一种放电离子化电流检测器，其耐久性高且能够以低成本制造。包括内部具有绝缘体涂覆金属线(18)的电介质涂覆金属管(16)的电极结构体(19)从上方插入包括电介质管(10)的第一气体通路。金属管在第一气体通路的上游侧接地。金属线的一端从第一气体通路的上游侧引出至外部并连接至偏置电源(33)。在金属线的另一端设置没有被绝缘体覆盖的区域。该区域配置在从第一气体通路的下游端起延伸的第二气体通路内。包括凸缘式金属管(28)的金属电极配置在第二气体通路内并连接至离子化电流检测电路(34)。在本结构中，应被加热至高温的第二气体通路内的金属部件与绝缘构件相接触的部分很少。这对提高装置耐久性并减少昂贵的高耐热性密封构件和/或绝缘构件的使用量而言有利。
【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的目的。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化电流的装置。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；(2)FID对于醇类、芳香族物质和含氯物质的离子化效率低；(3) FID需要作为高危险性物质的氢，因此必须设置防爆设备或类似种类的特殊设备，这使得整个系统更难以运转。另一方面，作为能够以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O3DD)(例如，参考专利文献I)。在该I3DD中，利用高电压脉冲放电来激发氦或其它物质的分子。当这些分子从它们的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化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可以实现约0.07%的高水平。然而，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TOD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体的不稳定性以及等离子体状态的周期性波动。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)。该检测器利用低频AC激发电介质阻挡放电(以下称为“低频阻挡放电”)来产生稳定可靠的等离子体状态。利用低频阻挡放电所产生的等离子体是非平衡大气压等离子体，其不会如利用射频放电所产生的等离子体那样容易变热。此外，防止了在利用脉冲高电压激发产生等离子体的情况下由于电压施加状态的转变而发生的等离子体的周期性波动，由此可以容易地获得稳定可靠的等离子体状态。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和4)。图5示出使用低频阻挡放电的放电离子化电流检测器的传统结构的一个示例。该放电离子化电流检测器包括由诸如石英等的电介质材料制成的圆筒管41，其中该圆筒管41的内部空间用作第一气体通路42。在圆筒管41的外壁表面上按预定间隔周向设置由金属(例如，不锈钢或铜)制成的环状的等离子体生成电极43、44和45。根据该设计,位于第一气体通路42与等离子体生成电极43、44和45之间的圆筒管41的电介质壁用作覆盖这些电极43、44和45的电介质涂覆层，由此使得能够发生电介质阻挡放电。在这三个等离子体生成电极43、44和45中，中央的电极44连接至用于生成低频高AC电压的激发用高电压电源55，而位于中央的电极44两侧的其它电极43和45接地。在圆筒管41的下部中配置有反冲电极(recoil electrode)50、偏置电极52和离子收集电极53，其中绝缘构件51设置在反冲电极50、偏置电极52和离子收集电极53之间。这些电极各自包括内径相同的圆筒体。这些圆筒体的内部形成从圆筒管41中的第一气体通路42起连续地延伸的第二气体通路49。因此，这些电极50、52和53直接暴露至第二气体通路49内的气体。接地的反冲电极50防止了等离子体中的带电粒子到达离子收集电极53，由此降低了噪声并且提高了 S/N比。偏置电极52连接至偏置DC电源61，而离子收集电极53连接至包括在离子化电流检测器62中的电流放大器63。在第二气体通路49中，偏置电极52、离子收集电极53和它们之间的部分的内侧的空间与实质的电流收集区域相对应。气体供给管46连接至圆筒管41的上端。经由该气体供给管46，从气体供给源(未示出)将预定气体供给至第一气体通路42内。第一排出管47连接至位于第一气体通路42和第二气体通路49之间的连接部的反冲电极50，而第二排出管48连接至第二气体通路49的止端。在第二气体通路49中插入细的试样导入管54。经由该试样导入管54，将包含要分析的试样成分的试样气体供给至第二气体通路49内。以下说明该放电离子化电流检测器所进行的检测操作。如图5中的右向箭头所示，兼用作稀释气体的等离子体气体经由气体供给管46被供给至第一气体通路42内。兼用作稀释气体的等离子体气体经由第一气体通路42向下流动。在第一气体通路42的下端，该气体的一部分发生分离，从而最终经由第一排出管47被排出至外部。该等离子体气体的剩余部分用作要与试样气体混合的稀释气体并且流入电流收集区域。在等离子体气体正以上述方式流经第一气体通路42的状态下，使激发用高电压电源55工作，由此激发用高电压电源55在等离子体生成电极43与各其它电极44和45之间施加低频高AC电压。