DE2257099A1

DE2257099A1 - Flammenionisationsdetektor

Info

Publication number: DE2257099A1
Application number: DE2257099A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Chem Dr Kaiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2207605A5; US3925023A; USB418121I5; DE2257099C3; IT999463B; CH566553A5; DE2257099B2; GB1446085A

Description

Dr. Rudolf Kaiser Bad Dürkheim,

22b/099 'Dr.-Dahlem-Str. 9

Mein Zeichen: TO. 7

V X.ΓΑ. ξ j

Flammenionisationsdetektor '

Flarnmenionisationsdetektoren (FID) werden zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen und in Verbindung mit Alkalisalzen zum !selektiven Nachweis von Phosphor-, Stickstoff- und anderen Heteroatome enthaltenden organischen Verbindungen verwendet. Solche organischen Verbindungen, die Heteroatome enthalten, werden im nachfolgenden Text abgekürzt "Heteroverbindungen" genannt. Die Alkalisalze sind' dabei so angeordnet, daß sie von der aus einer Brenndüse mit Wasser- stoff gespeisten Flamme erwärmt werden und Ionen abgeben, die mit den Ionen der nachzuweisenden Substanzen Verbindungen eingehen (z. B. US-Patent 3 372 994)» Hierdurch wird der lonenstrom zum Kollektor selektiv stark erhöht, wenn Phosphor-, Stickstoff-, Arsen- oder andere Heteroverbindungen auftreten, vorausgesetzt, daß eine geeignete Salzquelle' ausgewählt wurde. ' . .

Um die Empfindlichkeit derartiger Anordnungen zu vergrößern, sind auch bereits mehrere auf unterschiedlichem Potential liegende ringförmige Elektroden zwischen der Plain- me und dem Kollektor eingeschaltet worden. Außerdem wurde vorgeschlagen, in einem gemeinsamen Detektionsraum zwei Systeme mit zwei Flammen anzubringen, die gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv besonders einfachen PID mit zwei Brenndüsen in einem gemeinsamen Detektionsraum anzugeben, der wahlweise für den Nachweis von Kohlenwasserstoff und von Stickstoffverbindungen bzw. anderen Heteroverbindungen verwendet werden ■ kann. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß

VPA 21/10 539, Gra/Bz

409824/0413

die erste Breimdüco in bekannter Weise in der Mittelachse des Dotektionsraums senkrecht nach oben gerichtet und die zweite Brenndüse mit ihrer Mündung nabe der Flamme-der.ersten Brenndüse nach unten auf die Salzquelle gerichtet ist, daß die nachzuweisende Substans sowohl für deft Nachweis von Kohlenwasserstoffen als auch für den Nachweis von Stickstoff- bzw. anderen HeteroVerbindungen der ersten Brenndüse zugeführt wird, daß das Brenngas zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen der ersten Brenndüse und zum Nachweis von Stickstoff- bzw. anderen HeteroVerbindungen der zweiten Brenndüse zugeführt wird und daß zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen die erste und zweite Brenndüse an eine negative Spannung und zum Nachweis von Sticlrstoff- bzw. anderen HeteroVerbindungen die zweite Brenndüse an eine negative Spannung und die erste Brenndüse an Erde oder eine positive Spannung angeschlossen ist.

Der neue Detektor kann sehr schnell ohne mechanische Veränderungen an den Systemen von höchster Selektivität für Kohlenwasserstoffe auf höchste Selektivität für Stickstoffverbindungen umgeschaltet werden. Jedes System behält dabei die ihm eigentümliche hohe Empfindlichkeit bei. .

Ein Ausführungsbeispiel des neuen PIB wird anhand der schematischen Darstellung der Zeichnung beschrieben.

