JPS6222098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は電子捕獲型検出器に関し、更に詳しく
は直流モードとパルスモードのいずれの使用にも
適する非対称円筒電子捕獲型検出器に関する。

〔従来技術の説明〕

電子捕獲型検出器は例えばガスクロマトグラフ
の流出ガスの電子吸収特性を測定するのに特に有
用であり、またリークを検出する用途において電
気陰性ガスの存在を指示するのにも有益である。

通常電子捕獲型検出器は電離室を形成する構造
の電極を有し、電離放射線源がその電離室内部に
配置されている。電離放射線源は例えばチタンま
たはスカンジウムのトリチウム化箔、あるいはニ
ツケル―63の箔である。ガスが電離室を通過する
ようにする手段が設けられている。箔から放出さ
れる荷電粒子が電離室内のガスを電離するため比
較的低エネルギーの２次電子が生ずる。電離室を
通過するガスは例えばガスクロマトグラフのカラ
ム溶出ガスまたはリーク検出装置のサンプルガス
である。集電電極は電極を形成する電離室の近辺
に配置されている。

電離室と、電極を形成する集電電極の間の電位
差によつて電離室内の自由端子を集電電極の方に
移動させる電界が形成される。移動する電子の電
流を測定する手段が設けられている。もしガスが
電子を吸収する成分を含んでいれば集電電極に移
動する電子の数は、電子を吸収する成分がガス内
に存在しない場合より少なくなる。従つて集電電
極への電子流の測定はガス中の電子吸収成分に関
する定量及び定性情報を与えることができる。

電子捕獲型検出器は様々な構造に作製すること
ができる。２つの特定な構造は歴史的に『同軸円
筒』検出器及び『非対称円筒』検出器と名づけら
れた。従来技術を論じている一文献は『ガスクロ
マトグラフイー1968』（Gas Chromatography
1968）、ザ・インステチユート・オブ・ペトロー
リアム（The Institute of Petroleum）、ロンド
ン、1969、ページ95−108、に掲載された
“Analysis by Gas Phase Electron
Absorption”（気相電子吸収による分析）という
表題の記事（著者はJ.E.Lovelock博士）である。

ガスクロマトグラフと共に使用される円軸円筒
検出器は典型的に放射性の箔を収容している円筒
電極構造物と、放射性の箔を収容している電極の
内側に同軸状に配置された円筒状集電電極とを有
する。キヤリヤーガスと試料ガスは２つの電極の
間の環状空間を流れるようにされる。放射性の箔
から放出された荷電粒子が、放射性の箔を収容し
ている電極構造物内部のキヤリヤーガスを電離す
るため自由電子が生ずる。適当な電気回路が２つ
の電極の間に電位差を生ずるため自由電子は集電
電極の方に移動させられる。自由電子の流量、つ
まり電流を測定する手段が設けられている。

ガスクロマトグラフと共に使用される非対称円
筒電子捕獲型検出器もまた典型的にカラム流出ガ
スを電離するための放射性の箔を収容している円
筒状の電極構造物を有する。円筒状の集電電極は
同様に箔を収容している電極構造物の周りに同軸
状に配置されているが、箔を収容している電極構
造物の内部から長手方向に変位している。電気絶
縁円筒が２つの電極の間を電気的に導通させるこ
となしにガス状流出物の流路を形成するように２
つの電極を機械的に連結する。同軸円筒検出器の
場合のように放射源から放出された荷電粒子がキ
ヤリヤーガスを電離するため自由端子が生ずる。
これら自由電子を集電電極に移動めしめ、その結
果生ずる電流を測定するたの電気回路が設けられ
ている。

一般的に自由端子の移動は直流モードまたはパ
ルスモードのいずれでも行なうことができる。

直流モードにおいては放射線源を収容している
電極と集電電極の間に直流電圧が印加される。試
料ガス成分によつて吸収されなかつた自由電子の
量を定量的に指示するため集電電極に絶えず流れ
る電流の変動が測定される。

パルスモードにおいては、均一なパルス幅と振
幅の電圧パルスが放射線源を収容している電極と
集電電極の間に印加され、一方別の発振器が基準
電流を生ずる。集電電極への電流が基準電流と釣
り合うまで電圧パルスの繰返し率を変えるために
周波数変調器が使用される。自由電子流を基準電
流と釣り合わせるのに必要な周波数は試料ガス内
に存在する電子を吸収する物質の量を定量的に指
示する。

