Детектор по плотности газов (денситометр или плотномер)

Электронно-захватный детектор (ЭЗД)

Этот детектор широко используется в настоящее время наряду с катарометром и пламенно-ионизационным детектором. Принцип его действия основан на захвате электронов. Он измеряет, в отличие, от ДИПа, не увеличение тока, а его уменьшение. Под действием тритиевого источника азот проходит через детектор, ионизируется, при этом образуются медленные электроны. Под влиянием по­стоянного напряжения (так называемое напряжение ячейки) мед­ленные электроны перемещаются к аноду. Обычно скорость электронов, движущихся к аноду, порядка 10⁵ см/с.

Рис. 5. Электронно-захватный де­тектор:

1 - анод; 2 - диффузор; 3 - источник ра­диоактивного излучения; 4- катод.

С уменьшением ускоряющего напряжения до 10—100 В скорость электронов резко уменьшается и молекулы некоторых соединений, обладающих достаточным сродством к электрону, захватывают эти медленные электроны. В результате образуются отрицательные молекуляр­ные ионы. При этом ток ионизации снижается и на хроматограмме появляется отрицательный пик. Детектор этого типа очень удо­бен для качественного анали­за вследствие высокой чувст­вительности его к соединениям, содержащим галогены, азот, свинец и др. В качестве газа-носителя используется азот или водород высокой чистоты. Аргон в качестве газа-носителя нежелателен, так как возбужденные атомы могут вызвать побочные процессы.

  Рис. 6. Детектор по плотности газов (принципиальная схема)  

Детектор относится к числу концентрационных детекторов. Впервые он предложен Мартином и Джеймсом. Его действие основано на раз­личии плотностей газа-носителя и компонентов анализируемой смеси. На рис. 6 представлена принципиальная схема действия плотномера. Пусть канал ВГ заполнен чистым газом-носителем, а канал АБ — бинарной смесью газа-носителя с компонентом.

Плотность в обоих каналах разная. При вертикальном расположении каналов в них возникает разность давлений, в результате создается круговой поток по контуру АБВГ. При определенной форме контура поток прямо пропорционален разно­сти плотностей газов в каналах АБ и ВГ и обратно пропорционален со­противлению каналов. Следователь­но, сила кругового потока является мерой разности плотностей сравни­ваемых потоков газов.

Согласно рис. 6 газ-носитель (газ сравнения) вводится в точке 1, расположенной на половине высоты вертикального канала ВГ (сравни­тельная камера детектора). Бинар­ная смесь, выходящая из хроматографической колонки, поступает в точку 2 канала АБ на половине его высоты (измерительная камера). Отводятся газы, т. е. сбрасываются в атмосферу, в точках А и Б.

Для преобразования потока газа в электрический сигнал при­менен принцип анемометра. С этой целью в каналах БВ и АГ расположены проволочные сопротивления R₁ и R₃, представляю­щие собой два плеча схемы моста Уитстона. R₂ и R₄ - балласт­ные сопротивления. Измерительная схема моста питается от источника постоянного тока.

Чувствительность детектора зависит от разности плотностей газа-носителя и анализируемого вещества. Поэтому рекомендуется в качестве газа-носителя использовать воздух, азот, аргон, диок­сид углерода. Водород и гелий не рекомендуется использовать в сочетании с детектором по плотности, так как может происхо­дить диффузия компонентов пробы к чувствительным элементам. Если в измерительную ячейку плотномера поступает бинарная смесь, плотность которой отличается от плотности газа-носителя в сравнительной ячейке, то изменяется разность потоков через ячейки детектора, что нарушает баланс измерительного моста. Выходное напряжение будет пропорционально произведению раз­ности плотностей газа-носителя и анализируемого вещества в камере детектора. В результате самописец, подключенный к мосту Уитстона, запишет хроматограмму.

Особенности детектора по плотности:

1) количественный анализ возможен без калибровки детектора;

2) он может быть использован для определения молекулярной массы согласно (11.26);

3) так как его чувствительные элементы всегда находятся в окружении газа-носителя и не соприкасаются с компонентами анализируемой смеси, они не загрязняются и не изменяют своих cвойств, поэтому плотномер можно использовать для определения агрессивных и каталитически неустойчивых веществ.

Дата добавления: 2014-01-11