[发明专利]用于气相色谱系统的基于放电的光离子化检测器

说明书

技术领域

本技术领域大体涉及一种基于放电的光离子化检测器以及其与气相色谱系统一同的使用。

背景技术

色谱法是气体样本的成分被分开以便被单独分析的技术领域。典型地，由色谱柱输出的气流包括要被检测的由载体气体携带的一种或多种杂质或物质，不同物质在不同时刻被输出。

多种类型的检测器可用于分析由气相色谱系统输出的溶质的组分。这样的检测器的一类是光离子化检测器(PID)。通常，PID是气体检测装置，其中，要被分析的气体样品被光辐射离子化。具有的能量高于要被分析的气体的组分的离子化能量的光子撞击该样品，将样品的分子破坏为自由电子和带正电的离子。这在气体样品中产生可被测量的电流。

在PID中用于使分子离子化的高能量光子可来自各种来源。对于典型的色谱应用，通常使用氦放电离子化检测器。图1(现有技术)示意性地示出现有技术中已知的一种氦放电离子化检测器的基本构造。这样的装置包括放电区域，纯氦气在那里被注入，通常是由气体净化器提供；和离子化区域，要被分析的气体被接收在其中。放电区域经历高电压电场，产生等离子体，UV范围的辐射从等离子体发射。该辐射用于使要被分析的气体的组分在离子化区域中离子化。

诸如图1所示的氦放电离子化检测器需要连接至放电区域的纯氦供应。注射到检测器中的额外氦气有助于稀释从色谱柱洗脱(elute)且在检测器的相对侧添加的杂质，因为这个体积的氦气被添加到样品的体积中。

仍需要适于色谱应用的改进的基于放电的光离子化检测器。

发明内容

根据一个方面，提供一种基于放电的光离子化气体检测器，用于分析气体样品，包括放电区域和离子化区域。

放电区域包括等离子体腔室，被构造为接收穿过其的放电气体流，等离子体腔室具有允许光辐射出放电区域的出口。放电区域还包括等离子体生成机构，被构造为施加跨等离子体腔室的等离子体生成场，以便由所述放电气体产生等离子体；和等离子体集中机构，被构造为施加跨等离子体腔室的等离子体集中场，且定位为使得，等离子体集中场将等离子体与出口对齐地集中在等离子体腔室内。

离子化区域包括离子化区部，被构造为接收穿过其的气体样品流。离子化区域具有入口，其允许光辐射从放电区域到离子化区部中。离子化区域还包括离子化测量机构，被构造为测量离子化电流，其产生于气体样品由于所述光辐射在离子化区域中的光离子化。

在一些实施方式中，等离子体集中机构包括在等离子体腔室的相对侧平行地延伸的一对集中电极，等离子体集中场是电场，电源将DC或AC驱动电流提供至集中电极。替换地，等离子体集中机构可包括在等离子体腔室的相对侧平行地延伸的一对集中电磁体，该等离子体集中场是磁场。

在一些实施方式中，等离子体生成机构包括一对集中电极，在等离子体腔室的相对侧平行地延伸，且被放电空隙分开；和交流发电机，将交流放电驱动信号提供至放电电极。一对绝缘介电屏障可在放电空隙内延伸，每个沿着放电电极的相应一个。在一个变体中，所述对的每个绝缘层通过等离子体腔室的壁限定。

在一个实施例中，所述放电电极对的每一个包括沿等离子体腔室的相应壁的外表面延伸的导电化合物层。每个集中电极嵌入在这些放电电极的相应一个中。等离子体集中机构可还包括电绝缘接触线，其将放电电极连接至电源。

在一些实施方式中，放电区域和离子化区域端对端布置，光离子化检测器的放电区域和离子化区域分别包括放电区域入口和离子化区域入口，其定位在所述端对端构造的相反末端处。基于放电的光离子化气体检测器可例如包括管状封壳，该管状封壳的段限定放电区域和离子化区域。一个或多个筛滤组件可被布置在管状封壳中、在放电区域和离子化区域之间。筛滤组件可接地，以用作集电极。流口可在放电区域和离子化区域之间穿过管状封壳设置。基于放电的光离子化气体检测器可还包括压力控制系统，其连接至所述流口。优选地，管状封壳的限定离子化区域的段具有减小的直径。

在一些实施方式中，离子化测量机构可包括布置在离子化区域中的一个或多个离子收集电极，和连接至离子收集电极的电流测量装置。所述一个或多个离子收集电极可例如限定格栅、多个环、以平行构造布置的一对板、或一对间隔开的同轴柱体。

在一些实施方式中，等离子体腔室可包括至少一个监视窗。基于放电的光离子化检测器可还包括光监视系统，其被构造为检测通过所述至少一个监视窗传输的光并分析所述光以识别放电气体中的气体物质。