パルスモード動作と非対称円筒構造のいずれも
かなりの利点を有している。しかし商業的用途に
おいては満足すべきダイナミツクレンジを生ずる
のに十分に狭いパルス幅が得られないため、パル
スモード動作は非対称円筒構造の電子捕獲型検出
器に用いられなかつた。

パルスモード動作は試料ガス内の電子を吸収す
る成分について直流モードより広い範囲の濃度に
わたつて、より直線的な応答を示す。非対称円筒
構造は同軸円筒構造より高い電極電圧で試料ガス
の電子を吸収する成分に対してよりすぐれた応答
を示す。もし電子を移動させるためにより高い電
極電圧を使用することができれば、電離室を形成
する電極と集電電極の間の電子走行時間はそれに
よつて短縮する。従つて電圧パルスの持続時間を
それに応じて短縮することができ、それによつて
より広いダイナミツクレンジが得られる。一般的
にパルス幅は可能な限り狭い方が望ましい。なぜ
なら零と、パルスが重なり始める繰返し率の間の
パルス繰返し率の最大変動量がパルス幅の逆関数
であるからである。パルス振幅が一定の場合、パ
ルス幅が狭くなるにつれてより短かい期間にエネ
ルギーを自由端子に与えることができる。パルス
幅が非常に狭くなると各パルスは非常に短時間の
間だけ持続する。しかし、もし電離室から集電電
極への電子の最大走行時間がパルス幅より長くな
ると、１個のパルスの寿命の間電子の一部が集電
電極に到達できなくなる。このようにパルス幅が
狭いと、集電電極に到達し測定された電流が試料
ガス中の電子を吸収する成分の実際の濃度を誤ま
つて指示する。

従来の電子捕獲型検出器は『無電界バツクグラ
ウンド電流』によつて非常に影響された。これは
電気回路が生ずる電流とは無関係の電子流を指示
するために使用される用語である。無電界バツク
グラウンド電流は多くの原因によつて生ずる。例
えば、放射性の箔から直接集電電極に到達する高
エネルギーのベータ粒子、電界に無関係に溶出ガ
スを通つて集電電極まで拡散する荷電粒子、移動
するガスの対流によつて集電電極まで運搬される
荷電粒子、などがその例である。無電界バツクグ
ラウンド電流は溶出ガス内の試料ガスの濃度と共
に変動することがあるため試料ガス中の電気陰性
物質の量を定量的に決定することが困難となる。

一般にパルスはオンであるよりはオフであるた
め無電界バツクグラウンド電流は一般に直流モー
ドよりもパルスモードにおいて大きな問題であ
る。無電界バツクグラウンド電流はパルスによつ
て影響を受けないため、パルスの影響のもとで自
由電子の移動によつて生じた電流を掩蔽する傾向
がある。直流モードにおいては無電界バツクグラ
ンド電流はある程度存在することが避けられない
が、検出される全電流に占める割合はパルスモー
ドにおけるよりはるかに小さい。従来技術によつ
て経験されるパルスモード動作の悪い特徴、つま
り無電界バツクグラウンド電流と長い電子走行時
間の影響、が克服されればパルスモードによつて
得られるすぐれた応答の直線性によりパルスモー
ド動作が望ましいものとなるであろう。

同軸円筒構造の場合、集電電極はしばしば放射
性の箔に直接露出されるため集電電極は放射性の
箔より放出されたベータ粒子の衝撃を受ける。ま
た同軸円筒構造においては集電電極が全体として
電離室で取囲まれているため集電電極が拡散する
または対流する荷電粒子によつて衝撃を受ける。

電極間の間隔を広げることによつて同軸円筒電
子捕獲型検出器の無電界バツクグラウンド電流を
減少させることができる。しかしこれは電子走行
距離を長くし、またそれに応じて１個のパルスの
寿命の間電子がそのような距離走ることができる
のに十分なエネルギーを与えられるのに必要なパ
ルス幅が広くなるため検出器のダイナミツクレン
ジが狭くなる。アルゴンとメタンの混合物をキヤ
リヤーガスとして使用することにより同軸円筒検
出器の電子走行時間を短縮することができるとい
うことが判明している。アルゴン90％、メタン10
％の混合物は自由電子を熱エネルギーにまで冷却
するのに効果があり、しかもなおそれらが電界の
中で速い移動速度を保つことを可能とする。しか
しながら、このアルゴンとメタンの混合物はキヤ
リヤーガスとして通常使用される窒素より高価で
あり入手するのがむずかしい。

