JPS62294961A - Detector - Google Patents

Detector

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JPS62294961A
JPS62294961A JP7574087A JP7574087A JPS62294961A JP S62294961 A JPS62294961 A JP S62294961A JP 7574087 A JP7574087 A JP 7574087A JP 7574087 A JP7574087 A JP 7574087A JP S62294961 A JPS62294961 A JP S62294961A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
inlet
ultraviolet rays
detector
sample gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP7574087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ii Raburatsuku Jieimusu
ジェイムス・イー・ラブラック
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/831,790 external-priority patent/US4780284A/en
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of JPS62294961A publication Critical patent/JPS62294961A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable highly accurate detection of a sample gas ionized, by providing a means to turn ON or OFF discharge of ultraviolet rays in a short time than the transition time of a detection gas by ultraviolet rays in a windowless light ionization detector. CONSTITUTION:A gas for generating ultraviolet rays is supplied into a container 11 at an inlet 16 and a potential sufficient to generate ultraviolet rays is supplied between a cathode 18 and an anode 26. At the same time, a sample gas containing a gas to be inspected is introduced together with a carrier gas through an inlet 24. The sample gas is ionized by the ultraviolet rays to be collected with a collector electrode 28. The pulse frequency of a power source which applys a voltage to the cathode 18 and the anode 26 is made shorter than the transition time of ions. This suppresses background as caused by the ionization of released gas from the inside of a container 11 and others.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスクロマトグラフィに関し、特にガスクロマ
トグラフィにおいてサンプル・ガス中の低濃度の特定の
ガスを検出する検出装置に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to gas chromatography, and particularly to a detection device for detecting a low concentration of a specific gas in a sample gas in gas chromatography.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

光イオン化検出器(photoionization 
detector)はこの分野で使用される検出器の一
つの形式であり、−1’G的に、約10−4からIQ−
10の濃度を有する、突き止めるべきガスを検出するこ
とができる。光イオン化検出器には二つの型があり、そ
の一つは大気圧で作動可能な「ウィンドウ型」検出器で
じwindow−type−’ detector) 
、他の一つは低圧、すなわち50Torr未満で作動す
るように設計された「ウィンドウレス型」検出器(”w
indowless−type” detector)
である。本願発明は、主に「ウィンドウレス型」検出器
に関連する。
photoionization detector
detector) is one type of detector used in this field and ranges from about 10-4 to IQ-1'G.
The gas to be located can be detected with a concentration of 10. There are two types of photoionization detectors, one of which is a "window-type" detector that can operate at atmospheric pressure.
, the other is a "windowless" detector designed to operate at low pressures, i.e., below 50 Torr.
``indowless-type'' detector)
It is. The present invention primarily relates to "windowless" detectors.

ウィンドウレス型光イオン化検出器は典型的には、低圧
真空ポンプを接続するための出口ポートを有し、石英管
等からなる中空の容器と、紫外線を供給する管の一端に
あるガス源と、管の他端にあるサンプル・ガスの入口と
から構成されている。
Windowless photoionization detectors typically include a hollow vessel, such as a quartz tube, with an outlet port for connecting a low-pressure vacuum pump, and a gas source at one end of the tube that supplies ultraviolet light. and a sample gas inlet at the other end of the tube.

石英管(ガラスまたは適当な金属でも管の材料として使
用することができる)の両端部間に、管に沿ってサンプ
ル・ガスの入口に向って紫外線をコリメートさせるコリ
メータが設けられている。陰極が典型的にはガス源のガ
スが石英管に入る入口等、ガス源に設けられ、陽極がサ
ンプル・ガス入口の口元(mouth)に設けられてい
る。金属製の円筒で区切られたイオン室(ion ch
amber)が長手方向にサンプル・ガスの入口の口元
を包囲し、通常は陽極に対して接地電位に保たれている
A collimator is provided between the ends of the quartz tube (glass or a suitable metal can also be used as tube material) to collimate the ultraviolet radiation along the tube toward the sample gas inlet. A cathode is typically located at the gas source, such as the inlet where the source gas enters a quartz tube, and an anode is located at the mouth of the sample gas inlet. An ion chamber separated by a metal cylinder
amber) longitudinally surrounds the mouth of the sample gas inlet and is normally held at ground potential with respect to the anode.

