ИОНИЗАЦИОННЫЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР ГАЗОВ

Полезная модель относится к аналитической технике, а именно к детекторам для газовой хроматографии.
Известен ионизационный термохимический детектор газов (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В. Автоматические детекторы газов. - М: Энергия, 1972 с. 89-91), содержащий проточную камеру, в которой размещена платиновая спираль, являющая каталитически активным элементом. Эта спираль нагрета до температуры 500-600°С электрическим током от стабилизированного источника питания. На фиксированном расстоянии от спирали расположен коллектор, в который вмонтирован фторопластовый изолятор, размещенный в стенке проточной камеры. При поступлении в проточную камеру потока воздуха-носителя, содержащего углеводороды, последние каталитически сгорают на спирали, что сопровождается возникновением ионов. Ионный ток между спиралью и коллектором, возникающим под действием источника постоянного напряжения, включенного в цепь коллектора, измеряется электрометрическим усилителем, сигнал которого записывается потенциометром.
Недостатком такого ионизационного термохимического детектора является то, что каталитическая активность платиновой спирали со временем быстро уменьшается, что приводит к уменьшению чувствительности детектора.
Наиболее близким по технической сущности является ионизационный термохимический детектор (Илясов Л.В., Аль-ДахмиА.М.С, Денисова Д.А. Термохимический детектор газов. Пат. 102261 РФ, Бюл. №5, 2010) содержащий проточную камеру, в днище которой встроен входной штуцер, а во внутренней полости размещен пеллистор, соединенный двумя проводниками с неуравновешенным электрическим мостом, электронный потенциометр, подключенный к выходу неуравновешенного электрического моста, последовательно включенные металлический электрод, электрометрический усилитель, к выходу которого подключен регистрирующий прибор, и источник постоянного напряжения, причем металлический электрод размещен во фторопластовом изоляторе, вмонтирован в стенку проточной камеры, и расположен на фиксированном расстоянии от поверхности пеллистора.
При протекании через проточную камеру анализируемого газа, например воздуха, с каким-либо углеводородом, происходит каталитическое сгорание последнего на пеллисторе, который нагрет до температуры 300-400°С. При этом образуются ионы, которые под действием электрического поля, создаваемого источником постоянного напряжения, движутся к металлическому электроду, создавая ионный ток, который измеряется электрометрическим усилителем и регистрирующим прибором.
Недостатком такого ионизационного термохимического детектора является относительно низкая чувствительность.
Проблемой полезной модели является увеличение чувствительности ионизационного термохимического детектора газов.
Технический результат - создание ионизационного термохимического детектора газов, обладающего на порядок большей чувствительностью к углеводородным газам и парам жидких углеводородов.
Технический результат достигается тем, что ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру, в днище которой встроен входной штуцер, а во внутренней полости размещен пеллистор, соединенный двумя проводниками с неуравновешенным электрическим мостом, электронный потенциометр, подключенный к выходу неуравновешенного электрического моста, последовательно включенные металлический электрод, электрометрический усилитель, к выходу которого подключен регистрирующий прибор, и источник постоянного напряжения, причем металлический электрод размещен во фторопластовом изоляторе, вмонтированном в стенку проточной камеры, и расположен на фиксированном расстоянии от поверхности пеллистора, согласно полезной модели детектор содержит дополнительный штуцер, вмонтированный в днище проточной камеры и соединенный с линией подачи воздуха, и тройник, выход которого соединен с входным штуцером проточной камеры, а два его входа соединены с линиями подачи водорода и анализируемого газа.
Такая конструкция ионизационного термохимического детектора позволяет обеспечить полное сгорание углеводородных газов и паров жидких углеводородов за счет того, что водород, поступающий в проточную камеру с малым постоянным объемным расходом, поддерживает процесс каталитического горения на пеллисторе, что обеспечивает работу ионизационного термохимического детектора в режиме, близким к работе пламенного ионизационного детектора, который, как известно, обладает очень высокой чувствительностью к углеводородам.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема ионизационного термохимического детектора показана на фиг.
Ионизационный термохимический детектор газов, содержащий проточную камеру 1, в днище 2 которой встроен входной штуцер 3, а во внутренней полости 4 размещен пеллистор 5, соединенный двумя проводниками 6 и 7 с неуравновешенным электрическим мостом 8, электронный потенциометр 9, подключенный к выходу неуравновешенного электрического моста, последовательно включенные металлический электрод 10, электрометрический усилитель 11, к выходу которого подключен регистрирующий прибор 12, и источник постоянного напряжения 13, причем металлический электрод размещен во фторопластовом изоляторе 14, вмонтированном в стенку 15 проточной камеры 1, и расположен на фиксированном расстоянии от поверхности пеллистора.
Детектор содержит дополнительный штуцер 16, вмонтированный в днище проточной камеры и соединенный с линией 17 подачи воздуха, и тройник 18, выход 19 которого соединен с входным штуцером 3 проточной камеры 1, а два его входа 20 и 21 соединены с линиями 22 и 23 подачи водорода и анализируемого газа.
Детектор работает следующим образом. В проточную камеру 1 через входной штуцер 3 из тройника 18 поступает анализируемый газ, например, из хроматографической колонки, и водород с постоянными объемными расходами, а через дополнительный штуцер 16 в камеру 1 поступает с постоянным объемным расходом воздух, служащий для поддержания каталитического горения на пеллисторе 5. При сгорании водорода в камере 1 ионы не образуются. Когда в потоке анализируемого газа в камеру поступает какой-либо углеводород, он сгорает на поверхности пеллистора 5. При этом в пространстве между пеллистором 5 и металлическим электродом 10, возникают ионы, которые под действием электрического поля, создаваемого источником постоянного напряжения 13, поступают на металлический электрод 10 и разряжаются на нем. При этом в выходной цепи электрометрического усилителя 11 возникает ток электронов, равный ионному току между металлическим электродом 10 и пеллистором 5. Сигнал электрометрического усилителя 11, несущий информацию о концентрации углеводорода в потоке анализируемого газа, записывается регистрирующим прибором 12.
Экспериментальная проверка предлагаемого ионизационного термохимического детектора, показала, что он обладает на порядок большей чувствительностью, чем детектор, принятый за прототип.
Преимуществами предлагаемого технического решения являются:
- высокая чувствительность;
- простота конструкции.
Предложенный ионизационный термохимический детектор газов может быть собран на базе термохимического детектора с пеллисторным чувствительным элементом при незначительном изменении конструкции.
Детектор может найти применение в количественной газовой хроматографией.