非対称円筒電子捕獲型検出器においては集電電
極は一般に放射性の箔の上流側に配置されるため
流出ガスの流れが集電電極からそらされる。集電
電極を電離室の外側に置くことによつてベータ粒
子の集電電極への直接的衝撃は最小化される。集
電電極から溶出ガスの流れがそれることによつ
て、電離の過程で形成された負のイオンを含む荷
電粒子が拡散または対流のような物質移動によつ
て集電電極に到達する可能性が最小にされる。こ
のように無電界バツクグラウンド電流に関しては
非対称円筒検出器の方が同軸円筒検出器よりすぐ
れている。しかし公知の非対称円筒検出器は電離
室を形成する電極と集電電極の間の電気的絶縁を
保つため長い絶縁路を必要とした。

従来の電子捕獲型検出器の２つの電極の間の長
い絶縁路は自由電子の走行時間を長くし、それに
よつてダイナミツクレンジを狭くした。更に公知
の非対称電子捕獲型検出器においては２つの電極
の間のリークを防ぐために必要とされた長い絶縁
路は典型的に比較的大きな絶縁セラミツク円筒で
構成された。この絶縁円筒はかなり大きな表面を
有し、自由電子がそれを通過するときその表面に
電子がたまつた。そのような表面電荷は集電電極
に向かう電子の移動に悪影響を及ぼし、試料ガス
中の電子を吸収する成分の濃度の示度を不正確に
した。

現存する非対称円筒電子捕獲型検出器の欠点に
よつてその性能はすでに説明したようにパルスモ
ード動作によつてはあまり向上しない。またパル
スモード動作の使用は同軸円筒構造の場合のみに
限定された。

〔本発明の概要〕

本発明は直流モード同様パルスモードの動作に
も適する非対称円筒電子捕獲型検出器を提供する
ものである。

本発明の電子捕獲型検出器は電離室を構成する
形状の電極、電離室内部に配置された電離放射線
源、電離室の外部に配置された集電電極、ガスを
集電電極を通過させて電離室に入れる手段、及び
２つの電極の間に電位差を印加する手段より成
る。両電極はアースされない。電離放射線は電離
室内のガスを電離する。このようにして形成され
た自由電子は２つの電極の間の電位差によつて集
電電極に向かつて移動せられる。２つの電極の間
の電気絶縁は間に配置されたセラミツク製の絶縁
構造物によつて行われる。好適な実施態様におい
ては、電離室を形成する電極と集電電極のいずれ
も全体として円筒形状をし、互いに同軸的に配置
されている。本発明の特徴は２つの電極の間の間
隔を最小とし、表面電荷が蓄積される絶縁構造物
の表面積をも最小とするように絶縁構造物が２つ
の電極を機械的に連結することである。

電離室を形成する電極は円筒形状であることが
望ましいが、必ずしも円筒形である必要はない。
本発明の電極の顕著な特徴は電極が電界を維持
し、この電界パターンが直円柱形状の仮想の第１
電極と、この第１電極の一端に隣接する位置で第
１電極の軸線に垂直に配置された板状形状の仮想
の第２電極との間に形成される電界のパターンと
ほとんど同一であることである。第２の電極の面
の精密な位置は、第１の電極の軸線に沿い第１の
電極の正確な端から外側にのび、第１の電極から
はずれてしかもなおパルスモードで検出器の受け
入れ得る動作が可能な位置まで領域内のどこでも
よい。パルスモード動作に関する受け入れ得る動
作の概念は後に説明することとする。本発明の電
極を形成する電離室の好適な構造は直円柱形状で
ある。しかしある特定の用途には他の電極構造も
適している。