検出器の動作において、イオン室の円筒はサンプル・ガ
スに作用する放射線により発生したイオンを収集し、そ
して、収集されたイオンによる電流を特定のガスの存在
または非存在を示す信号に変換するモニタ及び測定装置
に接続される。
In detector operation, the ion chamber cylinder collects ions generated by radiation acting on the sample gas, and a monitor converts the electrical current due to the collected ions into a signal indicating the presence or absence of a particular gas. and connected to the measuring device.

ウィンドウレス型光イオン化検出器の幅広い用途を妨げ
てきた欠点はバックグラウンド電流(back−gro
und current)が比較的高レベルで、このた
め受信信号にノイズが生ずることである。観測されるノ
イズ・レベルは最小検出可能信号に厳しい制限を課す。
A drawback that has hindered the wide application of windowless photoionization detectors is the background current (back-gro
and current) is at a relatively high level, which causes noise in the received signal. The observed noise level imposes severe limits on the minimum detectable signal.

バックグラウンド電流は以下に記載する電極および他の
内表面からの光電放出。
The background current is photoemission from electrodes and other internal surfaces described below.

(b)準安定状態の原子または分子と検出器の電極の表
面または他の内表面間のイオン化衝突。
(b) Ionizing collisions between metastable atoms or molecules and the surface or other internal surface of the detector electrode.

(C)紫外線源からイオン室に入り込むイオン。(C) Ions entering the ion chamber from the ultraviolet source.

これらの影響はすべて紫外線源の不安定性によりノイズ
を増大させる。
All these effects increase the noise due to the instability of the UV source.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

したがって、本発明の目的は、上述の問題点をマー 解消し、高精度なイオン化されたサンプル・ガス検出が
可能な検出装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a detection device capable of detecting ionized sample gas with high precision.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はキャリア・ガス流内のサンプル・ガス中のガス
を検出する検出装置を提供するものである。本装置は陰
極と、紫外線を供給するため、ガス源のガスを導入する
ことができる第1の入口と、第2のサンプル・ガスおよ
びキャリア・ガスの入口と、真空ポンプ手段を接続する
ことができるポートと、イオン化により生ずるイオンを
収集するコレクタ電極手段とから成る容器、および圧力
を0.1torrと50Torr間に保つ真空ポンプ手
段とから構成される光イオン化検出器を含み、光イオン
化検出器内の検出すべきイオンの遷移時間より周期が短
かくなる速さで電源を陰極に対して交互にオン/オフの
切換えを行う手段を有する。
The present invention provides a detection apparatus for detecting gas in a sample gas within a carrier gas stream. The apparatus may connect a cathode, a first inlet into which a source gas can be introduced, a second sample gas and carrier gas inlet, and vacuum pump means for supplying ultraviolet light. a photoionization detector consisting of a container consisting of a collector electrode means for collecting the ions produced by the ionization, and vacuum pump means for maintaining a pressure between 0.1 Torr and 50 Torr; means for alternately switching the power supply to the cathode on and off at a rate whose period is shorter than the transition time of the ions to be detected.

上述の光イオン化検出器の周囲温度を200℃から30
σ′会までの範囲に保つ手段を設けるのが望ましい。
The ambient temperature of the photoionization detector described above was increased from 200°C to 30°C.
It is desirable to provide a means to keep it within the range of σ′.

本装置において、ポートは検出器内に存在する準安定物
質を排気することができるような位置に設置することが
望ましい。
In this device, it is desirable that the port be installed at a position where metastable substances present in the detector can be exhausted.

