ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие характеристики детекторов из "Количественная газовая хроматография " Детектор служит для обнаружения и количественного определения компонентов смеси в потоке газа-носителя, выходящего из колонки. Состав этого потока изменяется, вследствие чего изменяются его физические и химические свойства. Это изменение свойств потока создает входной сигнал, преобразуемый детектором в выходной сигнал, носителем которого является чаще всего какая-либо электрическая величина. Последняя преобразуется далее в непосредственно измеряемое отклонение пера регистратора или цифровое значение параметра пика. С точки зрения количественных измерений детектор и вся система преобразования выходного сигнала в измеряемые величины должны обладать определенными характеристиками, обеспечивающими минимальное искажение входного сигнала в ходе преобразований. [c.55] Мы будем рассматривать лишь дифференциальные детекторы. Хроматограмма, полученная с помощью дифференциального детектора, представляет собой график изменения мгновенного значения свойства газового потока во времени. Площадь пика на хроматограмме соответствует количеству определенного компонента пробы. [c.55] Существует два принципиально различных варианта детектирования. Если соприкосновение молекулы анализируемого вещества с чувствительным элементом детектора приводит к ее разрушению и делает невозможным повторное взаимодействие, сигнал детектора определяется массовой скоростью вещества через детектор. Детекторы такого, типа называют потоковыми. Если возможно повторное взаимодействие молекул анализируемого вещества с чувствительным элементом, сигнал детектора определяется текущей концентрацией вещества в объеме детектора. Детекторы такого типа называют концентрационными [1, с. 33]. При регистрации одного и того же количества вещества, выходящего из колонки, площадь пика, зарегистрированного с помощью потокового детектора, не зависит от скорости газового потока, а площадь пика, зарегистрированного с помощью концентрационного детектора, будет обратно пропорциональна скорости потока. [c.55] В зависимости от того, какой смысл приписывают выходному й входному сигналам, получают различные выражения для определения чувствительности. [c.56] Выходной сигнал выражают обычно в единицах измерения, характерных для физического явления, происходящего в детекторе — единицах силы тока или напряжения [3, с. 83]. [c.56] Полученные формулы позволяют оценить чувствительность детектора непосредственно по данным хроматограммы. Подробнее об этом сказано ниже. [c.56] На рис. 3.1 изображены типичные шумы детектора. [c.57] Из этих уравнений видно, что минимальная определяемая в газе-носителе концентрация компонента зависит не только от чувствительности детектора, но и от уровня шума, а для потоковых детекторов и от скорости газового потока. [c.57] При увеличении концентрации вещества в газе-носителе выше определенного предела чувствительность детектора начинает изменяться (обычно уменьшаться). Абсолютное значение концентрации с макс, при котором мгновенное значение чувствительности отличается от ранее установленного постоянного значения 5 более чем на 5%, называется верхним пределом линейности детектора. Величина с мако определяется почти целиком конструкцией детектора. [c.58] Поступление вещества в детектор приводит к появлению сигнала на выходе не мгновенно, а через некоторый промежуток времени. Если концентрация на входе скачкообразно изменилась от О до с, то постоянная времени системы есть время т, в течение которого сигнал на выходе достигнет значения 0,632 Еа, где о — сигнал, соответствующий концентрации с при длительном ее воздействии на детектор. [c.58] Для практических целей важна постоянная времени всей системы (детектор — усилитель — регистратор), которая зависит от постоянной времени всех трех элементов, О значении постоянной времени усилителя и регистратора будет сказано ниже. Здесь мы отметим лишь следующее. Для детекторов с малой постоянной времени, например, детектора ионизации в пламени, постоянная времени определяется исключительно измерительной системой. [c.58] Постоянная времени имеет значение в основном при детектировании быстро выходящих пиков. По данным Шмауха [5], искажениями из-за постоянной времени детектора можно пренебречь, если отношение постоянной времени т к ширине пика на половине высоты меньше 0,085 (в оригинале т/а 0,2, а=0,425 Ь). [c.58] Стабильность показаний детектора характеризуется значением и характером дрейфа и флуктуаций нулевой линии. [c.58] Дрейфом называют систематический уход нулевой линии от установленного положения в одну сторону. Вне зависимости от типа детектора дрейф может быть вызван изменением характеристики электронных блоков во времени. При работе с программированием температуры причиной дрейфа чаще всего является возрастающий унос неподвижной фазы. В зависимости от конструкции детектора, дрейф может быть вызван изменением расхода газа-носителя, температуры детектора и других факторов, влияющих на его работу. [c.58] При значительном дрейфе и флуктуации выполнение количественных измерений становится невозможным. [c.59] Однако в практической работе очень редко удается полностью исключить беспорядочные флуктуации при использовании максимального усиления сигнала детектора, предусмотренного конструкцией хроматографа. Очевидно, их можно рассматривать как шум прибора, аналогично электрическим шумам. В этом случае минимально детектируемая концентрация в конкретных условиях выполнения анализа, очевидно, будет определяться удвоенным значением уровня флуктуационных шумов. Для того чтобы облегчить выполнение измерений на хроматограммах, флуктуационные шумы нередко маскируют, уменьшая чувствительность прибора до получения ровной нулевой линии. Этим приемом следует пользоваться с большой осторожностью, поскольку всегда имеется опасность не обнаружить вещества с относительно небольшими концентрациями. [c.59] Идеальным детектором для количественной хроматографии является так называемый равночувствительный детектор, сигнал которого зависит только от количества вещества. Такие детекторы не требуют калибровки. [c.59] Большинство применяемых детекторов имеют различную чувствительность к разным веществам. Их разделяют на две группы [6, с. 9], Детекторы, сигнал которых связан с каким-либо надежно измеряемым свойством вещества, могут быть прокалиброваны лишь по одному веществу. Для калибровки по остальным веществам используют табличные данные о физических или химических свойствах этих веществ. Детекторы, для которых не установлена или отсутствует связь сигнала со свойствами вещества, требуют калибровки по каждому отдельному соединению, К сожалению, эта группа детекторов наиболее многочисленна. [c.59] Детектор считается селективным, если чувствительность его для двух веществ отличается более чем на порядок [3, с. 88]. Например термоионный детектор считается селективным по отношению к хлор- и фосфорсодержащим соединениям. Детектор ионизации в пламени селективно реагирует на следы углеводородов в воздухе, воде и других веществах, по отношению к которым его чувствительность весьма мала. [c.59] Конструкция детектора должна допускать возможность легкой очистки от загрязнений. [c.60] Вернуться к основной статье