ガスクロマトグラフに適用する場合にはクロマ
トグラフカラムからの溶出ガスは集電電極構造物
を通過するようにされて電極室を形成する電極に
はいり、次にこの電極から出て溶出ガスを受け入
れる手段またはガスの種類によつては大気に達す
る。電離室内部に配置された放射性の箔がこの電
離室を通過する溶出ガスを電離するための荷電粒
子を放出する。

円筒形状にされたセラミツク製の絶縁構造物が
電離室を形成する電極を集電電極に機械的に連結
する。集電電極は好適な実施例において、大体絶
縁体の内部を貫通し、電離室を形成する電極の隣
接対向端に近い点までのびている細長い部分を有
する。集電電極のこの細長い部分は電極を形成す
る電離室の隣接対向端の近くの絶縁体の内部より
小さな直径を有することによりこれらの間に比較
的狭い間隙が維持される。この構造によつて集電
電極と電離室を形成する電極の間の電気的リーク
を最小とする比較的長い絶縁路が設けられると共
に、電離室の内部から集電電極の表面までの電子
の移動路が短縮される。２つの電極の間の間隙は
高い電気抵抗を生ずるのに十分なほど広く、しか
も集電電極に移動する電子の走行時間を比較的短
かくするのに十分なほど狭い。荷電粒子に対する
絶縁体の内部表面の露出を制限して絶縁体上の表
面電荷の蓄積を最小化する。

好適な実施態様において、横方向にのびている
ガス出口が放射線源に隣接する細長い部分の端の
近くの集電電極に設けられている。この横方向の
出口は集電電極からの溶出ガスを、検出器を通る
ガス流の全体的な方向に対し直角な方向で絶縁体
に向けさせるため、絶縁体内に溶出ガスが停滞す
るのを阻止する乱流が形成される。

本発明の検出器の特徴は無電界バツクグラウン
ド電流が最小であることである。詳細に述べる
と、集電電極が電離室内部に物理的に配置されて
いるため集電電極へのベータ粒子の衝撃は非常に
小さい。またガス流が集電電極からそらされるた
め拡散し対流する荷電粒子の集電電極への衝撃も
また非常に小さい。

パルスモード動作においては、自由電子を集電
電極に向かわせるエネルギーはパルス振幅が一定
の場合パルス幅に依存する。一般に、できる限り
ダイナミツクレンジを広げるためには、できる限
りパルス幅を狭くすることが望ましい。１個のパ
ルスの間に、集電電極によつて電子が収集される
のに十分なエネルギーを電子に与えるため、パル
ス振幅が一定の場合電離室から集電電極の面に向
かう自由端子の平均的飛行距離または走行時間が
増大するとパルス幅も必然的に広げなければなら
ない。従つてパルス幅を最小にするため電離室を
形成する電極の隣接対向端に可能な限り接近して
集電電極を配置するのが望ましい。

電極とセラミツク製の絶縁構造物が後に詳細に
説明するように好適な形状である場合、もし集電
電極の表面が電離室を形成する電極の隣接対向端
に精密に配置されれば商業的用途のため無電界バ
ツクグラウンドは集電電極が満足すべきダイナミ
ツクレンジを生ずることができることが確認され
た。またキヤリヤーガスとして窒素、またはアル
ゴンとメタンを使用する場合に１マイクロ秒ある
いはそれ以下のパルス幅の間に、自由電子が集電
電極に移動できるほど電極間の間隔が狭いとき、
もし集電電極が電離室を形成する電極の隣接対向
端から軸方向に離間していればやはり満足すべき
ダイナミツクレンジが得られるということが確認
された。従つて無電界バツクグラウンド電流を可
能な限り小さくするために狭いダイナミツクレン
ジが許容される特別の用途の場合、本発明の集電
電極は電極を形成する電離室の隣接対向端から軸
線方向に離間して配置することがきる。しかしな
がら、集電電極の表面の、電離室を形成する電極
の隣接対向端からの分離は無電界バツクグラウン
ド電流の減少とダイナミツクレンジの減少のいず
れを取るかの選択を与えるにすぎない。本発明者
による予備実験ではそのような同軸的分離距離は
大部分の場合約0.32cmを越えない。

電子走行時間が短かいことによりパルスモード
における非対称円筒電子捕獲型検出器のダイナミ
ツクレンジが向上する。試料ガスとして六フツ化
硫黄を用い、キヤリヤーガスとして窒素を用いる
と、本発明の検出器のダイナミツクレンジはおよ
そ10⁶であることが確認された。

