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便携式气相色谱仪工作原理及特点
作者:张云 景士… 来源:北京东西分析仪器有限公司 时间:2007-3-19

    1976 年,Driscoll[7] 设计的光离子化检测器首先由美国HNU 公司推向市场,它对芳香族碳氢化合物、卤族有机化合物的检测灵敏度超过FID 50 倍,线性范围达7 个数量级。稍晚一些时候问世的是加拿大Photovac 公司的超高灵敏度有毒气体分析仪。1983 年光离子化技术被美国国家环保局(EPA)、美国职业安全与健康局(NOSHA)和美国职业安全与健康研究所(NIOSHA)定为具有法律仲裁效力的环境中有毒物质的分析检测方法(EPA methods501、502.2、503、506、602、8020、TO15、EPA method 21 等)。

    2. 光离子化检测器使用的真空紫外光源的种类
    关于光离子化检测器灵敏度的报导可分为两种。一种是PID 检出限比FID 低5 —50 倍,另一种低10—100 倍。其原因讨论如下:
    光离子化检测器的辐射源也分为两类。一类为直流气体放电管,由玻璃外壳,金属电极,真空紫外透明的晶体窗口组成。放电管内部,充以适当的工作气体,参见图3-2。光源的发光是由两个金属电极间的高压放电激发工作气体发光。这种类型的放电管设计复杂,主要目的是避免金属电极遭受离子的轰击而损失。这一过程称为溅射。这种离子轰击溅射出的金属往往沉积在晶体窗口的内表面,减少了窗口的透明度,从而降低了使用寿命。例如美国HNU 公司设计的气体放电灯,把气体放电形成的高密度光子限定于放电管内部中心处的毛细管内,即强制限定了离子流从一个电极到另一个电极的途径。在这种形式的放电管中,毛细管内是很高密度的离子流,但在电极表面是较低的离子流密度。这种设计的真空紫外光源,实际上是一“点光源”,它由毛细管横截面向外发光。这就造成了离子化池内,垂直于光辐射方向的横截面上,光强度沿径向分布极不均匀,中间部分光通量密度高,周边部分低。这就在光离子化池内形成了较大的死体积。这种结构的光离子化池,另一个弱点是不能以空气作载气。只要样品中,有痕量的氧存在,就显现出强烈的淬灭效应。这是因为氧的电子亲和势较高(2.3eV),光离子化产生的电子,附着于氧原子上,形成负氧离子,在相同电场作用下,它的迁移率大大低于电子。与电子相比,在到达电极之前,具有更大的几率与一个带正电的离子重新结合,或者在检测之前已移出离子化辐射区域。因此这种结构的光源器件,若用空气作载气的话,淬灭是一个严重问题。相对而言,检测灵敏度也较低.


    图4-1 光离子化检测器
    1、 真空紫外无极气体放电光源;2、电感线圈;3、光离子化室;4、离子收集电极;2、 5、进出气接头;6、屏蔽罩

    另一种辐射光源是北京东西分析仪器有限公司生产的GC-4400 型 便携式光离子化气相色谱仪使用的无极气体放电管,详见图4-2。这种真空紫外放电灯,光源内部没有电极,因此,光源寿命长,不存在阴极溅射问题。工作时,放电管中的工作气体是在整个管子的横截面上激发的。辐射强度在垂直于辐射光进入样品池的平面上是均匀的,其波长为1165A 和1236A。因而样品池中没有死体积,从而增加了检测器灵敏度,也极大地减少了载气中氧的淬灭现象,所以可以以空气作载气。


    图4-2

    3.各种光离子化检测仪器的优缺点
    基于上述两种光离子器形成了三种各具特色和不同应用领域的光离子化仪器。

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