JPS59200954A - Gc及びlc溶出物の検出のための2重炎イオン化検出器 - Google Patents

Gc及びlc溶出物の検出のための2重炎イオン化検出器

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JPS59200954A
JPS59200954A JP59066813A JP6681384A JPS59200954A JP S59200954 A JPS59200954 A JP S59200954A JP 59066813 A JP59066813 A JP 59066813A JP 6681384 A JP6681384 A JP 6681384A JP S59200954 A JPS59200954 A JP S59200954A
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JP
Japan
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flame
burner
detector
collector electrode
atomizer
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JP59066813A
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English (en)
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フランク・ジエイ・ヤング
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Varian Medical Systems Inc
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Varian Associates Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/626Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/62Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/64Electrical detectors
    • G01N30/68Flame ionisation detectors

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発り」の背景〕 本発明は、化学物質の炎イオン化検出に用いるだめの2
重要バーナーに関する。特に、ガスクロマトグラフィ(
「GC」と呼ぶ)又は液体クロマトグラフィ(rLCJ
と呼ぶ)と組合わせて用いることができる2重炎イオン
化検出器に関する。
成る化学化合物か炎の中で燃焼されるとその炎の4電率
が増大する。このことが、炎イオン化検出器の動作原理
となっている。従来、GC内の種々の炭化水素の検出の
ために1電盃のイオン化検出器が用いられてきた。そこ
では、Gcから気相で溶出した炭素含有化合物が検出さ
tた。炎の中で化合物が分解されイオン化され、cHo
+などのイオン種が電流変動としてコレクタにおいて測
定される。そのような1重炎イオン化検出器が、例えば
、以下の文献に記載されている。C,F、 Simps
on及びT、A、 Goughによる“Direct 
QuantitativeAnalysis Usin
g Flame Ionization Detect
ion” (J。
of Chromatographic 5cienc
e、 Vol、 19.198]at page  2
75)  Lかしながらこの検出器は、クロマトグラフ
ィカラム溶出物の汎用及び選択的検出の両方に用いるこ
とはできない。さらに、この装置jd L Cカラムに
直接に接続することはできない。LC溶媒もイオン化さ
れてしまい、その結果暗電流が高くなってしまうからで
ある。
リン化合物、窒素化合物又はその他のへテロ原子含有化
合物の選択的検出のために、特殊な熱陰極検出器が用い
られてきた。そのような検出器は例えば、以下のような
文献に記載されている。
V、L、 McGuffin及びM、 Movotny
による” Micro −Column High −
Performance Liquid Chroma
tograph3yAnd  Flame−Based
  Detection  Pr1nciples ”
 (J、  ofChromatography、 V
ol、218. at page 179 )この検出
器では、測定のだめのイオンを形成する電荷移動過程に
おいてアルカリ塩が必要とされる。
これらの検出器は、LC溶媒内の炭化水素に対して敏感
ではないけれども、LCカラムに直接に接続することは
できない。ビード温度の安定性が劣り、検出器雑音が高