Ein aus Ober- und Unterteil zusammengesetztes Gehäuse 2 schließt den Detektionsraum 1 ein. Über isolierende Durchführungen, vorzugsweise aus Teflon (Tetrafluoräthylen), ist in der Mittelachse des Gehäuses von unten her die Brenndüse 4 mit Anschlußleitung und von oben her die trichterförmige Kollektorelektrode 3 eingesetzt. Der Brenndüse 4 wird in bekannter und daher nicht dargestellter Weise Brenngas, vorzugsweise Wasserstoff_f und die zur Verbrennung erforderliche Luft zugeführt. Die Düse ist weiter mit einem elektrischen Anschluß versehen,

409824/0413 " ⁵ " OBiGINAL INSPECTED

- 3 - VPA 21/10 539

der .zur Spannungsquelle 9 führt. In die obere Hälfte des Gehäuses 2 ist über eine weitere elektrisch is.olierende Durchführung die Brennclüse 8 mit entsprechender Ansehlußleitung eingeführt, die mit der Halterung 5 für die Salzquelle 7 zu. einer konstruktiven Einheit verbunden ist. Die Salzquelle besteht aus einer Schale 6 aus Platin, in welche Rubidiurahromid oder ein anderes geeignetes Salz eingeschmolzen ist. Soll anstelle von-Stickstoff eine andere Eeteroverbindimg, z. B. Phosphor, selektiv nachgewiesen -werden, so ist in die Schale 6 ein entsprechendes Alkalimetall- oder Erdalkaliraetallsalz einzubringen. Geeignet sind vor allem Salze der ersten und zweiten Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente..Die Kollektorolektrode 3 ist in bekannter Weise an einen Verstärker 12 angeschlossen, dem ein Schreiber 13 naabgeschaltet ist. Die- Brenndüse 8j welche wie die Brenndüse 4 mit ihrer Anschlußleitung aus Stahl besteht, ist mit der Spannungsquelle 11 verbunden. Die Halterung 5 der Salzquelle ist an eine Spannungsqueile 10 angeschlossen.

Für den Nachweis von Stickstoff wird der Brenndüse S Wasserstoff als Brenngas zugeführt und an-der Zündeinrichtung, welche für die Brenndüse 4 vorgesehen ist, entzündet. Die entstehende Flamme berührt mit ihrer Spitze die Salzquelle 7. Die benötigte Verbrennungsluft wird, wie bekannt, in der Umgebung der Brenndüse 4 zugeführt, während die auf Stickstoffspuren zu untersuchende Probe aus der Düse-4 austritt. Die Spannungsanschlüsse werden in der Weise hergestellt,·wie in der Zeichnung angegeben," d. h. an der Brenndüse 8 liegt ein negatives Potential in der Größe von 200 bis 300 V, gegebenenfalls einstellbar von 0 bis 300 V, wahrend die Halterung 5 der Salzelektrode geerdet ist oder an eine positive,, vorzugsweise einstellbare Spannungsquelle führt, die Spannungen bis etwa 300 V liefern kann» Die Düse 4 wird ebenfalls geerdet oder an eine im Bereich zwischen 0 und 300 V einstellbare positive Spannung an~

409824/0413

- 4 - VPA 21/10 539

geschlossen. Zur Optimierung der Empfindlichkeit ist die Düse 8 mit der Halterung 5 axial verschiebbar, bo daß der Abstand beider Teile von der Düse 4 verändert werden kann. _;

Mit der positiven Spannung an der Düse 4 wird der bei Spurenanalyson störende Grundionisationsstrom stark verringert. Wird die Salzquelle 7 geerdet oder an eine kleine positive Spannung von etwa 10 V angelegt, so erhält man bei sebr kleinem Grundstrom höchste Selektivität bei kleiner Flamme und mittlerer Stickstoffempfindlichkeit. Wird der Zustrom von Wasserstoff und damit die Größe der Flamme gesteigert, so kann die Stickstoff~ empfindlichkeit vergrößert werden, wenn an die Salzquelle eine positive Spannung von etwa 90 V angelegt wird.