结果，在第一气体通路42中在电极44和45之间的等离子体生成区域内发生放电。由于该放电穿过电介质涂覆层(即，圆筒管41)发生，因此该放电是电介质阻挡放电。由于该电介质阻挡放电，流经第一气体通路42的等离子体气体在宽的范围内发生离子化，从而产生等离子体云(即，大气压非平衡微等离子体)。大气压非平衡微等离子体发出激发光，其中该激发光通过第一气体通路42和第二气体通路49以到达试样气体所在的区域，并且使该试样气体中的试样成分的分子(或原子)离子化。由于施加至偏置电极52的偏置DC电压的作用，所生成的试样离子向离子收集电极53发出电子或者从离子收集电极53接收电子。结果，将与所生成的试样离子的量、即试样成分的量相对应的离子化电流发送至电流放大器63，其中该电流放大器63放大该电流并且将该电流输出作为检测信号。这样，本放电离子化电流检测器产生与所导入的试样气体内包含的试样成分的量(浓度)相对应的检测信号。
技术介绍
文献专利文献专利文献1:US_A I53MO92专利文献2:US_A 15892364专利文献3:TO 2009/119050专利文献4 JP-A 2011-15835
技术实现思路
专利技术要解决的问题在使用上述放电离子化电流检测器作为气相色谱检测器的情况下，通常将包含高沸点有机化合物的试样气体导入第二气体通路49的电流收集区域。为了使这种高沸点成分维持气态，利用外部加热器(未示出)使第二气体通路49维持于高温(高达约450° C)。在上述放电离子化电流检测器中，向偏置电极52施加10(T200V的电压，而在离子收集电极53处必须检测到几飞安培(fA)程度的极小量电流。因此，偏置电极52和离子收集电极53之间的绝缘构件51的阻抗在上述高温条件下必须不小于几万亿欧姆(ΤΩ)。为此，一般的陶瓷材料由于它们的电阻率随着温度的上升而下降所以不适合；并且仅存在有限的几种满足上述要求的陶瓷材料。因此，使用诸如高纯度氧化铝或蓝宝石等的昂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种放电离子化电流检测器，包括：第一气体通路，其中使等离子体生成气体通过所述第一气体通路，并且在所述第一气体通路中利用放电从所述等离子体生成气体生成等离子体；第二气体通路，其从所述第一气体通路的下游端起延伸，其中在所述第二气体通路中利用所述等离子体的作用使供给至所述第二气体通路的试样气体中的试样成分离子化；电流检测器，用于检测由发生离子化的试样成分所引起的电流；电介质管，其形成所述第一气体通路的至少一部分；等离子体生成用激发电极，其安装至所述电介质管的外周；金属电极，其设置在所述第二气体通路内从而接触所述试样气体；以及电极结构体，其设置在所述第一气体通路内，其中：所述电极结构体包括被电介质材料覆盖的金属管、以及被绝缘材料覆盖并且插入所述金属管内的金属线；所述金属管的一端在所述第一气体通路的上游侧电接地，并且所述金属管的另一端至少到达与所述等离子体生成用激发电极相对的位置；所述金属线的一端从所述第一气体通路的上游侧被引出至外部，并且所述金属线的另一端配置有没有被所述绝缘材料覆盖的区域，其中该区域位于所述第二气体通路内从而接触所述试样气体；以及所述金属线的所述一端和所述金属电极中的一个连接至偏置电源，另一个连接至离子化电流检测电路。...
【技术特征摘要】
2011.12.16 JP 2011-2759221.一种放电离子化电流检测器，包括: 第一气体通路，其中使等离子体生成气体通过所述第一气体通路，并且在所述第一气体通路中利用放电从所述等离子体生成气体生成等离子体； 第二气体通路，其从所述第一气体通路的下游端起延伸，其中在所述第二气体通路中利用所述等离子体的作用使供给至所述第二气体通路的试样气体中的试样成分离子化；电流检测器，用于检测由发生离子化的试样成分所引起的电流； 电介质管，其形成所述第一气体通路的至少一部分； 等离子体生成用激发电极，其安装至所述电介质管的外周； 金属电极，其设置在所述第二气体通路内从而接触所述试样气体；以及 电极结构体，其设置在所述第一气体通路内， 其中: 所述电极结构体包括被电介质材料覆盖的金属管、以及被绝缘材料覆盖并且插入所述金属管内的金属线； 所述金属管的一端在所述第一气体通路的上游侧电接地，并且所述金属管的另一端至少到达与所述等离子体生成用激发电极相对的位置； 所述金属线的一端从所述第一气体通路的上游侧被引出至外部，并且所述金属线的另一端配置有没有被所述绝缘材料覆盖的区域，其中该区域位于所述第二气体通路内从而接触所述试样气体；以及 所述金属线的所述一端和所述金属电极中的一个连接至偏置电源，另一个连接至离子化电流检测电路。2.根据权利要求1所述的放电离子化电流检测器，其中， 所述金属电极具有两端开放的中空圆筒部以及从所述圆筒部的外周起沿着径向向外延伸的突出部，所述圆筒部配置在所述第二气体通路内从而包围所述金属线的没有被所述绝缘材料覆盖的区域，以及所述突出部在该区域的下游侧被引出至所述第二气体通路的外部并且连接至所述偏置电源或所述离子化电流检测电路。3.根据权利要求1所述的放电离子化电流检测器，其中， 所述金属管的所述另一端配置有没有被所述电...
【专利技术属性】
技术研发人员：品田惠，堀池重吉，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。