くなるからである。炎色を観測することにより化学的分
析をするための2重要バーナーの使用法が、本出願人に
譲渡された米国特許第4,097,239に開示されて
いる。しかしながら、上記検出器の倒れによっても、G
C及びLCカラムからの溶出物の同時的検出を達成する
ことはできない。
〔発明の概要〕
本発明の一目的は、GC又はLCカラムに接続して使用
し得る2重炎イオン化検出器を提供することである。
本発明の他の目的は、含有炭素にのみ基づいて応答する
汎用モードと電子親和力の高い種の存在に依存する選択
モードとの両モードで使用し得る炎イオン化検出器を提
供することである。
本発明の他の目的は、2重炎イオン化検出器を同時的に
汎用モードと選択モードとの両モードで動作するように
使用する方法を提供することである。
〔好適実施例の説明〕
第1図を参照すると、本発明を具現化した2重炎イオン
化検出器が断面図で概略的に示されている。互いに垂直
上下関係にあって燃焼する2つの炎のうち、下方の炎1
1は第1法要とも呼ばれ、上方の炎12は第2法要とも
呼ばれる。下方炎11のための下方バーナー(又は内方
・ぐ−ナー)16は、はぼ円筒形状の構造体であシ、分
析すべき試料及び燃料ガスを受けるための中央孔17を
有している。試料は、GCカラム又は狭孔微粒子充填L
Cカラムからの溶出物であって良い。電気拡散(ele
ctrospread )噴霧器、超音波噴霧器、直交
流(cross−flow )噴霧器又はフリットディ
スク空気流(fritted disk pneuma
tic flow )マイクロ噴霧器などの噴霧器(n
ebulizer )を通じて、試料が中央孔17へと
導入される。或いは、毛細管カラム20を煎じて試料が
導入される。カラム20の端部は、100μηl以下の
寸法の孔を有する薄いディスクフリット46に接触して
いる。カラム20の端部から下方炎】1へと揮発性及び
不揮発性試料様を噴霧して送入するためのマイクロ噴霧
器、又はマイクロ噴霧器として機能するフリット46は
、カラム溶出物を受は取シかつカラム端部ストツゾ71
イドとしても機能する。空気などの燃料ガスは、ガ゛ス
導管22を通じて内孔17へと導入される。
上方炎12を支持するだめの上方・ぐ−ナー(又は外方
バーナー)25は、基本的には円筒形の石英であり、下
方炎11及び下方バーナー16の頂部を包囲している。
上方バーナー25の頂部は、ステンレス鋼やニッケルで
できだ円筒管26となっている。電圧調節手段27(概
略的に示した)が、管26をハウジング30に対して所
定の電位に調節可能に維持している。ノ・ウノング30
は、バーナー16及び25を包囲する。検出器の作動中
、ハウジング30は大地電位にあるものとする。
下方バーナー16及び上方・ぐ−ナー25は、/・ウノ
ング30により支持されている。それによシ、下方バー
ナー16の外方壁と上方・ぐ−ナー25の内方壁との間
に環状通路32が形成されて、それがガス導管35から
連通している。上方・ぐ−ナー25は円筒形タワー11
. Oにより包囲され、タワー40は円筒管26の外側
壁に沿ってIス導管42を形成している。筒状のコレク
タ電極45が、上方バーナー25の」1方に位置され、
上方炎12を部分的に包囲している。他の電圧調。1に
手段48が設けられて、コレクタ電極45を他の所定の
電位に調節可能に維持している。
第1図に図示する検出器は、クロマトグラフィカラム溶
出物の汎用モート°検出及び選択モード検出のために作
動させることができる。汎用モード検出の語は、含有炭
素にのみ基づいて応答する分析のモート“を意味する。
ノ・ロダン又は他のへテロ原子の存在に基づいて応答す
るような分析は選択モード検出と呼ぶ。いずれのモード
の検出においても、下方バーナー16は、選択的熱分解
器として機能し、下方炎11の化学環境、触媒効果、表
面イオン化、炎温度その他を制御する。
汎用モード検出においでは、下方炎11によシ供給され
るエネルギーは、LC溶媒などの低分子をCO及び/又
はCO2へ変換するために充分なように制御することが
できる。一方上方炎12は、下方炎11によシ創製され
たこれらの酸化炭素がさらにイオン化されないように都
合よく制御される。これとは逆に高分子量の炭化水素な
どの大分子は、下方炎11によって熱分解され、CI(
OCH。
及びC,H8などの小さ々分子のみに変換され酸化炭素
へは変換されない。これらの小さな分子はひき続いて上
方炎12によシイオン化され、測定のために電極45に
よって集められる。この目的のために、管26は代表的
に、コレクタ電極45の電位よシも数百がルト低い電位
に維持される。変形的には、管26はコレクタ電極45
の電位よりも数百?ルト高い電位に維持することも可能
であシ、その場合には上方炎12によシイオン化された
分子は管26によって集められる。従っていずれの場合
にも、イオンは電流として測定される。第1図には、電
流測定装置を図示していない。
選択モード検出の場合には、すべての炭化水素がCO及