本発明の検出器においては試料ガス中に電子を
吸収する成分の濃度のパルス繰返し周波数に関す
る応答の直線性は、パルスが重なり始めて実質的
に連続的な直流信号に成る点である直流限界まで
実用的である。従つて本発明の一般的な目的はパ
ルスモードで直線動作の利点を得ることができ、
しかも小さな無電界バツクグラウンド電流と広い
ダイナミツクレンジを示す非対称円筒電子捕獲型
検出器を提供することである。

本発明の他の目的と利点は添付図面に関連した
以下の詳細な説明から認識されるものである。

〔好適な実施例の説明〕

第１図は本発明の非対称電子捕獲型検出器を具
備するガスクロマトグラフ１０を示すものであ
る。

ガスクロマトグラフ１０は窒素のようなキヤリ
ヤーガスを貯蔵するための加圧容器１１を有す
る。容器１１はクロマトグラフカラム１４にキヤ
リヤーガス流を送る。容器１１とカラム１４の間
の導管内に配置された注入口１５を通して試料ガ
スがキヤリヤーガス流に加えられる。カラム１４
内部の固定相物質は試料ガスの成分の一部または
全部を様々な程度に吸着する。従つてカラム１４
からの溶出ガスは試料ガスの成分の性質と量の時
間変動関数である、特定の測定可能な特性を示
す。検出器１６が溶出ガスのこの測定可能な特性
を検出すると共に、この測定可能な特性の時間変
動量の永久記録２２を得るように記録計２０を動
作する。

キヤリヤーガスを供給する容器１１は強く加圧
されるので鋼鉄で作製されるのが望ましい。本発
明の一特徴は検出器１６がキヤリヤーガスとして
比較的安価で広く入手できる窒素を使用しながら
十分に機能するということである。もつと高価な
アルゴンとメタンガスの混合ガスも使用すること
もできるが、六フツ化硫黄のような電子ガスにつ
いて10⁶ほどのダイナミツクレンジを得るために
はそのような混合ガスは必要ない。容器１１はま
たカラム１４に向かうキヤリヤーガスの流量を調
整するための流量計２４を有する。

注入口１５は容器１１とカラム１４の間を流れ
ている高圧キヤリヤーガス流に試料ガスを注入す
るための公知のどのような種類の装置であつても
よい。

カラム１４も公知の種類のものであり、固定相
物質３２を含む細長い管状部分３０を有する。キ
ヤリヤーガスと試料ガスの混合ガスは管状部分３
０内部の固定相物質３２を貫流する。固定相物質
３２は、幾つかの物質（望ましくは試料ガスの予
想される成分）を示差的に吸収する特性のために
選択される液体または固体物質である。そのよう
な示差的吸着により、カラム１４からの溶出ガス
の少なくとも１つの特性が時間の関数として変化
させられ、この時間関数は試料ガスの諸成分を吸
着するための固定相物質３２の能力に関連する。

溶出ガスに作用する固定相によつて変動させら
れる溶出ガスの一特性は電離されたとき自由電子
を捕獲する能力である。

電子捕獲型である検出器１６はカラムの溶出ガ
スを受け入れて分析する。検出器１６を通過する
溶出ガスは自由端子を発生するように電離され
る。その後自由電子は印加された電界によつて測
定可能な電子流に形成される。この測定可能な電
子流の変動は自由電子を捕獲する試料ガスの能力
の変動を指示するものである。このように電子流
の変動によつて試料ガス中の電気陰性成分の存在
を定量的に測定することができる。

記録計２０は自由電子を捕獲する電離された溶
出ガスの時間変動能力を指示するように適当な電
気回路によつて検出器１６に接続されている。ス
トリツプチヤート記録計であるのが好ましい記録
計２０は自由端子の捕獲の時間変動を指示する永
久ストリツプチヤート記録２２を生ずる。

