CN107561202A - 放电电离电流检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明的放电电离电流检测器防止样本气体侵入至等离子体生成部，以使得等离子体生成部中的等离子体强度稳定。电介质管(3)的一端向框体(16)内的空间(14)侧突出。由于具有电介质管(3)的突出部分(3a)，电介质管(3)的等离子体生成气体喷出口与等离子体生成部(1)的之间的距离变长。

Description

放电电离电流检测器
本申请是下述专利申请的分案申请
申请号：201210219886.X
申请日：2012年6月28日
发明名称：放电电离电流检测器
技术领域
本发明涉及用作气相色谱仪等分析装置的检测器的放电电离电流检测器。
背景技术
作为从无机物到低沸点有机化合物都能够以高灵敏度检测的检测器，有一种叫做脉冲放电电离电流检测器(PDD)。放电电离电流检测器是利用高压脉冲放电激发氦分子等等离子体生成气体，利用处于这种激发状态的分子回复至基底状态时发出的光能，电离分析对象的分子。因此，通过检测该电离电流，得到与分析对象的分子的量相应的检测信号(参考专利文献1)
以往的放电电离电流检测器的构造的一个例子在图4中示出。
该放电电离电流检测器配备等离子体生成部1a和样本电离及检测部2a。等离子体生成部1a作为流动着氦等等离子体生成气体的例如石英管等的电介质管40的一段区间而被配置。在电介质管40的外周安装有根据等离子体生成气体的流动方向而围绕在其外周的环状电极46、48及50。电极48和电极50之间的空间是等离子体生成部1a。电极46由高压交流电源52加载了高压交流电压，电极48和电极50则接地。根据电极46、48和50之间发生的电介质阻挡放电，激发等离子体生成气体。
样本电离及检测部2a设置有框体16和设置在框体16上的充电用电极20及离子电流检测用电极22。充电用电极20和离子电流检测用电极22是环状电极。充电用电极20相对于离子电流检测用电极22设置在更贴近等离子体生成部一侧。框体16由金属构成，充电用电极20及电离电流检测用电极22通过绝缘体15与框体16进行电气隔离。
框体16的一端连接着电介质管40的一端，在位于其相反侧的框体16的另一端侧连接着将样本气体导入框体16内的样本气体供给管18的一端。电介质管40的等离子体生成气体喷出口与样本气体供给管18的样本气体喷出口相对。在框体16侧壁的两处设置气体排出口24以及26。
现有技术文献
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2010-60354公报
发明内容
【发明所要解决的课题】
采用所述那样的放电电离电流检测器的话，在样本电离部中生成的样本离子的量几乎都受等离子体生成部所放出的激发光量的影响，从等离子体生成部所放出的激发光的量受到等离子体生成部中的放电状态的影响。即，等离子体生成部中的放电状态变化的话，从等离子体生成部放出的激发光量发生变化，对样本电离部中生成的样本离子的量产生影响，因此，使等离子体生成部的放电状态稳定比较重要。
作为妨碍等离子体生成部的放电状态的稳定化的原因之一，例如有样本气体侵入到等离子体生成部中。如图4中所示出的那种构造的放电电离电流检测器中，由样本气体供给管18至框体16内的样本气体的供给流量变大的时候，存在样本气体侵入到电介质管40内而到达至等离子体生成部1a的情况。样本气体到达等离子体生成部1a的时候，会产生以下的问题，即等离子体生成部1a中放电就变得难以发起，等离子体强度也将变弱，从而导致检测灵敏度的下降，最坏的情况时等离子体自身消失，导致测定本身变得无法进行等问题。
因此本发明的目的在于，防止样本气体侵入至等离子体生成部，以使得等离子体生成部中的等离子体强度稳定。
【解决课题的手段】
本发明的放电电离电流检测器，其特征在于，包括：等离子体生成气体流动的电介质管；等离子体生成部，所述等离子体生成部是所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向上的一个区间，其具有多个放电用电极，所述多个放电用电极以包围所述电介质管外周的形态沿着等离子体生成气体的流动方向彼此具有间隔地设置在所述电介质管的外周面上，所述等离子体生成部通过使得在所述放电用电极间发生电介质阻挡放电而生成等离子体；框体，所述框体设置有：用于连接所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向的下游侧的端部的电介质管连接部、具有比所述电介质管大的内径的空间、设置在与所述电介质管连接部相对的位置且用于将样本气体导入至所述空间内的样本气体导入口、以及用于排出所述空间内的气体的排出口；样本电离部，所述样本电离部设置在所述框体内；和电离电流检测部，所述电离电流检测部用于检测在所述样本电离部中被电离了的样本成分，所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向的下游侧的一端向所述框体内部的空间侧突出。
