CS233703B2 - Burner of photometric detector for gas chromatography device - Google Patents

Description

Vynález se týká hořáku plamenového fotometrického detektoru plynového chromátografu. Známé hořáky používané v plamenových fotometrických detektorech, kde hoření probíhá · v redukční atmosféře, obsahují dvě koaxiální trysky, kterými jsou plyny dodávány k detektoru, tj. netečný nosný plyn obsahuje analyzovanou látku, oxidační činidlo t vodík. Uvedené hořáky se vzájemně liší způsobem dodávání plynu v kombinacích kratitttivníás složení plynu procháázjícího jednotlivými tryskami.

V jednom typu hořáku je nosný plyn, obsahuje! analyzovanou látku a oxidační činidlo dodávány společně jednou tryskou a vodík druhou koaxiální tryskou. Dle jsou známa zařízení, ve kterých je vodík dodáván vnější tryskou a zbývajcí plyny jsou dodávány vnitřní tryskou a opačně.

Nevýhoda obou druhů uvedených hořáků spočívá ve zhášení plamene během eluování rozpouštědla z chrombtogrrfické kolony. Ke zhášení plamene může docházet již během vstřikování kapalných vzorků na cUromatografiekou kolonu, u vzorků o objemu 1 mm. Prvá forma hořáku uvedeného typu je současně pro účely nejváoddnjjí.

Společrým znakem ostatních známých typů hořáků je oddělené dodávání oxidačního činidla jednou tryskou a nosného plynu, obsadujícího analyzovanou látku, druhou koiaiální tryskou, přičemž vodík se dodává spolu s nosným plynem nebo oxidačním činidlem. V uvedených roztocích prouddcích plynů se dosahuje kontinuita hoření plamene, avšak tato kontinuita je sm^:^ent rovněž určitým objemem kapalného vzorku, vstřikovaného na chromatografickou kolonu. Například u hořáku, u kterého proudí oxidační činidlo vnitřní tryskou a nosný plyn se přivádí vnější tryskou, hoří plamen n^j^í^e^t^i^í^i.tě za předpokladu, že vstřikovaný objem . nepřekračuje Ю mm\

U hořáků, u kterých se přivádí nosný plyn vnitřní tryskou, hoří plamen neppeeržitě , za ^pře^dpol^kltdu^{, ž}e se vs^ikují vzor^ky o o^bjemu do 50 mrn^m. Toto zřízení má v^ša^k nevýto^ spo^ívajcí v tom, že mlže docházet k unikání plamene do vnější trysky. Aby se tomu zabránilo, je nezbytné používat vysokého průtoku vodíku a oxidačního činidla, což je opět nevýhodné, protože plamen velkého rozměru je zdrojem světla, které zvyšuje významně základní zdroj proudu fot^onásobjiče.

V systému dodávky plynu, kdy oxidační činidlo je vedeno v^ěší tryskou, nosný plyn a vodík vnitřní k^i^jcxt^^Lnrí tryskou nebo podle NSR patentu 2 311 324 je nosný plyn veden vnější tryskou, oxidační činidlo a vodík vnitřní tryskou, se dooiluje hoření plamene za předpokladu, že na chrsmatografickou kolonu se vstřikují tekuté vzorky až do ⁵⁰ m^m.

Zhhšení plamene jako důsledek proudu rozpouštědla tryskou hořáku je nevýhodou detektorů, protože přítomnost plamene v průběhu eluovánií analyzovaných složek vzorku z kolony je nezbytnou podmínkou vlastní operace plamenových fotometrických detektorů.

Nezbytný zážeh plamene zhášeného proudem rozpouStědLa, obsaženého ve vzorku, způsobuje, že je nemožné udržet kontinuitu měření a detekování analyzovaných složek ve vzorku, eluovírném z cáromattoгafické kolony bezprostředně po rozponutěcHe.

Popsané roztoky dodávaných plynů k hořáku detektoru maj za účel eliminovat zhášení plamene, avšak různé kombinace dodávání plynů nevylučují zcela uvedené nevýhody, pouze je zmeešuuí.

