делам изобретений и рытий 113035 Москва Ж, Ра я наб. д. 4 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Бочкова Ко ектор В. Синицка За омит отк ушскатектор поступают поочередно остальные компоненты смеси. Объем дополнительной камеры в предлагаемом уст. ройстве на процесс эффузии не влияет, так как при записи эффузиограммы запорный клапан закрыт Благодаря этому резко снижается влияние адсор 5 ции и других нежелательных поверхностных процессов на точность определения молекулярного веса эффузионным методом,В предлагаемом устройстве примерно в три раза уменьшена внутренняя поверхность эффузионной камеры по сравнению с известными приборами при сохранении того же объема эффузионной камеры. Кроме того, благодаря использованию автономного дозирую- щего вентиля обеспечивается высокая стабильность потока газа-носителя через колонку, что позволяет получать более точную хроматографическую информацию о временах удерживания анализируемых веществ.Формула изобретения1. Хромато-эффузиометр, содержащий капиллярный хроматограф, источник ионизации, магнитный масс-анализатор с групповыми коллекторами и эффузионную камеру с дозирующим вентилем и запорным клапаном, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности идентификации и определения молекулярного веса анализируемых веществ, в корпусе эффузионной камеры выполнена дополнительная камера, включающая дозирующий вентиль и запорный клапан связанный капилляром с эффузионной.камерой.2. Хромато-эффузиометр по п. 1, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что объем дополнительной камеры составляет 0,1-2 объема эффузионной камеры. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хромато-эффузиометрическаяприставка ХЭП. Описание и инструк -ция.2. Хромато-эффузиометр МХ 1312.Техническое описание 9265. ЛСКБ АП АН СССР, 1971 (прототип).