Für die Umschaltung auf den Kachweis von Kohlenwasserstoffen wird das Brenngas über die entsprechende Ansohlußleitung der Düse 4 zugeführt und die Zuleitung zur Düse ö abgesperrt. Die zu untersuchende Probe wird wieder, in diesem Fall vermischt mit dem Brenngas, der Düse 4 zugeleitet, Die Spannungen an den verschiedenen als Elektroden wirkenden Teilen werden in der Weise umgeschaltet, daß die negative Spannung der Spannungsquelle 11 an der Düse 4 und gleichzeitig an der Düse 8 liegt. Die Halterung 5 der Salzquelle wird elektrisch mit der Spannung der Düse 8 verbunden.

Für die Einstellung von Empfindlichkeit und Selektivität beim Nachweis von Stickstoff ist einmal die lage der Salzquelle zu der von der Brenndüse 8 gespeisten Flamme und die Lage dieser Teile zur Düse 4 und zur Kollektorelektrode 3 von Einfluß. Weiter muß der Wasserstoffaufluß und das Verhältnis der zugeführten Verbrennungsluftt zum Wasserstoffstrom eingestellt werden. Wichtig ist auch die Einstellung der positiven Spannung an der Düse 4. Mit der

- 5 409824/0413

beschriebenen Anordnung sind, maximale Empfindlichkeiten für Stickstoff von 3 bis 5 Coul/g erreichbar und maximale Selektivitäten von 1 : 90 000.

7 Patentansprüche
1 Figur

409824/0413

ORIGINAL, INSPECTED

Claims

Patentansprüche

1.) Flammenionisationsdetektor (5¹ID) mit zwei Brenndüeen und einer Salzquelle in einem Detektionsraura, wahlweise umschaltbar für den Nachweis von Kohlenwasserstoffverbindungen und den Nachweis von Stickstoffverbindungen bzw. anderen HeteroVerbindungen, mit einer an einen elektronischen Verstärker angeschlossenen Kollektorelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Brenndüse in bekannter Weise in der Hittelachse des Detektionsrautas senkrecht nach oben gerichtet und die zweite Brenndüse mit ihrer Mündung nabe der Flamme der ersten Brenndüse nach unten auf die Salzquelle gerichtet ist, daß die nachzuweisende Substanz sowohl für den Nachweis von Kohlenwasserstoffen ale auch für den Nachweis von Stickstoffverbindungen bzw. anderen HeteroVerbindungen der ersten Brenndüse zugeführt wird, daß das Brenngas zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen der ersten Brenndüse und zum Nachweis von Stickstoff- bzw. anderen Heteroverbindungen der zweiten Brenndüse zugeführt wird und daß zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen die erste und zweite Brenndüse an eine negative Spannung und zum Nachweis von Stickstoff- bzw. anderen Heteroverbindungen die zweite Brenndüse an eine negative Spannung und die erste Brenndüse an Erde oder eine positive Spannung angeschlossen ist.

2. PID nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachweis von Kohlenwasserstoffen beide Brenndüsen an eine negative Spannung von etwa 200 bis 300 V angeschlossen sind.

3. FID nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Spannung auch an die Salzquelle angelegt ist,

" - 7 -409824/0413

ORIGINAL INSPECTED

- 7 - VPA 21/10 559

4. FID nach Anspruch 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachweis von Stickstoff- bzw. anderen He t er overt» indungen die zweite Erenndüse sη eine negative Spannung von etwa 200 Y oder an eine zwischen 0 und 300 V einstellbare negative Spannung und die erste BrenndAise sowie die Salzquelle ah Erde oder an eine im Bereich zwischen 0 und 300 T einstellbare positive Spannung angeschlossen ist. -

5. I¹ID nach Anspruch 4,. dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen an der ersten Brenndüse und an der Salzquelle unabhängig voneinander einstellbar sind.

6.. I¹ID nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzquelle in einer Platiiischale untergebracht ist.

7. I¹ID nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der gegenseitigen Abstände die Salzquelle relativ zur zweiten Brenndüse und beide Teile in Richtung auf die erste Brenndüse verschiebbar sind.

40 9824/0413

Leerseite