Что такое чувствительность детектора

Детекторы

Хроматография – гибридный метод: вначале на колонке происходит разделение анализируемой смеси на отдельные компоненты, а затем детектор, расположенный после хроматографической колонки, определяет содержание разделенных компонентов в потоке подвижной фазы. Выдающиеся хроматографисты А.А. Жуховицкий и Н.М. Туркельтауб отмечали, что «… история развития газовой хроматографии в известной мере представляет собой историю развития детектора…».

Детектор – это прибор, позволяющий фиксировать какое-либо физико-химическое свойство бинарной смеси, определяемое ее составом. В современной хроматографии используют дифференциальные детекторы, которые условно делят на ионизационные и неионизационные. Кроме того, детекторы подразделяют на деструктивные и недеструктивные, а также универсальные и селективные. Большинство ионизационных детекторов являются селективными и деструктивными, а большинство неионизационных детекторов – универсальными и недеструктивными. Деструктивным детектором считают тот, в котором более чем 1% анализируемых компонентов разлагаются или реагируют с образованием других соединений. Ионизационным называют такой детектор, в котором анализируемые соединения под действием различных факторов (водородное пламя, β-излучение, УФ-излучение, высокочастотный разряд и др.) превращаются в отрицательные или положительные ионы, которые собираются на электродах и регистрируются. Детекторы подразделяются на концентрационные и потоковые. Сигнал концентрационного детектора зависит от мгновенной концентрации компонента в смеси с газом-носителем, а сигнал потокового определяется числом молекул анализируемого компонента, достигших чувствительного элемента в данный момент времени.

Работу детектора можно охарактеризовать следующими параметрами: чувствительность, линейный динамический диапазон, селективность, инерционность.

Чувствительность детектора оценивается с использованием характеристики «предел детектирования» (рисунок 1).

Предел детектирования – это минимальная концентрация (масса или массовый расход) контрольного компонента, доступная для обнаружения хроматографическим детектором в потоке подвижной фазы (т.е. дающий выходной сигнал детектора в 2 раза превышающий уровень флуктуации нулевого сигнала).

Рассчитывается данная величина по следующим формулам:
для потокового детектора

для концентрационного детектора

где ∆_x – значение уровня флуктуации шумов нулевого сигнала (определяется как максимальное значение амплитуды повторяющихся колебаний нулевого сигнала с полупериодом не более 10 секунд), В;
С – концентрация компонента в контрольной смеси, г/мл;
V_пр – объем вводимой пробы, мл;
Q – среднее арифметическое значение площади пика, В·с;
F – расход подвижной фазы, мл/с.

Пламенно-ионизационный детектор с одной стороны является селективным, поскольку определяет только органические соединения, способные к ионизации в пламени водородной горелки, с другой стороны, он является универсальным по отношению ко всем органическим соединениям. Как правило, с увеличением селективности детектора возрастает его чувствительность к определяемым соединениям.

Линейный динамический диапазон (ЛДД)

В ходе хроматографического анализа часто используют стандартные пробы для расчета коэффициента чувствительности (отношение площади пика к массе анализируемого компонента), который затем применяется в ходе дальнейших анализов. Постоянством коэффициента чувствительности определяется линейность сигнала детектора (рисунок 2).

Значение С_max определяют при отклонении от линейности не более 3%.

Инерционность или быстродействие характеризует способность детектора реагировать на изменение концентрации вещества в детекторе. Если в детекторе в момент времени t_о скачкообразно изменить концентрацию, его сигнал от начального значения E_o до значения Е₁, отвечающего новой концентрации, изменяется не мгновенно, а с некоторым запаздыванием τ_о (рисунок 3). Чем меньше τ_о, тем быстрее реагирует детектор, и тем меньшие искажения появляются при записи хроматограмм.

Инерционность детектора является следствием как объема камеры, так и ограниченной скорости физико-химических процессов при формировании сигнала детектора. Большая инерционность ДТП определяется скоростью процессов теплопередачи, которая значительно меньше скорости образования и сбора зарядов в ионизационных детекторах.

К наиболее широко используемым детекторам в газовой хроматографии относятся детектор по теплопроводности, пламенно-ионизационный, пламенно-фотометрический, электронно-захватный детекторы, в жидкостной хроматографии – спектрофотометрические, рефрактометрический и электрохимические детекторы.

Источник

Детекторы Хроматографа

28.07.2020

Сегодня хроматография остается самым используемым методом анализа окружающей среды. Приборы, которые работают на основании этой методики, используют в разных промышленных сферах, криминалистике. Они расщепляют смеси на моноэлементы, что гарантирует высокую точность исследования. Хроматографы применяются в комплексном анализе сложных масс, оценке всех компонентов их структуры.