Účelem vynálezu jeposkytnout konstrukci hořáku, která zabezpečuje kontinuitu měření v průběhu vstřikování tekutých vzorků na cársmattgrafickou kolonu.

Podstata hořáku plamenového fotometr!ckého detektoru plynového chromatografu, sestávajícího z trysek, spočívá v tom, že ústí trysek jsou uspořádána v dutině spalovací komory a to v její vstupní Části připojené ke zdroji vodíku, přičemž první tryska je připojena ke zdroji nosného plynu 9 analyzovanou látkou a ke zdroji oxidačního činidla a druhé tryska je připojena ke zdroji oxidačního činidla. V alternativním provedení je druhá tryska zapojena na vysokonapětový zdroj a izolována od bloku detektoru.

Systém hořáku detektoru sestává tedy ze dvou trysek, jejichž ústí je uspořádáno do proudu vodíku, situováno proti sobě v poloze, která zamezuje přeskakování plamene z jedné trysky na druhou a opačně. Jedna tryska dodává nosný plyn s látkou, která se má analyzovat a oxidační Činidlo a druhá dodává jenom oxidační činidlo. Tryska dodávající oxidační činidlo může být napojena na vysokonapětový zdroj a izolována od druhé trysky. V případě, že tryska je napojena na vysokonapětový zdroj, plní současně funkci jiskrové elektrody zažehovače plamene. Konstrukce detektoru může být potom oddělena od dílů, používaných к zážehu plamene, například takových jako jsou vybíjecí elektrody nebo cívky se žhavícím vláknem. Zážeh plamene pomocí vysokonapětové jiskry nebo vlákna neovlivňuje podstatu konstrukce a činnost hořáku podle vynálezu v průběhu analýzy.

Ostí trysek jsou uspořádána v blízkosti, v poloze zajištující vzájemné přeskakování plamene z jedné trysky na druhou a opačně, Splnění této podmínky vy.Žaduje pevně stanovit vzdálenost mezi ústím trysek v závislosti na jejich vnitřním průměru objemových rychlostech plynů jimi protékajících.

Před započetím chromatografické analýzy zkoušené látky se u ústí obou detektorů zažehnou plameny. Zažehne-li se plamen vysokonapětovou jiskrou a tryska, kterou proudí jenom oxidační činidlo plní funkci elektrody, potom dochází к zážehu během průtoku nosného plynu a oxidačního činidla jednou tryskou a průtoku oxidačního činidla pouze druhou tryskou a při zvýšeném průtoku vodíku, v jehož proudu jsou uspořádána ústí obou trysek.

К zažehnutí plamene dochází rovněž jenom u ústí trysky, kterou proudí jenom oxidační činidlo. Potom dochází к zažehnutí plamene u ústí prvé trysky automaticky po natočení na malé množství nosného plynu a oxidačního Činidla z této trysky. Aby se zažehly plameny, mezi ústím obou trysek se vyvolá přeskočení vysokonapětové jiskry, nebo mezi tryskou pro oxidační činidlo a blokem detektoru. Po zažehnutí plemene u ústí obou trysek nebo jenom u ústí druhé trysky, průtok vodíku lze snížit na hodnoty určené analytickými podmínkami.

Potom se provádí měření. Vzorek, obsahující rozpouštědlo a látku, která se má analyzovat se uvádí do proudu nosného plynu přes chromatografickou kolonu do spalovací komory, kde u ústí obou trysek hoří plameny. Tekuté vzorky se odpařují u vstupu do kolony. Jestliže objem vstřikovaného tekutého vzorku překročí 2 mm^, potom páry rozpouštědla způsobí zhášení plamene hořícího zpočátku u ústí trysky odkud proudí, avšak nezhášejí plamen hořící u ústí druhé trysky, kterou proudí jenom oxidační činidlo. Plamen nezhasíná, protože difúze molekul rozpouštědla do uvedeného plamene je inhibována pohybem molekul vodíku, proudících kolem ústí obou trysek.