び/又はCO,に変換されるように下方炎11のエネル
ギー及び化学環境が制御される。HPO%塩素等の下方
炎からの高い電子親和力の分解様は、汎用モード検出の
場合と同じように、上方炎12によシ又はバーナーの内
部でさらにイオン化され、電極45又は管26によって
集められる。
下方炎11の燃焼エネルギー及び化学環境は、燃料ガス
、流速、燃料ガス比及びバーナーのだめの材料を選択す
ることによって制御することができる。下方炎11と上
方炎12との間で用いられる材料は、検出の選択性にも
影響を与える。種々の材料のうちでも石英、ニッケル、
セラミック及びゾラチナが使用に適する物として知られ
ている。
例えば石英は、リン含有化合物に対する応答を増大させ
る。
このような2重炎検出器によるリン、塩素及び窒素の検
出の例を第2.3及び4図に示す。これらの結果を出す
ために用いた試料はそれぞれ、ホストリン(phosd
rin )、0−ノクロロベンゼン及びアゾベンゼンで
ある。カラム上へ噴出された試料寸法はテスト試料に対
して0.6iグである。これらの実、験に用いられたカ
ラムは、25cm ×0.3 mm (内径)の溶融ソ
リ力LCカラムであp3μmC1g逆相で充填された。
移動相は、メタノール75%及び水25%であり、その
流速は3μt/分である。燃料がス及びこれらの流速は
、導管42を通る175d/分の空気、導管35を通る
100づ7分の空気、並びに導管22を通る1 00 
m11分の空気1と150m11分の水素との混合物で
ある。
第1図の検出器に第5図に示すような電極が配置された
場合には、他の検出モードも可能となる。
第5図において、第1図の要素に対応する構成要素には
第1図と同一の符号を付けている。この検出モードにお
いては、上方バーナー25の頂部(又は管26)は、下
方炎ll内の試料種によって発生せられたイオン電流を
捕獲するだめの別の電極として用いられる。同時に上方
炎12は、ペテロ原子含有化合物の選択的イオン化のた
めに用いることができる。これらのイオンはコレクタ4
5によって集められる。この目的のために、追加的な電
極50が、上方炎12へと挿入され、電極50と電極4
5との間に数百ざルトの電位差が確立される。第5図に
示すように、挿入された電極50は代表的には大地電位
に維持される。このようにこの検出モードは、GC及び
LCカラムの両方からのMm物を同時的に検出すること
が可能となる。
水、ギ酸及び無機緩衝溶液以外のLC移動相からの干渉
がないので、GC溶出物検出の場合にとくに有用である
。この分析モードのための代嵌的な設定を第6図に概略
的に図示する。ここでは分析すべき試料がLCカラム5
6又はGCカシムロ1のいずれからも、第5図に示す検
出器55へと導入される。符号57及び58はそれぞれ
LC,t?ンプ及び噴出器を示している。一方符号62
.63及び64はそれぞれ、高圧GCがスジリンダ、圧
力調整器及び噴出器を示している。破線で示されるのは
オープンである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従った2M炎イオン化検出器の概略
断面図である。 第2図は、第1図の検出器によるリン検出の一例である
。 第3図は、第1図の検出器による塩素検出の一例である
。 第4図は、第1図の検出器による窒素検出の一例である
。 第5図は、第1図の検出器を用いる変形例を示している
。 第6図は、第5図の検出器がLC又はGCカラムに接続
されたところを概略的に示している。 〔主要符号の説明〕 11・・・下方炎 16・・・下方バーナー 12・・・土方炎 25・・・−上刃°バーナー 45・・・コレクタ電極 50・・・追加電極 特許出願人  パリ゛アン・アンシエイツ・インコーホ
レイテッド j”、 、Q、;r (−+ 、′:′ 一4′\ 同   同 富田修 自−〕・−1 ・、2ノ′ FIG、1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 含有炭素にのみ基づいて応答するところの汎用モー
    ドとへテロ原子の存在に基づいて応答するところの選択
    モードとの両モードにおいて、クロマトグラフィカラム
    溶出物の分析をするだめの2M炎イオン化検出器であっ
    て、以下の構成から成るもの: 下方炎を形成するだめの第1次バーナー;前配下方炎の
    上方に下方炎を形成するだめの第2次バーナーであり、
    前記第1次・々−ナーを内部に配置させている第2次バ
    ーナー;並びに前6己上方炎に近接したコレクタ電極。 2、特許請求の範囲第1項に記載された検出器であって
    :さらに 前R+−コレクタ電極を所定の電位に維持するだめの手
    段; から成る検出器。 3、特許請求の範囲第1項に記載された検出器であって
    : 前記コレクタ電極が円筒形であり前記下方炎を包囲して
    いる; ところの検出器。 4、%許Hh求の範囲第1項に記載された検出器であっ