Такие виды устройств состоят из резервуара для элюента (жидкость, газ), отсека для введения образцов, колонки, термостата, детектора, регистратора, преобразователя сигналов. Основными компонентами конструкции являются колонка хроматографа и детектор. Рассмотрим подробнее второй элемент, так как он важен для точности исследования.

Детекторы хроматографа

Перед покупкой хроматографа важно определить вид этого компонента. Тип детектора влияет на итоговую стоимость прибора. Он может быть селективным или универсальным. Сегодня используется шесть видов данных устройств для газовых хроматографов, на которых важно остановиться подробнее. Пламенно-ионизационные (ПИД) детекторы чаще применяют для определения присутствия в материале углеводорода. Принцип работы представлен изменением газовой проводимости в кислородно-водородном пламени. Такие процессы происходят в случае попадания в факел органических компонентов.

Принцип анализа детектора по теплопроводности (ДТП) характеризуется температурным реагированием нагретой стальной нити при воздействии исследуемой пробой. Для создания максимальной чувствительности рекомендуется использовать 2 металлические нити. В колонке хроматографа с электрохимическими компонентами представлены вещества, в состав которых входит сера. Вследствие реакции создаются электроны между измерительными электродами.

Термоионные (ТИД) устройства имеют структуру, где присутствует солевая таблетка щелочной стали, миниатюрный керамический шарик.

Принцип исследования пламенно-фотометрических детекторов базируется на определении вида излучения молекул, атомов при их взаимодействии с плазмой пламени. Используют ПФД для фосфорных, серных, азотных смесей, а также соединений ртути. Теоретически может определить другие элементы.

В структуре электрозахватного (ЭЗД) устройства присутствует источник электронов (бета-частиц). Молекулы, которые склонны к ионизации, при взаимодействии с таким источником провоцируют возникновение тока. Его характеристики зависят от концентрации молекул в исследуемом образце. Дополнительно выполняется измерение тока.

Распространены пламенно-ионизационные устройства, а также детекторы по теплопроводности. Их используют для определения большого количества органических компонентов. Селективный детектор ЭЗД предназначен для исследования галогенов, фосфора, кислорода.

Устройства, применяемые в жидкостной хроматографии:

Детектор для оборудования, которое работает согласно хроматографической методике, определяется индивидуально. Учитываются конкретные аналитические задачи, вид, состояние, объем вещества, которое будет изучаться. Прибор работает с жидкими, газообразными, твердыми материалами.

Чувствительность детектора хроматографа

Чувствительность таких компонентов играет важную роль в определении достоверных результатов анализа. Современные хроматографы способны работать с незначительным количеством материала, так как оснащены очень чувствительными детекторами. Это позволяет устройствам выявлять минимальный объем конкретных компонентов в составе вещества.

К примеру, на уровень чувствительности ПИД влияет число атомов углерода. При сочетании детектора с метанатором исследование проводится на уровне 0,1 pm. Аналогично определяется этот параметр для иных видов прибора. Выбор устройства выполняется с учетом конкретной задачи исследования.

Эффективность прибора зависит от условий, где будут проводить анализ. Хроматографы устанавливают в помещениях, где представлена современная система кондиционирования, отсутствуют резкие скачки температуры окружающей среды.

Для чего предназначен детектор?

Сертифицированные хроматографы используют для выполнения комплексного анализа разных веществ в промышленных масштабах. Оборудование предназначено для разделения, изучения состава смеси. Методику хроматографии применяют в лабораториях разного направления. Например, оборудование позволяет проанализировать качество продукции, которая производится на конкретном предприятии. Газовые или жидкостные хроматографы используют в компаниях, которые занимаются переработкой нефти.

Такое оборудование заказывают организации химической отрасли, научно-исследовательские университеты, институты для проведения разных исследований. Прибор незаменим в парфюмерии, так как производство туалетной воды, духов основано на проведении изучения содержания этанола в их составе. Обязательным условием является анализ парфюмерии на присутствие в ее составе вредных компонентов, примесей. Поэтому компании до массового производства духов выполняют проверку продукции на хроматографах.

Данные устройства используют для анализа состояния почвы, воздуха, воды. Газовые хроматографы определяют в их структуре наличие опасных примесей, вредных компонентов. Такую методику используют в фармацевтической сфере, так как оборудование работает с минимальными объемами элементов.

Ищете качественные и надежные детекторы для хроматографа? Необходимо продуктивное обслуживание на высоком уровне? Обращайтесь в «Хроматограф.ру». Менеджеры проконсультируют вас по интересующим позициям каталога. Мы обеспечиваем бесплатный выезд специалиста для диагностики оборудования, привлекательные условия покупки, оперативную доставку. Все приборы, представленные на сайте, прошли тщательное тестирование, подготовку к эксплуатации. Это гарантирует длительный период работы оборудования.