在电介质管的等离子体生成气体喷出口附近，由于扩散的影响，等离子体生成气体的流速会比在电介质管内的流速慢，因此样本气体容易侵入到电介质管内。因此，在本发明中，电介质管的等离子体生成气体的流动方向的下游侧的一端向框体内部的空间侧突出，该情形与电介质管的一端不向框体内部的空间侧突出的情况相比，等离子体生成部与电介质管的等离子体生成气体的喷出口之间的距离变长。这是因为如果等离子体生成部与电介质管的等离子体生成气体喷出口之间的距离短，则样本气体会到达等离子体生成部。
【发明的效果】
本发明的放电电离电流检测器中，等离子体生成气体喷出口和等离子体生成部之间的距离变长，因此样本气体到达等离子体生成部变得困难，从而能够使放电的发生稳定，能够使在等离子体生成部中发生的等离子体强度稳定。
附图说明
图1是示出放电电离电流检测器的一个实施例的构造的剖面图。
图2是示出使电介质管的一端向框体内的空间侧突出的情况下及不突出情况下的检测信号的随时间变化的图表。
图3是在与图2不同的条件下测量的、在使电介质管的一端向框体内的空间侧突出的情况下及不突出情况下的检测信号的随时间变化的图表。
图4是显示现有的放电电离电流检测器的构造的一例的剖面图。
符号说明
1等离子体生成部
2样本电离及检测部
3电介质管
4电介质管内的流路
6,8,10放电用电极
12高压交流电源
14框体内部空间
15绝缘体
16框体
18样本气体供给管
20充电用电极
22离子电流检测用电极
24,26气体排出口
28直流电源
30电源放大器
具体实施方式
本发明的一个较佳实施例中，框体内的电介质管的一端的突出长度被设定为被导入至框体中的样本气体无法到达电介质管内的等离子体生成部的长度。因此，在放电的发生稳定的等离子体生成部中发生的等离子体强度稳定。
以下，参考图1说明放电电离电流检测器的一个实施例。
该放电电离电流检测器，设置有等离子体生成部1和样本电离及检测部2。等离子体生成部1作为例如石英管等电介质管3的一段区间而被设置。电介质管3内的流路4为氦等等离子体生成气体向朝着后述的框体16的方向流动。在电介质管3的外周面，沿着在电介质管3内侧流动的等离子体生成气体的流动方向相互具有间隔地设置有环状电极6、8和10。等离子体生成部1是电极6与10之间的区间，通过利用高压的交流电源12对电极6施加高压的交流电，在电极6与电极8及10之间发生电介质阻挡放电，由此激发等离子体生成气体。电极8与10则接地。
样本电离及检测部2设置有框体16及设置在框体16上的充电用电极20以及离子电流检测用电极22。充电用电极20及离子电流检测用电极20是环状电极，充电用电极20相比离子电流检测用电极22设置在更靠近等离子体生成部一侧。框体16由金属制成，充电用电极20及离子电流检测用电极22通过绝缘体15与框体16电气隔离。
框体16具有比电介质管3大的内径。电介质管3的一端与框体16的一端相连接，其相反侧的框体16的另一端，与作为用于将样本气体导入框体16内的样本气体导入口的样本气体供给管18的一端相连接。电介质管3的等离子体生成气体喷出口与样本气体供给管18的样本气体喷出口相对而设。在框体16的侧壁的两处，分别设置气体排放口24及26，框体16的空间14内的样本气体及等离子体生成气体由气体排放口24及26排出。
从样本气体供给管18喷出至框体16内的空间14的样本的成分分子，由于经等离子体生成部1中的脉冲放电所激发的等离子体生成气体的分子恢复至基底状态时产生的光能(激发光)而被电离。经过电离的成分分子通过被直流电源28施加了电压的充电用电极20而被充电，在这之后，通过在与离子电流检测用电极22之间授受电子而被电离的样本成分的量被输入至电流放大器30，经电流放大器30放大后作为检测信号被输出。
