JP2018040718A - 誘電体バリア放電イオン化検出器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】誘電体円筒管111と、その外壁に周設され交流電源に接続された高圧電極112と、高圧電極112の上下に周設された上流側接地電極113及び下流側接地電極114とを有し、放電部110内での放電によりArを含むガスからプラズマを生成させ、電荷収集部に供給された試料ガス中の成分を前記プラズマの作用によってイオン化し、該イオン化された成分によるイオン電流を検出する誘電体バリア放電イオン化検出器において、誘電体円筒管111の内周面に半導体膜117を形成すると共に、上流側接地電極113及び下流側接地電極114の長さをそれぞれ高圧電極112と管路先端部材116の間及び高圧電極112と電荷収集部120の間における沿面放電の開始距離よりも長くする。
【選択図】図1
Description
(1)Heガス:Heガスによる放電光のエネルギーは約17.7 eVと非常に大きいため、ネオン(Ne)及びHe以外のほとんどの原子及び分子をイオン化し、検出することができる。FIDは無機物質をイオン化できない(従って検出もできない)ため、特に無機物質の検出に有用である。
(2)Arガス(又はArガスを微量に添加したHeガス):Arガスによる放電光のエネルギーは約11.7 eVであるため、FIDと同様に無機物質をイオン化できない。この特性は有機物検出用に特化した場合に有用である。すなわち、例えば水溶液中の微量有機物を検出する場合に、溶媒である水は検出されないため、目的である微量有機物の検出が容易になる。
アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であって前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
c)電気的に接地され、前記ガス流路を臨むように配置された電極であって、該ガス流路を臨む面が誘電体で被覆されると共に該面の少なくとも一部が前記プラズマ生成ガスの流れ方向において前記高圧電極より下流側に位置する接地電極と、
d)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
e)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも下流且つ前記電荷収集部よりも上流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記高圧電極よりも下流における前記接地電極の長さが、前記高圧電極と前記電荷収集部の間における沿面放電の開始距離よりも長いことを特徴としている。
アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であり、前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管に前記プラズマ生成ガスを導入するものであって金属から成り電気的に接地された管路先端部材と、
c)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
d)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記プラズマ生成ガスの流通方向において前記高圧電極より上流且つ前記管路先端部材よりも下流に位置する上流側接地電極と、
e)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記流通方向において前記高圧電極より下流に位置する下流側接地電極と、
f)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記上流側接地電極の間、及び前記高圧電極と前記下流側接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
g)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記下流側接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも下流且つ前記電荷収集部よりも上流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記流通方向における前記下流側接地電極の長さが前記高圧電極と前記電荷収集部の間における沿面放電の開始距離よりも長いものとすることができる。
アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であり、前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管に前記プラズマ生成ガスを導入するものであって金属から成り電気的に接地された管路先端部材と、
c)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
d)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記プラズマ生成ガスの流通方向において前記高圧電極より上流且つ前記管路先端部材よりも下流に位置する上流側接地電極と、
e)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記流通方向において前記高圧電極より下流に位置する下流側接地電極と、
f)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記上流側接地電極の間、及び前記高圧電極と前記下流側接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
g)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記下流側接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも上流且つ前記管路先端部材よりも下流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記流通方向における前記上流側接地電極の長さが前記高圧電極と前記管路先端部材の間における沿面放電の開始距離よりも長いものとしてもよい。
