放电离子化电流检测器制造技术

本发明专利技术涉及放电离子化电流检测器。提供了用于减少进入电极的电磁噪声或由于周围温度的波动而引起的信号漂移的技术，以提高从所关注成分产生的信号的S/N比。与离子收集电极(10)具有相同结构的虚设电极(11)设置在下部气体通路(14)内未混入试样气体的稀释气体流过的位置处。设置差分放大器(24)，以在连接至离子收集电极(10)的电流放大器(21)的输出端(A)和连接至虚设电极(11)的电流放大器(22)的输出端(B)之间进行差分检测。所检测到的差分信号中不存在共模噪声或漂移，并因而精确地反映了所关注成分的量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种主要适合作为气相色谱(GC)检测器的放电离子化电流检测器， 并且更具体地，涉及一种使用低频阻挡放电的放电离子化电流检测器。
技术介绍
作为气相色谱检测器，已经实际应用了诸如热导池检测器(TCD)、电子捕获检测器 (ECD)、火焰离子化检测器(FID)、火焰光度检测器(FPD)和火焰热离子检测器(FTD)等的各种类型的检测器。在这些检测器中，FID应用得最广泛，特别是用于检测有机物质。FID 是利用氢火焰使试样气体中的试样成分离子化并检测由此产生的离子电流的装置。FID可以获得约6个量级的宽动态范围。然而，FID存在以下缺陷(I)FID的离子化效率低，这使得FID的最小可检测量不够低。O)FID对于醇类、芳香族物质和含氯物质的离子化效率低。FID需要为高危险性物质的氢，因此必须配置防爆设备或类似的特殊设备，这使得整个系统更难以运转。另一方面，作为能够高灵敏度检测从无机物质到低沸点有机化合物的各种化合物的检测器，传统上已知有脉冲放电检测器(PDD)(例如，参考专利文献1)。在PDD中，利用高压脉冲放电来激发氦或其它物质的分子。当这些分子从激发态恢复至基态时，这些分子产生光能。利用该光能使要分析的分子离子化，并且检测由所产生的离子引起的离子电流，以获得与要分析的分子的量(浓度)相对应的检测信号。在大多情况下，与FID相比，PDD可以实现更高的离子化效率。例如，FID对于丙烷的离子化效率不高于0. 0005%，而PDD可以实现的离子化效率的程度高达0. 07%。尽管具有该优势，PDD的动态范围不如FID的动态范围宽；事实是，PDD的动态范围比FID的动态范围低一个或多个量级。这是PDD不如FID应用广泛的原因之一。对于传统的PDD的动态范围而言最有可能的制约因素是为了离子化所产生的等离子的不稳定性和等离子态的周期性波动。为了解决该问题，已经提出了放电离子化电流检测器(例如，参考专利文献2)。该检测器使用低频AC激发介质阻挡放电(以下称为“低频阻挡放电”)来产生稳定可靠的等离子态。利用低频阻挡放电所产生的等离子是非平衡大气压等离子，其不会如利用射频放电所产生的等离子那样容易变热。此外，防止了在利用脉冲高压激发产生等离子的情况下由于电压施加状态的转变而发生的等离子的周期性波动， 从而可以容易地获得稳定可靠的等离子态。基于这些发现，本专利技术人已对使用低频阻挡放电的放电离子化电流检测器进行了各种研究，并且已对这种技术作出了多个提案(例如， 参考专利文献3以及非专利文献1和非专利文献2)。如刚刚所解释的，低频阻挡放电可以产生稳定的等离子态，因而通常在降噪方面具有优势。然而，难以完全消除进入离子收集电极的电磁噪声的影响。还难以防止检测信号由于为了检测高沸点成分而可能被加热至高达约400摄氏度的检测单元附近的周围温度的波动而漂移。如果GC检测器或类似的检测器在测量期间连续工作了相当长的时间，前述噪声或漂移引起检测信号的基线波动，并由此使得从所关注成分产生的信号的S/N比下降。
技术介绍
文献专利文献专利文献1 =US 5，394，092A1专利文献2 =US 5，892，364A1专利文献3 :W0 2009/119050A1非专利文献1 :Shinada et al. , "Taikiatsu Maikuro-purazuma Wo Mochiita Gasu Kuromatogurafu You Ion-ka Denryuu Kenshutsuki(Excited Ionization Current Detector for Gas Chromatography by Atmospheric Pressure Microplasma)，，, Extended Abstracts of 55th Meeting of Japan Society of Applied Physics and Related Societies in 2008 