そして、陰極は容器の第1の室に収容された中ン化室に
設けられていることが望ましい。
The cathode is preferably provided in a neutralization chamber housed in the first chamber of the container.

第1および第2の入口を同一直線上に配置し、検出器の
使用中にガス源のガスにより放出される紫外線を同一直
線にして第1および第2の入口と同一直線上のビームを
発生させて紫外線を第2の入口を通って検出器の第2室
に流入するサンプル・ガスに向けることができるように
する手段を設けることが望ましい。
The first and second inlets are collinear to collinear the ultraviolet radiation emitted by the gas in the gas source during use of the detector to produce a beam collinear with the first and second inlets. Preferably, means are provided to enable the ultraviolet light to be directed into the sample gas entering the second chamber of the detector through the second inlet.

更にコレクタ電極手段と接続し、イオン裏収集により、
発生した信号を増幅する増幅手段と、増幅手段に接続し
、増幅手段からの出力をゲーティングして前記信号によ
る信号電流を識別するゲート手段と、ゲート手段に接続
する低域フィルタ手段と、低域フィルタ手段の出力をモ
ニタあるいは検出してサンプル・ガス中の所定ガスの存
在が検出されたことを示す手段とを備えることもできる
Furthermore, by connecting with collector electrode means and collecting ions from behind,
amplification means for amplifying the generated signal; gate means connected to the amplification means for gating the output from the amplification means to identify a signal current due to the signal; low-pass filter means connected to the gate means; and means for monitoring or detecting the output of the filter means to indicate that the presence of a predetermined gas in the sample gas has been detected.

更にゲート手段と交互開閉手段との間に接続され、電源
の開閉を安定にするフィードバック・ループを供給する
遅延手段を備えることもできる。
Furthermore, delay means may be provided, which are connected between the gate means and the alternate switching means and provide a feedback loop to stabilize the switching of the power supply.

本発明は更に、紫外線のコリメートされたビームを発生
することができる手段と、紫外線を入口を通って検出器
に流入するガスに向けることができるように設置された
サンプル・ガス/キャリア・ガス入口と、真空ポンプ手
段を接続することができるポートと、検出器内のイオン
化により発生したイオンを収集するコレクタ電極手段と
を備え、入口とコレクタ電極とはイオン化室内で離れて
配置されており、入口とコレクタ電極との間の一定の電
位グラジェントを供給する手段も備えることが可能であ
る。
The present invention further provides means capable of generating a collimated beam of ultraviolet light and a sample gas/carrier gas inlet arranged such that the ultraviolet light can be directed to the gas entering the detector through the inlet. a port to which a vacuum pump means can be connected; and collector electrode means for collecting ions generated by ionization within the detector, the inlet and the collector electrode being spaced apart within the ionization chamber; Means may also be provided for providing a constant potential gradient between the collector electrode and the collector electrode.

上述の装置では、更に、一定の電位グラジェントを供給
する手段は入口とコレクタ電極の間に同軸関係に規則正
しく配置され且つコレクタ電極へ向うイ、牙ンの移動速
度を制御するように電気的に+で1 接続された複数の環状の電極を備えていることが望まし
い。
In the above-described device, the means for providing a constant potential gradient is further arranged regularly in a coaxial relationship between the inlet and the collector electrode and electrically arranged to control the rate of movement of the electric potential towards the collector electrode. It is desirable to have a plurality of annular electrodes connected by +.

環状の電極は検出器の円筒状の室内でコレクタ電極と入
口に隣接して設けられた別の電極との間に設置すること
が望ましい。
Preferably, the annular electrode is placed within the cylindrical chamber of the detector between the collector electrode and another electrode located adjacent to the inlet.

一定の電位グラジェントを供給する手段はこれに接続さ
れて低電流を管に沿って流させる手段を有するセラミッ
ク管を交互に備えることもできる。
The means for supplying a constant potential gradient may alternatively comprise ceramic tubes connected thereto with means for causing a low current to flow along the tube.

