Способ ионизационного детектирования примесей в газах

(И) (Ц ИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ИОНИЗАЦИОННОГО СЕЙ В ГАЗАХ, пускании потока ализируемыми веельного потока онную камеру 2. Способ по щ и й с я тем, анин в качестве ня в качестве доп а газа использую лнительного поВоздух ГОСУДАРСТВЕННОЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 15.08.85, Бюл. Ф 30 (72) Е.Б.Шмидель и Ю.М.Генкин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский ннститу хроматографии(56) Бражников В. Дифференциальные детекторы для газовой хроматографии. М.: Наука, 1974, с. 94.Авторское свидетельство СССР Иф 160363, кл. С 01 Н 31/08, 1982.Авторское свидетельство СССР В 972395, кл. С 01 Я 31/08, 1981 (прототип).(3)4 С 01 Я 27 66 30 70 с зоной возбуждения электрическимполем и источником излучения и зоной измерения тока иониэации, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повьппения чувствительностидетектирования, поток газа-носителяс анализируемыми веществами пропускают через зону возбуждения, в качестве дополнительного потока газаиспользуют газ с потенциалом кониэации ниже энергии метастабильногосостояния атомов газа-носителя,пропускают его через зону измерениятока ионизации, причем в зоне возбуждения поддерживают напряженностьэлектрического поля в интервале800-2600 В/см. 1, отличато при использо фф эа-носителя ге1 1173Изобретение относится к газовойхроматографии, в частности к ионизационному анализу, и может найтиприменение в приборостроении при разработке газохроматографической аппаратуры, предназначенной для анализаширокого круга примесей, присутствующих в таких газах как гелий, неон,водород и др.Целью изобретения является повышение чувствительности детектирования,На фиг. 1 представлена схема одного из предпочтительных вариантовдетектора для осуществления предлагаемого способа на фиг. 2 - хроматограмма анализа смеси водорода,аргона, кислорода и азота, на фиг.З -1 хроматограмма определения примесейнеона, водорода, аргона, кислорода 20и азота в гелии в. потоке.Детектор для осуществления способа содержит, цилиндрический корпус 1со,штуцером 2 для ввода газа-носи"теля и анализируемого газа, штуцером 3 для ввода дополнительного потока газа, потенциал ионизации которого ниже энергии метастабильногосостояния инертного газа-носителя(например, метана, воздуха), и штуцером ч для вывода газа из детектора. Внутри корпуса 1,коаксиальнок нему, расположены потенциальный 5и измерительный б электроды. На .внутренней цилиндрической поверхности35потенциального электрода 5 установлен источник излучения, например,в виде Фольги радиоактивного источника ионизации 7. Потенциальныйэлектрод 5 соединен с источчиком пи"тания 8, а измерительный электрод 6 -с измерителем 9 малых токов. Потенциальный 5 и измерительный 6 электроды изолированы от корпуса 1 с помощьюизоляторов 10 и 11 соответственно.Для обеспечения подачи напряжения, на потенциальный электрод 5 примененизолятор 12.Потенциальный электрод 5 и радиоактивный источник ионизации 7 образуют зону возбуждения, а пространсгво между потенциальным 5 измерительным б электродами - зону измерениятока ионизации. Детектор работает следующим э 5образом.Газ-носитель, в кач. - которогоИспользуют гелий, поступает через 292 2штуцер 2 и изолятор 10 в зону возбуждения, в которой происходит ионизация и возбуждение атомов газа-носителя радиоактивным источником 7 мягкого излучения (тритием). Образуютсяметастабильные атомы гелия, положительные ионы и свободные электроны,причем коэффициенты диффузии носителей зарядов, а, следфвательно, иих подвижность отличаются на несколько порядков (10 - 10 раз). Газ 5 8носитель выносит в зону регистрацииобразованные метастабильные атомагелия, и не успевшие рекомбинироватьположительные ионы и в то же времяявляется источником образования новых. Образующиеся при этом свободные электроны, практически мгновенно диффундируя на стенки зоны возбуждения, достигают заземленногокорпуса детектора, Этот процесс припостоянной скорости газа-носителяносит стационарный установившийсяхарактер.Таким образом, положительные ионыгаза-носителя создают в зоне возбуждения пространственный заряд а ме 9тастабилвные атомы гелия, ионизируяв зоне .регистрации молекулы газа-.свидетеля, создают совместно с вынесенными положительными ионами газаносителя начальный фоновый ток,Пространственный заряд в зоневозбуждения образует электрическоеполе, напряженность которого зависитот активности источника излучения,геометрии детектора, чистоты газаносителя и др,Известно, что при напряженности полей свыше 800 Влксм чувствительность детектирования возрастает с увеличением концентрации анализируемых веществ, что связано с соответствующим возрастанием числа метастабильных атомов.Изобретение позволяет использовать эту закономерность для количественной оценки концентрации анализируемых веществ в зоне возбуждения путем измерения концентрации метастабильных атомов гелия в зоне регистрации, и, таким образом, повысить чувствительность определения.Способ испытан на хроматографической установке для определения примесей в гелии, на которой был установлен описанный детектор .(Фиг. 1).40 Водород АргонКислородАзот Таблица 1 2,10" 4 4,5 с 10 Предел обнаружения,обЕ Компоненты 410 П р и м е р 1 (проявительный анализ). Анализируется смесь водороДа, аргона, кислорода и азота, которую вводят в поток газа-носителя с помощью микродозатора. В ка" честве газа-носителя используют гелий марки А (ТУ-940-80), поступающий в детектор через штуцер 2 из хроматографической колонки. Хроматографическую колонку Ь = 130 0,2 см заполняют молекулярными ситами 5 А, зерн. 0,25-0,31 мм. Температуру колонки поддерживают на отметке 24 С.оПитание детектора осуществляют от источника 8 постоянного тока. Величину тока ионизации измеряют с помощью измерителя 9 малых токов и регистрируют на самописке со шкалой 1 МВ. В качестве газа-свидетеля используют воздух, который поступает в детектор через штуцер 3.Напряженность электрического поля в. зоне возбуждения создают с помощью радиоактивного источника излучения 7 - тритий-титановой фольги,Расход, см /мингаза-носителя газа-свидетеляОбъем вводимой дозы,смНапряжение питания детектора, В 27Активность источникаионизации, СиНапряженость электрического поля в зоневозбуждения, В/см 800Полученные пределы обнаружения хроматографической методики без обогащения (объем дозы 1 см, напряженность поля 800 В/см) приведены в табл, 1. Укаэанные здесь, а также в следующем примере пределы обнаружения15 относятся к концентрациям примесейв вводимой смеси. В пересчете наконцентрацию примесей в чувствительном объеме детектора предел обнаружения указанных компонентов ниже20 чем 1 10 об.ХП р и м е р 2 (проявительныйанализ). Условия анализа аналогичныусловиям примера 1, за исключениемпараметров, численные значения кото 25 рых указаны ниже.Активность источникаионизации 100Напряженность электрического поля в зоне36 возбуждения, В/см 1103Полученные при этом пределы обнаружения хроматографической методикибез обогащения (объем дозы 1 смз,напряженность поля 1103 В/см) приведевы в табл. 2,