Výsledkem takového průběhu analýzy, když rozpouštědlo bylo eluováno z chromatografické kolony, je skutečnost, že dochází к samozážehu plamene u ústí trysky, kterou proudí rozpouštědlo, protože plamen přeskočí z jedné trysky na druhou. Analyzované složky eluované nosným plynem se potom spalují. Dodávání oxidačního činidla do druhé trysky lze nyní přerušit. Tím je zajištěna kontinuita měření a hořák detektoru podle vynálezu vyhovuje požadavkům a zajišťuje vlastní průběh analýzy.

Plamen u trysky odkud jsou eluovány analyzované složky se zažehuje bez nutnosti úpravy průtoku vodíku a oxidačního činidla, vytékajících spolu s nosným plynem z obvyklé trysky, zatímco u známých konstrukeí hořáků je nutné průtok vodíku a oxidační činidle upravovat.

Přeskakování plamene na trysku ze které se eluuje analyzovaný vzorek dochází v ' okamžiku, kdy složení proudících plynů vyhovuje požadavkům nehooiavosti.

Bezprostředně před uvedením dalšího vzorku, který se má analyzovat na cUromatografické koloně, se proud oxidačního činidla druhou tryskou natočí a důsledkem toho je, že u jejího ústí se zažehuje automaticky plamen od plamene hořícího u ústí prvé trysky zásobované nosným plynem a oxidačním činidlem. Následující měření se provádí podobné jako v předchozím případě.

Složky analyzovaného vzorku, spalované v plameni u ústí trysky ze které vytékaa!, vysílají charaatteistické záření, které je převáděno v elektrický signál a po zesílení se zaznamenává ve formě chrornatogremu.

Anealýzy mohou být prováděny rovněž při hoření obou plamenů bez zhasínání plamene při ústí trysky ze které proudí jenom oxidační činidlo. V důsledku toho, nebo jako výsledek používání vhodného kontrolního systému konnrolujícího dobu průtoku oxidačního činidla druhou tryskou je možné používat hořák v plně autommtiZloatýcU a^taLyzátorech, založených na plynově cUrommaosrafické technice.

Hořák podle vynálezu má četné výhody· Jeho konstrukční prvky UovvouJi vstřiknout vel^ký otijem analyzovaným vzorkii (n^ ^{1 000} mm^). Toto dovoluje ^'t^ování ll^ože^k analyzovaných vzorků, přičemž retenční doba rozpouštědla je velice podobná ' eluční době rozpouštědla. Dsahuje se vysoké citlivosti detektoru, protože všechny molekuly zkoušených vzorků procházejí plamenem. foippsutědlo plamen u ústí trysky, ze které vychází, prochází v nezméněmé formě komůrkou detektoru. Vnntřek komůrky detektoru není takto kontaminován spalnými produkty rozpouštědla. Kromě toho je eliminováno přetížení fotltSlobiČe vyvolané vysokou intenzitou záření emitovaného během spalování rozpouštědla. Příznivé uspořádání trysek hořáků zabraňuje explosím v detektoru v okamžiku zažehnutí plamene, jestliže zóny, ve kterých příprava směsi oxidačního činidla a vodíku odpovídá přípravě hořlavé směss, jsou umístěny pouze v skolí ústí trysek, přičemž zbývvajcí část spalovací komory je naplněna šm^msí s složení ne^sahujícím meze h^¹ avos^si. Uve^^ vý^hs^da umořuje vyhoření plamenového f0tsmmtrickéhs detektoru s větším objemem spaLovací komory.

Daašími výhodami konstrukce podle vynálezu je použití trysky, kterou se dodává jen oxidační činidlo, Jaks jiskrové elektrody zažehovače plamene. V tsmts případě mohou být eliminovány dílycizí fstsnásobiči, jako například vybíjecí elektroda a zážehové vlákno.

Vynález bude blíže vysvětlen pomooí příkladů provede ní s odkazem na připojené výkresy na kterých obr. 1 a 2 představují schemmlické znázornění hořáku detektoru, obr. 3 ukazuje chromátigram, získaný při analýze prováděné za pouužtí hořáku pod.e vynálezu a obr. 4 ukaa^iuje chrsmatigram, získaný při analýze prováděné za pot^ítí hořáku neopatřeného tryskou, kterou se dodává jen oxidační činidlo.