ГХ или ВЭЖХ? Что выбрать?

При появлении новой аналитической задачи…

16.11.2021

Хроматография. Простыми словами.

О хроматографии написано много. Мы…

10.11.2021

Как проводится хроматография

Хроматографический анализ представляет собой один…

18.03.2021

Абсорбционная спектрометрия уже больше века…

18.03.2021

Основные Параметры Хроматографических Пиков

Ключевую для хроматографии информацию получают…

21.01.2021

Результатом хроматографии является хроматограмма, дающая…

21.01.2021

Распространённые причины поломки хроматографов

Использование любых сложных видов оборудования…

02.10.2020

Как Хроматография Применяется в Парфюмерии?

Методику хроматографии активно используют в…

02.10.2020

Хроматография: история открытия и развития

Хроматография сегодня активно используется в…

06.09.2020

Как правильно выбрать хроматограф?

Хроматография – метод анализа жидкостных…

05.09.2020

Работа любого сложного устройства сопровождается…

28.07.2020

Сегодня хроматография остается самым используемым…

28.07.2020

Предшественником всех современных спектрометров считается…

06.07.2020

Разделение сложных смесей на единичные…

06.07.2020

Хроматографические методы в криминалистике

Криминалистические экспертизы играют важную роль…

06.07.2020

Хроматография в фармацевтической промышленности

В настоящее время можно выделить…

27.05.2020

Принципы работы спектрометра

Спектрометр – прибор, работающий на…

08.05.2020

Хромато-масс-спектрометры: принцип действия

Командой Хроматограф.ру в Печорской центральной…

08.05.2020

Порядок технического обслуживания оборудования производства «НПО СПЕКТРОН»

При поставке приборы снабжаются всем…

17.04.2020

Хроматография в контроле качества продовольственного сырья и пищевых продуктов

Безопасность и качество продуктов питания…

17.04.2020

Телемедицина для хроматографов

Что такое телемедицина? Это консультация…

15.04.2020

Основные производители хроматографов в мире, в России

Хроматографы используются в аналитических исследованиях,…

02.12.2019

Области применения газовых и жидкостных хроматографов

Хроматография – способ разделения многокомпонентных…

02.12.2019

Хроматографические Методы Анализа

Хроматографические методы анализа базируются на…

02.12.2019

Хроматограф — принцип действия, виды хроматографов

Одним из самых популярных методов…

23.02.2019

Обучение с выдачей удостоверения

С июня 2017 года наши…

28.11.2018

Скидка на Хромато-масс-спектрометр с МСД Хроматэк 12% до 31 октября 2017 года

Руководством предприятия принято решение предоставить…

28.11.2018

Источник

Типы детекторов в газовой хроматографии

Из существующих типов детекторов, используемых в газовой хроматографии, наиболее распространенные – это пламенно-ионизационный детектор (ПИД) и детектор по теплопроводности (ДТП), иначе называемый термокондуктометрическим. Другие детекторы, как правило, имеют селективную чувствительность только по отношению к определенным типам веществ и используются для работы в узких диапазонах концентраций.

Более детальное описание принципов работы детекторов Вы найдете в интернете. Здесь же мы приведем краткую информацию в виде шпаргалки, хотя на некоторых типах детекторов остановимся чуть подробнее, поскольку справочной информации по ним на русскоязычных сайтах очень мало.

Этот тип детекторов пригоден для определения почти всех молекул, включая молекулы неорганических газов, а также органические пары. Это широко распространённый надежный детектор для общего органического и неорганического анализа, для контроля атмосферного воздуха и других измерений. В качестве газа-носителя рекомендуется использовать гелий.

Электронно-захватный детектор ЭЗД (ECD)

В конструкции этого детектора используется радиоактивный источник бета-частиц (электронов). Принцип действия детектора основан на измерении степени захвата электронов молекулами галогенсодержащих соединений. В качестве газа-носителя чаще всего используется азот, как газ, наиболее легко ионизируемый бета-частицами 63 Ni. В результате первичной ионизации молекул азота, при дальнейших столкновениях формируется поток тепловых электронов и соответственно происходит возрастание тока. Элюируемые из хроматографической колонки молекулы галогенсодержащих соединений имеют высокое сродство к электронам. Захват ими тепловых электронов приводит к ослаблению тока в камере, которое затем регистрируется амперметром.

Детектор ЭЗД широко используется в экологическом контроле для определения содержания галогенорганических соединений и пестицидов.

Детектор на основе электролитической проводимости ЭПД (ELCD)

Данный тип детектора идеален для решения экологических задач. Он позволяет получить более чистый и линейный отклик по сравнению с детектором ЭЗД и также используется для анализа пестицидов. В качестве газа-носителя используется гелий, в качестве вспомогательных газов используются воздух и водород. Необходимо отметить, что устройство весьма требовательно к обслуживанию и поэтому не так широко распространено, как ЭЗД.