Spring2 :Shinada et al. , "Taikiatsu Maikuro-purazuma Wo Mochiita Gasu Kuromatogurafu You Ion-ka Denryuu Kenshutsuki(II)(Excited Ionization Current Detector for Gas Chromatography by Atmospheric Pressure Microplasma Part II)，，，Extended Abstracts of 69th Meeting of Japan Society of Applied Physics in 2008 Autumn)
技术实现思路
专利技术要解决的问题研发本专利技术以解决前述问题，并且本专利技术的目的是提供一种放电离子化电流检测器，在该放电离子化电流检测器中，使由于进入的电磁噪声或其它因素而引起的噪声的影响以及由于周围温度波动或其它因素而引起的漂移的影响最小化，从而可以以高的灵敏度和精度获得从所关注成分产生的信号。用于解决问题的方案为了解决前述问题，本专利技术提供了一种用于使试样气体中的试样成分离子化并且进行检测的放电离子化电流检测器，其中，使用通过放电所产生的等离子来使所述试样气体离子化，并且所述放电离子化电流检测器包括a)等离子生成部件，用于在使等离子气体流过的气体通路内利用低频AC电场来产生介质阻挡放电，从而通过所述介质阻挡放电从所述等离子气体产生等离子；b)试样气体导入通路，用于将试样气体导入所述气体通路；c)离子收集电极，其位于所述气体通路内，用于检测从通过由所述等离子生成部件所产生的等离子发出的光的作用而被离子化的所述试样气体中的试样成分产生的离子电流；d)虚设电极，其位于所述气体通路内的、从所述等离子发出的光到达、而所述试样气体及所述试样气体中的成分均不经过的位置处；以及e)差分检测部件，用于确定利用所述离子收集电极所获得的检测信号和利用所述虚设电极所获得的检测信号之间的差分信号。可以使用从氦、氩、氮、氖和氙中选择出的任一种气体以及它们的任意混合作为所述等离子气体。期望应当在相同环境和相同条件下布置离子收集电极和虚设电极。因此，优选将离子收集电极和虚设电极这两者均暴露至具有相同流量的同一种气体。例如，这可以通过以下的结构来实现，在该结构中使经过了离子收集电极的等离子气体直接经过虚设电极； 或者使与等离子气体属于相同类型并且以与等离子气体的流量相同的流量流动的对应气体经过虚设电极，并且对应气体和等离子气体这两者均从位于虚设电极和离子收集电极之间的部位排出。专利技术的效果在根据本专利技术的放电离子化电流检测器中，例如，在利用离子收集电极所获得的检测信号和利用虚设电极所获得的检测信号这两者中，共模噪声(例如，从外部进入的电磁噪声)和由于周围温度的波动而引起的漂移以基本相同的形式出现。因此，在利用差分检测部件所获得的差分信号中，共模噪声和漂移的影响几乎不可见。因而，降低了叠加在基线上的噪声和基线的波动，以使得即使在对所关注成分的检测持续了相当长的时间的情况下，也可以以高的精度和灵敏度检测从所关注成分产生的信号。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的放电离子化电流检测器的示意结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种放电离子化电流检测器，用于使试样气体中的试样成分离子化并且进行检测，其中，使用通过放电所产生的等离子来使所述试样气体离子化，所述放电离子化电流检测器包括：ａ）等离子生成部件，用于在使等离子气体流过的气体通路内利用低频ＡＣ电场来产生介质阻挡放电，从而利用所述介质阻挡放电从所述等离子气体产生等离子；ｂ）试样气体导入通路，用于将试样气体导入所述气体通路；ｃ）离子收集电极，其位于所述气体通路内，用于检测从通过由所述等离子生成部件所产生的等离子发出的光的作用而被离子化的所述试样气体中的试样成分产生的离子电流；ｄ）虚设电极，其位于所述气体通路内的、从所述等离子发出的光到达、而所述试样气体及所述试样气体中的成分均不经过的位置处；以及ｅ）差分检测部件，用于确定利用所述离子收集电极所获得的检测信号和利用所述虚设电极所获得的检测信号之间的差分信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：品田惠，堀池重吉，西本尚弘，北野胜久，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，国立大学法人大阪大学，
类型：发明
国别省市：JP