本発明は更に、ウィンドウレス型光イオン化検出器に対
して、それを通してイオン化放射線が室内に入射が可能
となる第1の入口と、それを通してサンプル・ガスがイ
オン化放射線によりイオン化される室に流入することが
できる第2の入口と、−−一方がコレクタ電極となる二 つの離れて配置された電極とから成るイオン化室は、二
つの離れて配置された電極の間に同軸関係に規則正しく
配置され、コレクタ電極に向うイオンの移動速度を制御
するために一定の電界を供給する複数個の環状電極を備
えている。
The present invention further provides a windowless photoionization detector including a first inlet through which ionizing radiation is allowed to enter the chamber, and a first inlet through which sample gas enters the chamber through which the sample gas is ionized by the ionizing radiation. an ionization chamber consisting of a second inlet that can be used, and - two spaced apart electrodes, one of which is a collector electrode, arranged regularly in a coaxial relationship between the two spaced apart electrodes; It includes a plurality of annular electrodes that provide a constant electric field to control the rate of movement of ions toward the collector electrode.

紫外線源のノイズ・レベルは中空の電極を用いるか、代
りに、紫外線発生のための誘導結合または容量結合のプ
ラズマを用いること等によって下げることができる。
The noise level of the UV source can be lowered, such as by using hollow electrodes or alternatively by using an inductively or capacitively coupled plasma for UV generation.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に、図示した、2つの本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。これらは、本]頭発明を詳述するために選
ばれた実施例であり、本願発明の解釈を制限するためで
はないことは明らかである。
In the following, two illustrated preferred embodiments of the invention will be described in detail. It is clear that these are examples chosen to illustrate the subject invention in detail and are not intended to limit the interpretation of the subject invention.

第1図において、本発明に好適なウィンドウレス光イオ
ン化検出器を示す。これは、ガラスまたは石英で作られ
、それ自身板状部(tabular por−tion
)12と円すい台部14とから成る容器11を備えてい
る。板状部12には入口16があり、ここを通って紫外
線を供給するガス源のガスが容器11に導入される。板
状部12中には、電源(第2図に示す)と接続し、ガス
源から高い強度で安定な放射線を放出する中空の陰極1
日が取付けられている。板状部12はまた容器11内の
圧力を0.ITorrから50Torrまでの間に保つ
ことができる真空ポンプ(図示せず)に接続される出力
ボート20を備えている。
In FIG. 1, a windowless photoionization detector suitable for the present invention is shown. It is made of glass or quartz and is itself a tabular por-tion.
) 12 and a conical pedestal 14. The plate-shaped portion 12 has an inlet 16 through which the gas of the gas source supplying ultraviolet light is introduced into the container 11. Inside the plate-shaped part 12 is a hollow cathode 1 which is connected to a power source (shown in FIG. 2) and emits stable radiation with high intensity from a gas source.
Sun is installed. The plate-shaped portion 12 also reduces the pressure inside the container 11 to 0. It is equipped with an output boat 20 connected to a vacuum pump (not shown) that can maintain between ITorr and 50Torr.

容器11の二つの部分の接合部またはその付近に、容器
11の板状部12の軸に沿って入口16と共心となって
いる開口を備えたコリメーク22が取付けられている。
A collimator 22 is mounted at or near the junction of the two parts of the container 11 with an opening coaxial with the inlet 16 along the axis of the plate 12 of the container 11 .