    て: 前記の第1次及び第2次・ぐ−ナーがほぼ円筒形状でメ
    ジ、互いに同軸に配置されている;ところの検出器。 5、特許請求の範囲第1項に記載された検出器であって
    :さらに 前記下方炎と前記第2次バーナーの頂部との間に所定の
    電位差を維持するだめの手段から成り、 それによシ前記頂部が前記下方炎によりイオン化された
    分子に対するコレクタとして機能する; ところの検出器。 6 特許請求の範囲第1項に記載された検出器であって
    :きらに 前記上方炎と前記コレクタ電極との間に所定の電位差を
    もたらすだめの手段; から成る検出器。 7、 特許RV4求の範囲第1項に記載された検出器で
    あって:さらに 揮発性及び不揮発性試料2Mを噴霧して該試料棹を前記
    下方炎の中に送入するだめのマイクロ噴霧器; から成る検出器。 8、特許請求の範囲第7項に記載された検出器であって
    : 前記マイクU噴霧器が電気拡散噴霧器である;ところの
    検出器。 9、%許請求の範囲第7項に記載された検出器であって
    : 前記マイクロ噴霧器が超音波噴霧器である;ところの検
    出器。 10、特許請求の範囲第7項に記載された検出器であっ
    て: 前記マイクロ噴霧器が直交流噴霧器である;ところの検
    出器。 11  %許請求の範囲第7項に記載された検出器であ
    って: 前記マイクロ噴霧器がフリットディスク噴霧器である; ところの検出器。 12  下方炎を形成するだめの下方バーナー;前記下
    方炎の上方に上方炎を形成するだめの上方バーナーであ
    り、前記下方バーナーを内部に配置させている上方バー
    ナー;並びに前記上方炎に近接した上方コレクタ電極;
    から成る2重炎イオン化検出器を用いて、GC及びLC
    の両力ラムからの溶出物を同時に分析するための方法で
    あって: 前記上方炎を前記コレクタ電極に対して第1の電位に維
    持する段階;並びに 前記上方バーナーの頂部を前記下方バーナーの頂部に対
    して第2の電位に維持する段階;から成る方法。 1:3. (f:j許81r求の範囲第12項に記載さ
    れた分析方法であって:さらに 前記上方炎に追加電極を挿入する段階;並びに 該追加電極と前記上方コレクタ電極との間に第1の所定
    の電位差を維持する段階; から成る方法。 14  特許請求の範囲第13項に記載された分析方法
    であって: 前記下方バーナーと前記上方バーナーの頂部との間に第
    2の所定の電位差を維持する段階;から成る方法。 15、特許請求の範囲第13項に記載された分析方法で
    あって: 前記の第1及び第2の電位差が数百はルト程度である; ところの方法。 16  下方炎を形成するだめの下方バーナー;前記下
    方炎の上方に上方炎を形成するための、前記下方バーナ
    ー全内部に収めた上方バーナー;並びに 前記上方炎に近接し、前記上方炎内の荷電粒子を集める
    だめの上方コレクタ電極; から成る2重炎イオン化検出器を用いて、含有炭素にの
    み基づいて応答するところの汎用モードとへテロ原子の
    存在に基ついて応答するところの選択モードとの両モー
    ドの随意のモードでクロマトグラフィカラム溶出物の分
    析をするための方法であって: 前記選択モードの際に前記溶出物を選択的に燃焼させて
    前記下方炎からの電子親和力の強い分解種の検出を可能
    にするため、また前記汎用モードの際に高分子量の炭化
    水素の検出のために、前記炎の燃焼条件及び化学環境を
    制御する段階; から成る方法。 17、特許請求の範囲第16項に記載された分析方法で
    あって:さらに 前記上方コレクタ電極を第1の所定の電位に、前記上方
    ・ζ−ナーの頂部を第2の所定の電位に、調節E’J能
    に維持する段階; から成る方法。 18、 q:j許a?4禾の範囲第17項に記載されノ
    こ分析方法であって: 前記の嬉1及び第2の電位が数百ボルトよシも冒くない
    ; ところの方法。
JP59066813A 1983-04-20 1984-04-05 Gc及びlc溶出物の検出のための2重炎イオン化検出器 Pending JPS59200954A (ja)

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US48661183A 1983-04-20 1983-04-20
US486611 1983-04-20

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GB2138997B (en) 1986-08-28
GB2138997A (en) 1984-10-31
DE3414557A1 (de) 1984-10-25
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