JP2010060354A - 放電イオン化電流検出器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Heからプラズマを生成するための誘電体バリア放電を発生させる電極6〜8で囲まれるプラズマ生成領域と、プラズマの作用によりイオン化された試料成分を検出する電極13、14で囲まれるイオン化電流検出領域との間で、ガス流路4に供給されたHeの一部を分岐して排出する分岐排気路10を設ける。Heに混入していた又はプラズマ生成領域付近の円筒間3内面から放出された不純物の一部もHeとともに管外に排出されるため、イオン化電流検出領域に達する不純物の量を減らしてノイズを低減できる。試料成分のイオン化はプラズマからの励起光の寄与が支配的であるため、HeとともにHe励起種の一部が排出されてしまっても試料成分のイオン化効率は下がらない。
【選択図】図1
Description
a)プラズマ生成用ガスが流通するガス流路中に、周波数範囲が1[kHz]〜100[kHz]である交流電場による誘電体バリア放電を発生させ、該放電によりプラズマ生成用ガスからプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
b)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域よりも下流側の前記ガス流路中に試料ガスを導入する試料ガス導入流路と、
c)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域よりも下流側の前記ガス流路中にあって、前記プラズマの作用によってイオン化された前記試料ガス中の試料成分によるイオン電流を検出する電流検出手段と、
d)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域と前記電流検出手段によるイオン電流検出領域との間で、前記ガス流路に流通するプラズマ生成用ガスの一部を分岐して排出する分岐排気流路と、
を備えることを特徴としている。
(1)もともとプラズマ生成用ガスに含まれていた不純物やガス流路の配管内壁等(特に相対的に不純物が放出され易いプラズマ生成領域付近の部分)から放出された不純物やこれに由来するイオンの一部も、イオン電流検出領域に達する前にプラズマ生成用ガスとともに排出される。したがって、イオン電流検出領域に到達する、プラズマによって直接励起された不純物の量が減少するため、この不純物に起因するオフセット電流やノイズを減らすことができる。
(3)イオン電流検出領域を通るプラズマ生成用ガスの流量を減らしても、プラズマ生成領域を通るプラズマ生成用ガスの流量は変えずに済む。それ故に、ガス流路の配管内壁等から放出される不純物の希釈度は下がらず、(1)に示した不純物量の削減の効果を十分に発揮させることができる。
上述したように、ガス供給口5にはプラズマ生成用ガスとしてのヘリウムが所定流量で供給され、試料ガス供給口17には分析対象の試料成分を含む試料ガスが所定流量で供給される。例えば、本検出器をガスクロマトグラフの検出器として用いる場合には、カラムで成分分離された試料ガスを試料ガス供給口17に導入すればよい。後述する実測例で明らかなように、通常、試料ガス流量はプラズマ生成用ガスの供給流量に比べて格段に少ない。
・プラズマ励起周波数: 11[kHz]
・プラズマ励起電圧: 5.4[kVp-p]
・イオン電流検出用バイアス電圧: 100[V]
・試料ガス: メタン
・試料ガス流量: 1[ml/min]
実験では、試料ガスを上記流量一定に維持しつつヘリウムガス供給流量を変えた場合のイオン化電流を測定し、得られたイオン化電流からイオン化効率を計算した。また、試料ガス濃度がゼロ(ヘリウム100%)である場合のイオン化電流変動を測定し、ヘリウム流量との関係を調べた。上述したように、分岐接続点12からガス排出口11までの分岐排気路10の流路抵抗と分岐接続点12からガス排出口19までのガス流路4、合流流路18の流路抵抗とはほぼ同じであるので、ガス排出口11を開放した場合にはQd=Qp=Qt/2の関係になり、ガス排出口11を閉鎖した場合には、Qd=Qt (Qp=0)となる。
2…イオン電流検出部
3…円筒管
4…ガス流路
5…ガス供給口
6、7、8…プラズマ生成用電極
9…励起用高圧電源
10…分岐排気路
11…ガス排出口
12…分岐接続部
13、14…イオン電流検出用電極
15…絶縁管
16…試料ガス流路
17…試料ガス供給口
18…合流流路
19…排出口
20…検出回路部
21…バイアス直流電源
22…電流アンプ
Claims (3)
- 放電により生起させたプラズマを利用して試料ガス中の試料成分をイオン化し検出する放電イオン化電流検出器であって、
a)プラズマ生成用ガスが流通するガス流路中に、周波数範囲が1[kHz]〜100[kHz]である交流電場による誘電体バリア放電を発生させ、該放電によりプラズマ生成用ガスからプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
b)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域よりも下流側の前記ガス流路中に試料ガスを導入する試料ガス導入流路と、
c)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域よりも下流側の前記ガス流路中にあって、前記プラズマの作用によってイオン化された前記試料ガス中の試料成分によるイオン電流を検出する電流検出手段と、
d)前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成領域と前記電流検出手段によるイオン電流検出領域との間で、前記ガス流路に流通するプラズマ生成用ガスの一部を分岐して排出する分岐排気流路と、
を備えることを特徴とする放電イオン化電流検出器。 - 請求項1に記載の放電イオン化電流検出器であって、
前記プラズマ生成領域と前記イオン電流検出領域との間で前記ガス流路は直線状であることを特徴とする放電イオン化電流検出器。 - 請求項1又は2に記載の放電イオン化電流検出器であって、
前記プラズマ生成領域を通過するプラズマ生成用ガスの流量の半分を前記分岐排気流路を通して排出するようにしたことを特徴とする放電イオン化電流検出器。
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