容器11の円すい台部14はコリメータの開口および入
口16と共心となっている入口24を備えている。入口
16の中にはプラチナまたはニッケル線からなる陽極2
6が設置され、入口24の口元から円すい台部14の中
に延長される。陽極26を円周状に取り囲むコレクタ電
極28(collector electrode)も
また円すい台の形状をしておりイオン化電流を収集する
ように配置されている。コレクタ電極28は接地電位、
すなわち陽極26に対して負に保たれているので電極2
6と28との間に印加電界が存在し、この電界はイオン
を収集するには充分であるが、強いイオン化の電界を生
じさせる(field 1ntensi−fied 1
onization)はどには太き(ない。
The conical portion 14 of the container 11 is provided with an inlet 24 concentric with the collimator opening and inlet 16. Inside the inlet 16 is an anode 2 made of platinum or nickel wire.
6 is installed and extends from the mouth of the inlet 24 into the conical pedestal part 14. A collector electrode 28 circumferentially surrounding the anode 26 also has a truncated conical shape and is arranged to collect the ionizing current. The collector electrode 28 has a ground potential,
In other words, since it is kept negative with respect to the anode 26, the electrode 2
There is an applied electric field between 6 and 28 that is sufficient to collect ions but creates a strong ionizing field (field 1ntensi-fied 1
(onization) The throat is not thick.

光イオン化検出器を使用する場合、ガス源のガスは入口
16を通して供給される。紫外線を供給するのに最も一
般的に用いられるガスはヘリウム、アルゴン、および水
素である。紫外線を供給するに充分な電位を陰極18と
陽極16間に電源30(第2図に示す)より印加させる
。この電源30は、以下に説明する理由により、たとえ
ば、それに供給される電気エネルギを変調するか脈動さ
せるかすること等により紫外線を遮断するように動作す
ることができる。
When using a photoionization detector, the source gas is supplied through the inlet 16. The gases most commonly used to provide ultraviolet light are helium, argon, and hydrogen. A potential sufficient to supply ultraviolet light is applied between cathode 18 and anode 16 by power supply 30 (shown in FIG. 2). This power supply 30 can be operated to block ultraviolet radiation, such as by modulating or pulsating the electrical energy supplied to it, for reasons explained below.

紫外線が維持されている期間と同時に、検出す良きガス
を含むサンプル・ガスを検出器に沿って入口24を通し
て紫外線に対して実質上透明なガス、たとえば、窒素、
空気、水蒸気または二酸化炭素のキャリア・ガス流に断
続的に導入する。サンプル・ガスは最も多い有機蒸気(
orgsotc vapoues)ばかりでなく、C3
z 、NO,NH:lおよびH2Sを含む多数の無機ガ
スおよび蒸気のいずれか一つを含んでいることがある。
At the same time as the ultraviolet light is maintained, a sample gas containing the gas to be detected is passed along the detector through inlet 24 to a gas substantially transparent to the ultraviolet light, such as nitrogen,
Intermittently introduce air, water vapor or carbon dioxide into the carrier gas stream. The sample gas contains the most abundant organic vapor (
orgsoc vapoues) as well as C3
It may contain any one of a number of inorganic gases and vapors, including z, NO, NH:l and H2S.

サンプル・ガスのイオン化可能な成分はサンプル・ガス
が入口24から出てコレクタ電極28に向って移動する
につれてサンプル・ガスは紫外線によりイオン化され、
コレクタ電極28で収集され、電力増幅器へ信号として
印加される電流を発生する。
The ionizable components of the sample gas are ionized by the ultraviolet light as the sample gas exits the inlet 24 and moves toward the collector electrode 28;
It generates a current that is collected at collector electrode 28 and applied as a signal to a power amplifier.

紫外線“はまた電極から光電放出を起させるとともにた
とえば、容器11の内面等の他の表面から類似の放出を
起させることが可能である。イオンは紫外線源からイオ
ン室29へ入り込むこともできる。
The ultraviolet radiation" can also cause photoelectric emission from the electrodes and similar emissions from other surfaces, such as the inner surface of the container 11. Ions can also enter the ion chamber 29 from the ultraviolet source.