第２図は検出器１６の構造を詳細に示すと共に
関連の電気回路を機械的に表示するものである。
カラム１４からの溶出ガスは供給管５０を通して
検出器１６に供給される。溶出ガスは供給管５０
を大体円筒状の集電電極５４に接続する第１の管
状絶縁体５２を通るようにされる。集電電極５４
は第１の絶縁体５２から第２の管状の絶縁体５６
までのびている。集電電極５４、次に第２の絶縁
体５６を通過する溶出ガスは管状の放射線源セル
６０に向かう。放射線源セル６０と集電電極５４
は同軸的に配置され、しかも互いに長手方向に離
間している。第２の絶縁体５６は集電電極５４と
放射線源セル６０の間をガス流通させる。絶縁体
５２と５６は放射線源セル６０と集電電極５４を
アースから、しかも互いに他方から電気的に絶縁
し続ける。

絶縁体５２は供給管５０の対面端と集電電極５
４を互いに一定の位置関係に支持するのに十分な
硬さを有する電気的絶縁性のセラミツク物質より
作製されるのが望ましい。集電電極５４は穴６１
を有する金属製の円筒状の部材であるのが望まし
い。この穴６１は第１の絶縁体５２と第２の絶縁
体５６の間をガス流通させる。集電電極５４は電
気伝導性材料、例えばステンレス鋼またはコバー
ル、より作製される。絶縁体５６は形状、材質と
も絶縁体５２に類似している。絶縁体５６は集電
電極５４の隣接端と管状の放射線源セル６０を互
いに固定した位置関係に保持する。集電電極５４
は供給管５０と絶縁体５２から絶縁体５６及び放
射線源セル６０の内部にガスを通じさせる。

放射線源セル６０はほぼ中空円筒形状をしてい
る。トリチウム化チタンまたはスカンジウムの
箔、もしくはニツケル―63の箔、のような電離放
射線源６５が放射線源セル６０の内側表面に隣接
して配置されている。電離放射線源６５はセル６
０を通過する溶出ガスに荷電粒子を照射して溶出
ガスを電離し、自由電子を発生させる。

電離過程で発生した自由電子を集電電極の方
に、つまりガス流の方向とは反対の方向に移動さ
せる電界を生じさせ、そのような電子の移動の速
度を測定するため電気回路が放射線源セル６０と
集電電極５４とに接続されている。電界を発生さ
せるための適当な電気回路は負パルス発生器７０
を含む。この負パルス発生器は放射線源セル６０
を構成する伝導性材料に接続されている。負パル
ス発生器７０は負電圧のパルスを生じてこれらパ
ルスを放射線源セル６０に加える。これらパルス
は幅が均一であり、およそ0.6ミリ秒の持続時間
を有する。負パルス発生器７０は公知の形式のも
のであり、セル６０に加えられた負パルスの周波
数を調整するための手段を含む。

セル６０に負パルスが加えられることによつて
電界が発生する。この電界は電離過程で生じた自
由電子を集電電極５４に向けて移動させる。この
ようにして集電電極５４は負電荷の流れを受け
る。この負電荷の流れはセル６０から集電電極５
４への自由電子の移動速度と、溶出ガスによつて
吸収された自由電子の割合の関数である。

移動自由電子の流量を測定するため直流電流計
７２が集電電極５４に接続されている。電位計７
２は微小な電流を精密に測定するための公知の種
類の装置である。集電電極５４からの自由電子流
（−Ｉ_E）と、直流基準電流発生器７６によつて発
生された基準電流（Ｉ_R）が電位計７２の入力側
に加えられる。電位差計７２は（Ｉ_R−ＩＥ）信
号を増幅し、電流差（Ｉ_R−Ｉ_E）の関数である信
号を導線７４に送る。

電圧周波数変換器８０は電位計の出力導線７４
の電圧信号に従う周波数のパルスを負パルス発生
器７０が発生するようにさせる。負パルス発生器
７０のパルス周波数は電流差（Ｉ_R−Ｉ_E）が０に
なるまで調整される。周波数電圧変換器８２は負
パルス発生器７０のパルス周波数出力に比例する
出力信号を生ずる。放射線源セル６０に加えられ
たパルスの周波数はこのようにして試料ガス中の
電子を吸収する成分の濃度を指示するものとして
利用される。

