DE2738608C2

DE2738608C2 - Thermoionischer Detektor für die selektive Bestimmung von organischen, Heteroatome enthaltenden Probensubstanzen

Info

Publication number: DE2738608C2
Application number: DE19772738608
Authority: DE
Inventors: Helwig Dipl.-Chem. Dr. 8000 München Schäfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1985-02-07
Also published as: DE2738608A1; JPS5446599A; ATA618878A; FR2401421A1; AT371604B; FR2401421B3; CH635682A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermoionischen Detektor für die selektive Bestimmung von organischen, Heteroatome enthaltenden Probensubstanzen, mit einer Elektrodenstrecke in einem Reaktionsraum, in dem die gasförmige Probe mit Hilfe einer Flamme oder einer elektrischen Heizung ionisiert wird und in dem sich eine Selektivierungssubstanz aus der Gruppe der Alkalimetalle oder deren Verbindungen in einem fremd beheizten Kapillarrohr befindet.

Derartige Detektoren sind bekannt. In einer in der Literaturstelle Jentzsch: »Gas-Chromatographie«, Seite 81 beschriebenen Ausführung befindet sich die Selektivierungssubstanz in einer geschlossenen Kapillare, die um eine Brennerdüse gewickelt ist.

Bei einer anderen bekannten Ausführung (US-PS 39 262) befindet sich die Selektivierungssubstanz in einem als Elektrode geschalteten geschlossenen Kapillarrohr, das von einer Heizwicklung umgeben ist.

Bei diesen Ausführungen mit fremd beheizten Behältern für die Selektivierungssubstanz wird die nachteilige hohe Abdampfrate, wie sie bei anderen bekannten Ausführungen mit offenen Halterungen für die Selektivierungssubstanz auftritt, zwar vermieden, jedoch ist zur Aufrechterhaltung der Diffusion durch die Behälterwand eine Temperatur von 900⁰C und mehr erforderlich, was eine relativ aufwendige Konstruktion bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von hohen Temperaturen herrührenden Nachteile bei Detektoren mit eingeschlossenen Selektivierungssubstanzen zu vermeiden und dennoch die Abdanipfrate mögliehst gering zu halten, so daß die wartungsfreie Betriebszeit im Vergleich zu den bekannten thermeionischen Detektoren vergrößert wird.

Zur erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe ist ein thermoionischer Detektor der eingangs genannten Λπ

ίο dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr an einem Ende verschlossen ist und sein anderes, in Strömungsrichtung der Probensubstanz weisendes Ende offen ist und sich nahe der Kathode innerhalb der Elektrodcnstrecke befindet. Die Anordnung wird so getroffen, daß sich an der Stelle, an der sich die Selektivicrungssubsienz befindet, eine Temperatur einstellt, die etwas unterhalb der Schmelztemperatur der Selekiivierungssubstanz liegt. Die Entfernung dieser Stelle vom offenen Ende hängt von eier Geometrie des Reaktionsraums ab, sollte aber bei einem Innendurchmesser des Kapillarrohrs von etwa 1 mm im allgemeinen mehr als 10 mm betragen.

Auf diese Weise ist die Selektivierungs-Substanz gegen übermäßige Aufheizung gut geschützt und ihre Dämpfe treten in dosierter Menge aus dem offenen Fndedes Kapillarrohre^ in unmittelbarer Nähe der Kathode der Detektor-Elektrodcnstrecke aus. Der Reaktionsraum isi in bekannter Weise zylinderförmig und seine Achse steht senkrecht. Die zu analysierenden Proben-

to substanzen treten von unten in den Reaktionsraum ein und das Kapillarrohr wird annähernd senkrecht in der Achse des Reaktionsraumes angeordnet oder ist im spitzen Winkel gegen die Achse geneigt, so daß die Dämpfe der Selektivierungs-Substanz nach oben in Strömlingsrichtung der Probensubstanz austreten können.

Als Seleklivierungs-Substanz zum Nachweis von organischen Verbindungen mit Chlor ist Rubidiumchloiid und Caesiumchlorid besonders geeignet. Für den Nachweis organischer Verbindungen mit Brom und )od hat sich eine Mischung von Rubidiumchlorid und Rubidiumjodid bewährt. Ausführungsbcispiele der Erfindung sollen anhand der schematisch gehaltenen Darstellung der Zeichnung erläutert werden. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein Reaktionsrohr mit elektrischer Beheizung und

Fig. 2 einen Reaktionsraum, in dem eine Flamme brennt.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Anordnung mit elektrischer Beheizung besser geeignet ist zum Nachweis von Halogenen und Halogenverbindungen, wäh^ rend die Anordnung mit der Flamme empfindlich reagiert auf Stickstoff und Stickstoffverbindungen und somit zum selektiven Nachweis dieser Substanzen günstiger ist.

Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß sich unterschiedliche /.ersetzungs- und lonisationsmechanismen im Zusammenwirken mit der Flamme hzw. im elektrisch beheizten Reaktionsraum einstellen.

Nach F i g. 1 besteht der untere Teil 8 des Reaktionsraumes aus korrosionsfestem Metall mit einem Anschluß 9, über den die gasförmige Probe in Richtung des Pfeiles 14 zugeführt wird. In das metallische Unterteil 8 ist ein Quarzrohr I gasdicht eingesetzt. Das obere Ende besteht aus einem Deckel 13 mit einem eingesetzten Rohr 12. über das die Reaktionsprodukte abgeführt werden. Das Quarzrohr I ist von einer Heizwicklung 2 umgeben. Mittels einer Traverse 7 wird d.is Kapillarrohr 3 gehalten, das die Selcktivierungs-Subsianz h ent-

hält. Das untere Ende 5 ist abgeschmolzen, das obere Ende 4 offen. Zweckmäßig besteht das Kapillarrohr aus Quarz. Die Detektor-Elekirodenstreckc wird von der /ylinderfönnigen Kathode 10 und der stabfömiigen Anode 11 gebildet. Der metallische untere Teil 8 ist an positive Spannung angeschlossen, damit die aus Kohlenwasserstoff-Reaktionen gebildeten Ionen nicht in den Bereich der Meß-Elektrodenstrecke gelangen. Die gasförmige Probe, welche z. B. aus der Trennsäule eines Gaschromatographen austritt, gelangt in den beheizten Reaktionsraum. Dämpfe der Selektivierungs-Substanz 6 treten aus dem Ende 4 des Kapillarrohres aus. Aus der Kombination von ionisierten Atomen im Dampf der Selektivierungs-Substanz und ionisierten Atomen der Probe bilden sich die für die HeteroVerbindung charakteristischen Ionen, die als lonisationsstrom zwischen Kathode 4 und Anode 11 der Elektrodenstrecke nachgewiesen werden.

Nach F i g. 2 befindet sich in dem mittels der Linie 18 schematisch dargestellten Reaktionsraum eine Düse 15, der die gasförmige Probensubstanz, vermischt mit Wasserstoff als Brenngas zugeführt wird. Die Meßelektrodenstrecke besteht aus der Kathode 24 und der zylinder- oder kegelförmigen Anode 17. Die Düse ist an positive Spannung gelegt, um die aus der Kohlenwasser- 2s stoffreaklion gebildeten Ionen von der Meßstrecke abzuleiten. Das Kapillarrohr 3 mit der Selektivierungs-Substanz 6 ist am unteren Ende abgeschlossen und das obere Ende 16 ragt über die Kathode 4 hinaus. An der Stelle oberhalb der Selektivierungs-Substanz ist das Ka- jo pillarrohr abgeknickt, damit die Dämpfe der Sele'uivierungs-Substanz an einer günstigen Stelle innerhalb des Reaktionsraumes austreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoionischer Detektor für die selektive Bestimmung von organischen. Heteroatome enthaltenden Probensubstanzen, mit einer Elektrodenstrecke in einem Reaktionsraum, in dem die gasförmige Probe mit Hilfe einer Flamme oder einer elektrischen Heizung ionisiert wird und in dem sich eine Selektivierungssubstanz aus der Gruppe der Alkalimetalle oder deren Verbindungen in einem fremd beheizten Kapillarrohr befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (3) an einem Ende (5) verschlossen ist und sein anderes, in Strömungsrichtung der Probensubstanz (14) weisendes Ende (4; 16) offen ist und sich nahe der Kathode (10, 24) innerhalb der Elektrodenstrecke (10,11; 17,24) befindet

2. Thermoionischer Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (3) derart in dem Reaktionsraum angeordnet ist, daß die in ihm befindliche Selektivierungs-Substanz (6) auf einer Temperatur nahe ihrem Schmelzpunkt gehalten wird.

3. Thermoionischer Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kapillarrohrs (3) weniger als 1 mm beträgt und die Selektivierungs-Substanz (6) mehr als 10 mm vom offenen Ende (4,16) entfernt angebracht ist.

4. Thermoionischer Detektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (3) aus Quarz besteht.

5. Thermoionischer Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachweis von Halogenverbindungen als Selektivierungssubstanz (6) Caesiumchlorid, Rubidiumchlorid oder eine Mischung von Rubidiumchlorid und Rubidiumjodid verwendet wird.