容器11の板状部12中のこのような放出はコリメータ
の開口部によりある程度制限することができるが、円す
い台状部14内に生じる効果は電極28の表面上に収集
する電荷を生じさせる。加えて、紫外線のガスとして用
いることによって導入されることが可能な稀ガスの原子
は電子衝突によってその準安定状態に容易に励起するこ
とができる。これらの準安定原子間で、あるいはキャリ
ア・ガスの分子間で、および陽性と他の表面間で、イオ
ン化衝突が生じ、イオンを発生させる。このイオンもま
た、電極28に収集される。従来の技術の場合のように
、放射が連続で中断されなければ、これら各付加的効果
がバックグラウンドノイズを発生することとなり、この
ノイズは例えば、検出すべきサンプル・ガスに対応する
信号等の所望の信号に重なると検出器の検出能力に重大
な影響を及ぼす程度に信号を覆いかくす可能性がある。
Although such emission in the plates 12 of the container 11 can be limited to some extent by the collimator openings, the effect occurring in the frustum 14 causes a charge to collect on the surface of the electrodes 28. In addition, atoms of rare gases, which can be introduced by using ultraviolet light as a gas, can be easily excited to their metastable state by electron bombardment. Ionizing collisions occur between these metastable atoms, or between carrier gas molecules, and between positive and other surfaces, generating ions. This ion is also collected at electrode 28. If the radiation is continuous and uninterrupted, as is the case with conventional techniques, each of these additive effects will generate background noise, e.g. the signal corresponding to the sample gas to be detected. Superimposition of the desired signal can obscure the signal to an extent that seriously affects the detection capability of the detector.

これらの望まれない効果は第2図に示す等の本発明に係
る検出装置により克服することができる。
These undesired effects can be overcome by a detection device according to the invention, such as that shown in FIG.

本装置の特徴は、紫外線源を断続的に動作させる電源を
備えているという点にある。この簡単な手段により、各
種様々な放射物とイオンの異なる移動速度(migra
tion rates)という長所を活用して、第3図
に示すように、それぞれが発生した信号を分離すること
ができる。紫外線源を「フラッシュ」(“flashi
ng”)させることにより、上述の各効果が起る。光電
子電流はまず電子の速度の方が大きいことにより検出さ
れるが、上に引用した準安定物質および分子により、ま
たは紫外線源からのイオンにより発生した電流に対応す
る信号ははるかに遅れて現われる。使用するガスと、検
出器の構成要素の構造に使用する材料に依存するが、こ
れは、陽極26から電極28までサンプル・ガスのイオ
ンが移動した距離と比較したときコレクタ電極からのガ
ス源の距離の方が大きいこと、および準安定物質あるい
は分子が検出すべきイオンより重い場合移動速度力1遅
いことに起因するものであることが考えられる。
A feature of this device is that it is equipped with a power source that operates the ultraviolet source intermittently. By this simple means, different migration speeds of various emitters and ions (migra
As shown in FIG. 3, the respective generated signals can be separated by taking advantage of the advantages of “flash” the ultraviolet source
The photoelectron current is first detected due to the higher velocity of the electrons, but also due to the metastables and molecules cited above, or the ions from the ultraviolet source. The signal corresponding to the current generated by This is due to the fact that the distance of the gas source from the collector electrode is greater when compared to the distance traveled by the ion, and that if the metastable substance or molecule is heavier than the ion to be detected, the migration speed is 1 slower. Conceivable.

パルス速度が各パルス周期がイオンの遷移時間より短く
なる (たとえば、1710ミリ秒)ように維持される
場合、第3図に示すように各効果を分離することができ
る。第3図では、光電電流による信号は方形波部分Aに
より示してあり、検出すべしたことから生ずる信号と、
その結果生ずる二次効果とによるものである。
If the pulse rate is maintained such that each pulse period is shorter than the ion's transit time (eg, 1710 milliseconds), each effect can be separated as shown in FIG. In FIG. 3, the signal due to the photoelectric current is shown by the square wave section A, and the signal resulting from the detection and
This is due to the resulting secondary effects.