絶縁体５６はその一端が集電電極５４の隣接す
る端と重なり、他端が放射線源セル６０の隣接す
る端と重なるような形状にされている。従つて集
電電極５４と放射線源セル６０の隣接する端は絶
縁体５６内部に収容されている。キヤツプ部材６
２は絶縁体５６と集電電極５４の重なり合う端の
上に嵌着され、それらを同軸的に取囲んでいる。
同様にキヤツプ部材６３は絶縁体５６と放射線源
セル６０の重なり合う端の上に嵌着され、それら
を同軸的に取囲んでいる。これらキヤツプ部材は
気密シールを形成するため例えばろう付けによつ
てそれらが結合する部材に接合されている。同様
にして絶縁体５２は供給管５０と集電電極５４の
他端に封着されている。

集電電極５４は絶縁体５６の内部まで長手方向
にのびている細長い部分５５を有する。細長い部
分５５は放射線源セル６０の内側表面に接触しな
いが、絶縁体５６の内径より小さな外径を有する
ためそれらの間の物理的接触は避けられる。この
構造は絶縁体５６の一端に受けられている放射線
源セル６０から、絶縁体５６とその他端で接触し
ている集電電極５４の部分までの比較的長い絶縁
路を形成することによつて集電電極５４と放射線
源セル６０の間の電気的リークを最小とする。こ
の構造の顕著な特徴は放射線源セル６０と集電電
極５４の表面の間隔が非常に小さくされ、しかも
なお電極間に比較的長い絶縁路が形成されてそれ
らの間の電気的リークが最小とされることであ
る。

広いダイナミツクレンジを得ようとする見地か
らは、電離室内で発生した自由端子が集電電極５
４の表面まで移動するのに必要な走行時間を最小
にすることが一般に望ましい。従つて集電電極５
４の表面を放射線源セル６０の対向面に可能な限
り接近させて配置することが一般に望ましい。第
２図に示されている好適な実施例においては、集
電電極５４の細長い部分５５が絶縁体５６の内部
で、放射線源セル６０の対向面と同一平面の終端
までのびている。結果として生ずる電界パターン
は数学による分析のため、１極性の直円柱電極
と、この直円柱電極の一端に隣接する位置で直円
柱電極の軸線に垂直に配置された反対極性の板状
電極の間に形成された電界とほとんど同一であ
る。

第２図に示されているように集電電極５４の表
面を電離室に非常に接近させると集電電極５４
は、集電電極５４の表面を放射線源セル６０の対
向面から遠く引離して配置するよりも、電離放射
線源６５からのベータ粒子による直接衝撃と、拡
散や対流による物質移動現象でそこに運搬された
負に帯電した粒子の衝撃とによつて無電界バツク
グラウンド電流を生じやすいことが理論的に認識
される。しかしながら商業的用途の場合、第２図
に示されているような放射線源セル６０に対する
集電電極５４の配置は従来の同軸円筒電子捕獲型
検出器につきまとつた無電界バツクグラウンド電
流によつてほとんど悩まされないことが確認され
た。

ダイナミツクレンジを犠牲にしても無電界バツ
クグラウンド電流を可能な限り小さくしなければ
ならない特殊な用途の場合、集電電極５４の細長
い部分５５の終端は第２図に示されているほど絶
縁体５６の内部までのばす必要はない。パルスモ
ード動作をなお実行可能としながら、無電界バツ
クグラウンド電流を望みどおり最小とするために
必要な量だけ、細長い部分５５の終端を、放射線
源セル６０の対向面を形成する平面からはなすこ
とができる。

本発明者の研究によるとパルスモードにおける
本発明の検出器の実現可能な動作には、集電電極
５４の細長い部分５５の端と放射線源セル６０の
対向面を形成する平面の間の距離はおよそ0.32cm
を越えてはならない。それより長い供離の場合、
電子が１個のパルスの間、電離室から集電電極５
４に移動することを可能とするためにはパルス幅
が１マイクロ秒より長くなければならない。その
ような長いパルス幅は装置のダイナミツクレンジ
を大幅に制限するため試料濃度が高いときの装置
の有用性をひどく制限する。放射線源セル６０に
加えることのできる最大パルス周波数はパルスが
重なる周波数である。パルス幅が広くなるほどパ
ルスが重なる周波数は低くなる。従つてダイナミ
ツクレンジが狭くなると装置が有効に機能する試
料濃度が低下する。