以下、実施例1に係るAr−BIDの効果を確認するために行った試験について説明する。この試験では、誘電体円筒管の内周面の一部にDLCから成る半導体膜を付加したAr−BID(以下、「試験例」とよぶ)と、半導体膜を付加しない誘電体円筒管を備えたAr−BID(以下、「比較例」とよぶ)とを使用した。試験例及び比較例のAr−BIDの放電部における電極配置を図2に示す。なお、試験例のみ同図で示す位置に半導体膜217が形成されている。試験例及び比較例のいずれにおいても、誘電体円筒管211は外径が4 mm、内径が2 mm、長さが92 mmの石英から成る管であり、該誘電体円筒管211の外周に銅箔を巻き付けることにより高圧電極212と、上流側接地電極213と、下流側接地電極214とを構成した。なお、同図の電極配置は、半導体膜を付加しない誘電体円筒管211を使用し且つ後述する測定条件で測定を行った場合に、高圧電極212の上流側では沿面放電が生じ、下流側では沿面放電が生じないように設定されている。つまり、上流側接地電極213の長さは比較例のAr−BIDの前記条件下における沿面放電の開始距離よりも短く、下流側接地電極214の長さは前記沿面放電の開始距離よりも長くなっている。
111、211…誘電体円筒管
112、212…高圧電極
113、213…上流側接地電極
114、214…下流側接地電極
115、215、315…励起用高圧交流電源
116…管路先端部材、216、316…管路先端部材
117、217、317…半導体膜
120、320…電荷収集部
121、221、321…接続部材
122…バイアス電極
123…収集電極
126、326…試料導入管
127、327…バイアス直流電源
128、328…電流アンプ
311…外部誘電体管
312…環状電極
334…電極構造体
331…内部誘電体管
332…金属管
333…絶縁管
322…金属線
323…フランジ付金属管
Claims (4)
- アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であって前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
c)電気的に接地され、前記ガス流路を臨むように配置された電極であって、該ガス流路を臨む面が誘電体で被覆されると共に該面の少なくとも一部が前記プラズマ生成ガスの流れ方向において前記高圧電極より下流側に位置する接地電極と、
d)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
e)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも下流且つ前記電荷収集部よりも上流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記高圧電極よりも下流における前記接地電極の長さが、前記高圧電極と前記電荷収集部の間における沿面放電の開始距離よりも長いことを特徴とする誘電体バリア放電イオン化検出器。 - アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であり、前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管に前記プラズマ生成ガスを導入するものであって金属から成り電気的に接地された管路先端部材と、
c)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
d)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記プラズマ生成ガスの流通方向において前記高圧電極より上流且つ前記管路先端部材よりも下流に位置する上流側接地電極と、
e)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記流通方向において前記高圧電極より下流に位置する下流側接地電極と、
f)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記上流側接地電極の間、及び前記高圧電極と前記下流側接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
g)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記下流側接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも下流且つ前記電荷収集部よりも上流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記流通方向における前記下流側接地電極の長さが前記高圧電極と前記電荷収集部の間における沿面放電の開始距離よりも長いことを特徴とする誘電体バリア放電イオン化検出器。 - アルゴンを含有するプラズマ生成ガスが流通するガス流路中での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誘電体バリア放電イオン化検出器であって、
a)誘電体から成る管であり、前記ガス流路の上流側の一区画を収容する誘電体管と、
b)前記誘電体管に前記プラズマ生成ガスを導入するものであって金属から成り電気的に接地された管路先端部材と、
c)前記誘電体管の外壁に取り付けられた高圧電極と、
d)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記プラズマ生成ガスの流通方向において前記高圧電極より上流且つ前記管路先端部材よりも下流に位置する上流側接地電極と、
e)電気的に接地されると共に、前記誘電体管の外壁に取り付けられ、前記流通方向において前記高圧電極より下流に位置する下流側接地電極と、
f)前記高圧電極に接続され、前記ガス流路中に誘電体バリア放電を生起させてプラズマを生成するべく前記高圧電極と前記上流側接地電極の間、及び前記高圧電極と前記下流側接地電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、
g)前記ガス流路の下流側の一区画であって、前記下流側接地電極よりも下流に位置し、試料を該区画に導入する試料ガス導入手段と、前記プラズマから発せられた光によって前記試料ガス中の試料成分から生成されたイオンを収集する収集電極とを備えた電荷収集部と、
を有し、
前記誘電体管の、前記高圧電極が取り付けられている領域及び/又は該領域よりも上流且つ前記管路先端部材よりも下流の領域の内壁に半導体膜が形成されていると共に、
前記流通方向における前記上流側接地電極の長さが前記高圧電極と前記管路先端部材の間における沿面放電の開始距離よりも長いことを特徴とする誘電体バリア放電イオン化検出器。 - 前記半導体膜がダイヤモンドライクカーボン膜又は酸化チタン膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の誘電体バリア放電イオン化検出器。
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