Элюируемые галогенсодержащие соединения попадают в высокотемпературный микрореактор, в котором ионизируются и далее переносятся в ячейку детектора, наполненную жидким деионизованным растворителем. В результате, проводимость внутри ячейки возрастает, что и служит сигналом для обработки.

На рынке оборудования появились также варианты детекторов на основе электролитической проводимости сухого типа (DELCD). Они более удобны в эксплуатации и обслуживании.

АФД используется для анализа азот- и фосфорсодержащих соединений. Так же, как для детектора ПИД для его работы требуется подача смеси воздух-водород для сжигания элюируемого соединения. Сжигаемые в пламени азот и фосфорсодержащие соединения реагируют с солями щелочного металла (K или Rb), нанесенного на керамический элемент (шарик), в результате чего образуются ионы, которые затем детектируются. В качестве газа-носителя используется гелий.

Гелиевый ионизационный детектор ГИД (HID)

Детектор ГИД обеспечивает обнаружение ультранизких концентраций газов. В основе работы данного детектора лежит ионизация газов. Принцип действия схож с принципом ЭЗД. Он также содержит источник бета-частиц и электроды, к которым прикладывается разность потенциалов, но, в отличие от ЭЗД, расположены они ближе друг к другу. В данной конфигурации общей энергии достаточно для перевода атомов газа-носителя He в возбужденное состояние. Эти возбужденные атомы вызывают вторичную ионизацию молекул газов, элюируемых из колонки. Увеличение проводимости также регистрируется амперметром.

Применяется ГИД при выполнении таких задач, как измерение содержания газов в трансформаторных маслах, продуктов выделения дорожных покрытий и других подобных определений. Для работы детектора требуется подача ультрачистого гелия.

Данный тип детектора используется для определения содержания компонентов, в состав которых входит сера или фосфор. Принцип его работы основан на использовании хемилюминесцентных реакций этих компонентов в пламени водород/воздух.

Детектор ПФД конструктивно представляет собой сочетание ячейки ДИП с фотометрической схемой.

Сера- и фосфор-содержащие соединения в пламени ПФД переводятся в радикалы S2* и HPO* соответственно. Этот процесс сопровождается эмиссией волн с максимумами интенсивности при 394 нм для серы и 526 нм для фосфора. После прохождения фотоумножителя увеличенный ток регистрируется.

ПФД отлично подходят для анализа низких концентраций сера- и фосфор-содержащих соединений даже тогда, когда в анализируемых смесях в высоких концентрациях присутствуют другие соединения, такие как углеводороды и др.

Детектор каталитического сжигания ДКС, ДТХ (CCD)

Это оригинальная и более дешевая альтернатива детектору ПИД для определения горючих газов, в особенности водорода и кислорода в сложных по составу веществах различного происхождения. Принцип работы этого детектора основан на измерении теплового эффекта при каталитическом сжигании образца. Детекторы каталитического сжигания применяются в области экологии, нефтехимии, медицине, биологии. Типичный предел чувствительности для детектора CCD составляет приблизительно 500 ppm, при использовании в качестве газа-носителя гелия. Современные модели детекторов каталитического сжигания могут работать при температуре Детектор импульсного разряда ДИР (DID)

В конструкции этого детектора используется электрический разряд высокого напряжения, в котором образуются ионы. Ионы дают электрический ток, который является аналитическим сигналом датчика. Данный детектор можно рассматривать как усовершенствованный Гелиевый ионизационный детектор (ГИД), в котором не используется радиоактивный источник.

ДИР – это универсальный высокочувствительный детектор для определения следовых количеств, как органических, так и неорганических соединений.­ Он отлично подходит, например, для обнаружения в Ar следующих примесей: CO, CH₂, C+, N₂ и O₂ на уровне ppm. Детектор импульсного разряда относится к неразрушающим типам детекторов. Детекторы неразрушающего типа могут устанавливаться пред детекторами других типов в конфигурациях хроматографов с двумя и более детекторами.

Однако этот тип детекторов в традиционном исполнении является довольно сложным в эксплуатации и не всегда дает стабильные результаты.

Самой современной модификацией детектора импульсного разряда является ионизационный детектор барьерного разряда от компании Shimadzu (Barrier Discharge Ionization Detector, BID). Усовершенствования, выполненные и запатентованные этим мировым производителем, позволили увеличить стабильность и надежность детектора импульсного разряда и одновременно упростили процесс его эксплуатации.

На нашем сайте, в категории «Газовые хроматографы» представлены модели с различными типами детекторов.

Источник