穴６１は集電電極５４の全長にわたつて軸方向
にのびているためガスはクロマトグラフカラムか
ら供給管５０と絶縁体５２を通つてセル６０の内
部にまで通ずる。好適な実施例においては細長い
部分５５は溶出ガスを穴６１に直角な方広から絶
縁体５６の内部に向けるための横方向のガス出口
５８を有する。この構造によつて絶縁体５６内部
にガスの乱流が生じるため停滞する溶出ガスの蓄
積が阻止されると共に絶縁体５６の内部表面上へ
の表面電荷の形成が最小化される。

前述の検出器はパルスモードの使用に適する非
対称円筒電子捕獲型検出器であり、パルスモード
動作に通常生ずる利点を有する。この検出器は一
般に非対称円筒検出器の特徴である良好な応答の
直線性と低い無電界バツクグラウンド電流を有す
るに加えて、すぐれたダイナミツクレンジに必要
な短かい電子走行時間を有する。

この検出器の主要な利点はパルスモード動作に
関連しているけれどもこの検出器は直流モードで
も十分に機能するものである。

この検出器はまたリーク検出とそれに関連する
用途にも使用することができる。この検出器は非
電気陰性キヤリヤーガス内に含まれている電気陰
性試料ガスの検出に必要なあらゆる用途で使用す
ることができる。例えば、気密装置のリークをつ
きとめるため電子吸収ガスを使用するリーク検出
装置に電子捕獲型検出器をしばしば使用すること
ができる。特定の用途においては、集電電極を通
して電離室に流れ込むようにされたガスはリーク
試験の行われる対象物の１方の側から収集され
る。六フツ化硫黄のような電気陰性ガスが次にリ
ーク試験対象物の他方の側に導入される。リーク
があると、電気陰性ガスがそのリークのある箇所
を通過するため、電離室を通過するガス成分とし
てリークを検出することができる。

前述の実施例の説明は説明のためであつて本発
明のすべてではない。当業者には本発明の精神か
ら逸脱することなく前述の実施例に修正、付加ま
たは変更を加えることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非対称円筒電子捕獲型検出器
を具備するガスクロマトグラフの概略図、第２図
は第１図のガスクロマトグラフの電子捕獲型検出
器部分を示す部分ブロツク正面図である。 １０……ガスクロマトグラフ、１４……クロマ
トグラフカラム、１５……注入口、１６……検出
器、３０……細長い管状部分、５０……供給管、
５２……第１の絶縁体、５４……集電電極、５５
……細長い部分、５６……第２の絶縁体、５８…
…横方向のガス出口、６０……放射線源セル、６
１……穴、６５……電離放射線源、７０……負パ
ルス発生器、７２……直流電位計、７６……直流
基準電流発生器、８０……電圧周波数変換器、８
２……周波数電圧変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電離室を形成する第１の電極と前記電離室の
   外部に配置された集電電極とを有し、前記の２つ
   の電極は絶縁構造物によつて互いに電気絶縁され
   ており、前記集電電極が前記絶縁構造物の一端の
   内部に収容され、その収容された部分が前記絶縁
   構造物の内部表面から離間した細長い部分を有
   し、前記第１の電極が前記絶縁構造物の他端の内
   部に収容される構造を有し、ガスを前記集電電極
   と前記絶縁構造物を通過させて前記電離室へ流入
   させる流路を形成し、更に、前記ガスを前記電離
   室内部で電離する手段、及び一連の電気パルスを
   発生して前記電離室内の自由電子を前記集電電極
   へ移動させるよう前記の２つの電極に接続された
   手段より成り、前記の２つの電極は前記電離室内
   の全部の自由電子が１個のパルスの間前記集電電
   極へ移動することが可能な距離を越えない距離だ
   け互いに離間していることを特徴とする電子捕獲
   型検出器。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された検出器で
   あつて、前記集電電極の前記細長い部分が前記絶
   縁構造物内部の、前記第１の電極の前記一端と同
   一平面位置までのびている検出器。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された検出器で
   あつて、前記集電電極の前記細長い部分が前記絶
   縁構造物の軸線を横切る方向で前記集電電極の内
   部から前記絶縁構造物までガスを送るためのガス
   出口を形成することにより前記ガス内に乱流が生
   じるところの検出器。