电介质管3的一端向框体16内的空间14侧突出。该实施例中，例如电介质管3的突出部分3a的长度例如为10mm左右，电介质管3的内径例如为2mm，框体16的内径例如为13mm。因有电介质管3的突出部分3a，电介质管3的等离子体生成气体喷出口与等离子体生成部1之间的距离比以往的产品长。
电介质管3的等离子体生成气体喷出口的等离子体生成气体的流速由于扩散的影响，比电介质管3的内侧流路4中的等离子体生成气体的流速要慢，因此从样本气体供给管18喷出的样本气体能够容易地侵入电介质管3内。若样本气体到达等离子体生成部1，将对等离子体生成部1中的电介质阻挡放电的发生产生影响。虽然可以考虑使电极6、8及10的位置向远离框体16的方向移动，使等离子体生成部1远离等离子体生成气体喷出口，但若是如此，则存在从等离子体生成部1照射至框体16内的样本气体的激发光的强度将变弱，样本成分的电离效率降低，从而灵敏度降低这样的问题。
因此，通过使电介质管3的一端向空间14内突出，并在等离子体生成部1和等离子体生成气体喷出口之间设置等离子体生成气体的流速快的区间，从而使样本气体难以到达等离子体生成部1。
突出部分3a的长度根据等离子体生成气体流量和样本气体流量而定，将该长度设定为使样本气体难以到达电介质管3内的等离子体生成部1。在使用具有某长度的突出部分3a的放电电离电流检测器时，调节等离子体生成气体流量和样本气体流量使样本气体无法到达电介质管3内的等离子体生成部1。
另外，还具有以下这样的优点，即由于设置了突出部分3a，与没有设置突出部分3a的情况相比，为使样本气体无法到达等离子体生成部1而需要的等离子体生成气体流量变小，从而可以减少等离子体生成气体流量的消费量。
图2和图3都是在使电介质管(石英管)3的一端向框体16的空间14内突出的情况下及不突出的情况下的检测信号的时间变化数据(测定数据)。另外，图2的测定是在20ml/分的条件下将样本气体(运载气体)供给至框体16的空间14内，图3的测定是在10ml/分的条件下将样本气体(运载气体)供给至框体16的空间14内。
如图2和图3所示的数据那样，使电介质管3的一端向框体16的空间14内突出时，与不突出的情况下，峰值变强，检测灵敏度也上升了。通过使电介质管3的一端向框体16的空间14内突出，抑制了样本气体向等离子体生成部1内的侵入，等离子体的生成效率上升，照射向样本的成分气体的激发光的发生效率也上升了。因激发光的发生效率上升，框体16的空间14内的样本的成分分子的电离效率提高，其结果，分子电离的检测信号也提高了。

Claims (2)

1.一种放电电离电流检测器，其特征在于，包括：
等离子体生成气体流动的电介质管；
等离子体生成部，所述等离子体生成部是所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向上的一个区间，其具有多个放电用电极，所述多个放电用电极以包围所述电介质管外周的形态沿着等离子体生成气体的流动方向彼此具有间隔地设置在所述电介质管的外周面上，所述等离子体生成部通过使得在所述放电用电极间发生电介质阻挡放电而生成等离子体；
框体，所述框体设置有：用于连接所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向的下游侧的端部的电介质管连接部、具有比所述电介质管大的内径的空间、设置在与所述电介质管连接部相对的位置且用于将样本气体导入至所述空间内的样本气体导入口、以及用于排出所述空间内的气体的排出口；
样本电离部，所述样本电离部设置在所述框体内，通过来自所述等离子体生成部的光能对样本成分进行电离；
电离电流检测部，所述电离电流检测部用于检测在所述样本电离部中被电离了的样本成分；
调节在所述电介质管中流动的等离子体生成气体的流量的机构；以及
调节被导入至所述空间内的样本气体的流量的机构，
所述电介质管的所述等离子体生成气体的流动方向的下游侧的一端向所述框体内部的空间侧突出，
所述两机构将各自的流量调节成：被导入至所述框体中的样本气体无法经过所述电介质管的所述突出部分而到达所述电介质管内的所述等离子体生成部。
2.一种样本气体检测方法，其特征在于，在权利要求1所述的放电电离电流检测器中，一边调节在所述电介质管中流动的等离子体生成气体的流量和被导入至所述空间内的样本气体的流量，以使被导入至所述框体中的样本气体无法经过所述电介质管的所述突出部分而到达所述电介质管内的所述等离子体生成部，一边检测样本气体中的成分。
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