準安定物質の存在による効果はすべて光イオン化検出器
の周囲温度を200℃から300℃までの温度範囲にす
ることによって、大幅に減らすことができる。このよう
な高い温度では準安定物質は急速に消滅する。準安定物
質の効果を削減する別の方法は準安定物質が容器10か
ら排気可能な位置にポンプ・ポート20を設置すること
である。
Any effects due to the presence of metastables can be significantly reduced by bringing the ambient temperature of the photoionization detector to a temperature range of 200°C to 300°C. At such high temperatures, metastable materials rapidly disappear. Another method of reducing the effects of metastables is to place the pump port 20 at a location where the metastables can be evacuated from the container 10.

第2図において、増幅器32からの増幅出力信号はゲー
ト回路34によりゲートされるので信号電流は他の効果
によるものから分離させることができる。本回路には低
域フィルタ36への出力を有し、源30へのフィードバ
ック・ループ内の遅延回路38への出力とがある。
In FIG. 2, the amplified output signal from amplifier 32 is gated by gating circuit 34 so that the signal current can be isolated from other effects. The circuit has an output to a low pass filter 36 and an output to a delay circuit 38 in a feedback loop to source 30.

紫外線レベルの変動に直接起因する固有のノイズも装置
の感度に影響し、したがって観測した信号にピークを検
出する能力、つまりガスの存在を検出する能力に重大な
影響を与える可能性がある。
Intrinsic noise directly resulting from fluctuations in UV levels can also affect the sensitivity of the instrument, and thus the ability to detect peaks in the observed signal, and thus the presence of gas, can be significantly affected.

ノイズの影響を最小化するには、紫外線源からの出力を
ガス源にフィードバック・ループ(図示せず)を付して
出力を安定させ、そして一定のレベルに維持することに
よって放射線のレベルを制御するために用いることがで
きる。
To minimize the effects of noise, control the level of radiation by feeding the output from the UV source to the gas source with a feedback loop (not shown) to stabilize the output and maintain it at a constant level. It can be used to

次に、ガス源のガスを検出器に導入する速さを与えれば
、ガスにより放出される放射線を放射線により生ずるノ
イズとともに一定の強さに保つことができる。
Second, given the speed at which the source gas is introduced into the detector, the radiation emitted by the gas can be kept at a constant intensity along with the noise caused by the radiation.

第4図←(本発明に用いる光イオン化検出器の第2の実
施例を示す。第4図では、中空の管115により接続さ
れている実質上二つの室112と114とから構成する
。室112は円筒状であり、第1図と同様、紫外線を発
生するガス源のガスを室112に導入することができる
ガス入口116が設けられている。室112内には導体
119により電m<第2図の30)の負端子に接続され
た中空の管状の陰極118(hollow canis
ter−shaped cathode)が取付けられ
ている。中空の管115は真空ポンプを接続するための
出口ボート120を備えており、管が陰極118から出
る紫外線をコリメートさせるような直径を有するものと
することができる。代わりに、コリメータ112を管1
15内に設置することができる。
FIG. 4 shows a second embodiment of the photoionization detector used in the present invention. In FIG. 4, it consists essentially of two chambers 112 and 114 connected by a hollow tube 115. Reference numeral 112 has a cylindrical shape, and as in FIG. A hollow tubular cathode 118 is connected to the negative terminal of 30 in FIG.
A ter-shaped cathode is installed. The hollow tube 115 is provided with an outlet boat 120 for connecting a vacuum pump and may have a diameter such that the tube collimates the ultraviolet light emanating from the cathode 118. Instead, collimator 112 can be
It can be installed within 15.

室114は管115の軸および陰極118の軸と同軸の
入口124を備えている。この室114は両端が閉じた
直立の円筒形で、室114の基底に隣接して取付けられ
絶縁体129を通じて延長する導体127を介して分極
電位(polariziB potential)源(
図示せず)の第1端子に接続されている円形の、平坦な
プレート状の電極126を備えている。電極126と同
様の第2の電極128は室114の頂部に取付けられ、
絶縁体133を貫いて延長する導体131を介して分極
電位源の第2端子に接続されている。
Chamber 114 has an inlet 124 coaxial with the axis of tube 115 and cathode 118 . This chamber 114 has an upright cylindrical shape closed at both ends and is connected to a polariziB potential source (
A circular, flat plate-shaped electrode 126 is connected to a first terminal (not shown). A second electrode 128 similar to electrode 126 is attached to the top of chamber 114;
It is connected to a second terminal of a source of polarization potential via a conductor 131 extending through an insulator 133.