Hořák podle vynálezu (obr. 1) sestává ze dvou trysek J a 2, jejichž ústí jsou uspořádána směrem dl proudu 2 vo^díku v dutině 2 spalovací ^ksmory ^blo^ku ^te^srui Ústí trysek a 2 zůstávají v bezprostřední blízkosti. Osy trysek j. a 2, ležící v jedné rovině, jsou situovány v úhlu π/2 rad a protínají se v zóně kužele plamene hořícího u ústí trysky 1· Tryskou J. je dodáván dl komory 4 proud 10 nosného plynu obsahuuícího analyzovanou sloučeninu a proud 11 oxidačního činidla a tryskou 2 jen proud 12 oxidačního činidla. sluta/Ocí vlákno 6 je zapojeno na běžný zdroj 2·

Obr. 2 ukazuje lcUemmticté znázornění hořáku podle vynálezu, u kterého tryska 2 je napojena na oysotstapětooý zdroj 8 a je elektricky vypínána z bloku 2 detektoru. Uspořádání hořáku s blokem 2 detektoru, vzájemné uspořádání trysek J a 2 proti sobě stejně jaks dodávkový systém plynů jsou obdobné jaks na obr. 1.

Na obr· 3 a 4 jsou znázorněny po sobě jdoucí fáze průběhů an^ýzy· Na ose x značí X, dokončení předchozí anaLýzy χ znamená nasměrování proudu oxidačního činidla tryskou tj· samovznícení plamene u ústí trysky 2 od plemene hořícího u ústí trysky tj zavádění vzorku na chromatografickou kolonu, zhášení plamene hořícího u ústí trysky 1 rozpouštědlem, Aj až je eluční doba rozpouštědla z chromaaooprfické kolony, Χχ je sa^c^o^z^r^á^cení plamene u ústí trysky j od plamene hořícího u ústí trysky 2 a tg značí přerušení proudu oxidačního činidla tryskou 2 tj· zhášení plamene hořícího u jejího ústí, tg až i₂ znamená dobu hoření písmene u ústí trysky 2, i? až t^, ip až 1^» in-1 až X jsou retenční doby následně analyzovaných složek vzorku uvedeného na chromatografickou kolonu a t^ znamená, dokončení analýzy, tj. odpovídá okamžiku t,, pro následující analýzu·

Takže _t7 je časový okamžik, kdy vrchol tj. peak první analyzované složky vzorku dosáhne na . chrvmaOvgrtmu své maximální ho idioty Podobně je to časový okamžik, kdy vrchol tj. plesk následující analyzované složky vzorku dosáhne na chrvma0vgr8mu svého maxima.

V případě použití hořáku neopatřeného tryskou, kterou je dodáváno sxidatnO»činidls, je nezbytné v okamžiku t^ ^ppIiO znovu zhaslý planěn· Jestliže doba nového zapálení není kratší než χ až potom na získaném chromotopnému (obr· 4) nejsou žádné maxima představ^jcí složky vzorku eluovaného z chromatovrat'ické kolony v uvedeném čase· Detektor je v uvedené době v nečinnosti·

Claims (2)

1· Hořák plamenového fotvmetrickéhv detektoru plynového chromát, o grafu sestávalcí z trysek, se tím, že ústí trysek (1 a 2) jsou uspořádána v ^^1^:ι.ο6 (3) spalovací komory (4) a to v její vstupní části připojené ke zdroji vodíku, přičemž první tryska (1) je připojena ke zdroji nosného plynu s tnaLyzovaovu látkou a ke nS^¢^;^:L oxidačního činidla a druhá tryska (3) je připojena ke zdroji oxidačního činidla·

2· Hořák podle bodu 1, vyznalpícií se tím, že druhá tryska (2) ja napojena na vysokonapěíový zdroj ⁽⁸⁾ a izolov^a od bloku ⁽⁵⁾ detektoru·