数の環状の電極135a、 135b、 135c、 
135d、 135e。
several annular electrodes 135a, 135b, 135c,
135d, 135e.

135fが取付けられている。これら環状電極は電極1
26と室114の壁との間に直列に接続されており、電
極135fは電極128の表面上に設けられている。
135f is installed. These annular electrodes are electrode 1
26 and the wall of the chamber 114, and the electrode 135f is provided on the surface of the electrode 128.

これらは隣接する電極の間に接続された適切な抵抗器1
37a、 137b、 137c、 137d、 13
7e、 137fによって設置される。電極135a〜
135[は制御された電位グラジェントを維持され、よ
って、電極126と128間のイオン移動速度を制御す
る。検出器を使用する場合、二つの電極126と128
との間の電位はイオン化されるガスと検出器内に保持さ
れる圧力に依存し、典型的には10から100ボルトで
ある。
These are suitable resistors 1 connected between adjacent electrodes.
37a, 137b, 137c, 137d, 13
7e, installed by 137f. Electrode 135a~
135 is maintained at a controlled potential gradient, thus controlling the rate of ion transfer between electrodes 126 and 128. When using a detector, two electrodes 126 and 128
The potential between is dependent on the gas being ionized and the pressure maintained within the detector, and is typically 10 to 100 volts.

圧力が大きくなり電極により収集されるイオンが重いほ
ど、電位差は大きくなる。電極126は、集められるイ
オンの極性により、コレクタ電極128に対して正また
は負の電位に保たれる。それに沿ってイオンが移動する
電界グラジェントはそれに沿って電流が流下するわずか
に導電性のセラミック管でも得ることができる。これに
よって、組立するとかなり高価な複数個の導電性リング
を使用しなくてよい。
The greater the pressure and the heavier the ions collected by the electrode, the greater the potential difference. Electrode 126 is held at a positive or negative potential with respect to collector electrode 128 depending on the polarity of the ions being collected. An electric field gradient along which ions move can also be obtained with a slightly conductive ceramic tube along which a current flows. This avoids the use of multiple conductive rings which are quite expensive to assemble.

検出器を使用する場合、紫外線は陰極118と室114
との電位差により人口116を通って流入したガスによ
り放射され、放射線は管に沿って伝達され、サンプル・
ガス人口124を通して導入されるガスをイオン化する
。サンプル・ガスのイオン化により発生したイオンは第
1図に基づいて詳述したようにコレクタ電極128に向
って移動する。ドリフト管中でイオンに逆らって移動す
るガス流を一定にすることが有利なこともある。
If a detector is used, the ultraviolet light is transmitted between the cathode 118 and the chamber 114.
Radiation is transmitted along the tube and is emitted by the gas flowing through the population 116 due to the potential difference between the sample and
The gas introduced through gas population 124 is ionized. Ions generated by ionization of the sample gas move toward collector electrode 128 as described in detail with reference to FIG. It may be advantageous to have a constant flow of gas moving against the ions in the drift tube.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本願発明では、光イオン化検出器
を用い検出するガスへ断続的に、その遷移時間よりも短
い時間で紫外線を供給することにより、バックグラウン
ド・ノイズの原因と考えられる(紫外線による)電極や
他の表面からの光電子放出や紫外線を供給するガス、キ
ャリア・ガス等が準安定状態に励起して起きる自由電子
の衝突による光電流のピークと検出するガスのイオン化
によって生じた電流ピークと分離するごとが可能となる
As explained above, in the present invention, ultraviolet rays are intermittently supplied to the gas to be detected using a photoionization detector for a time shorter than the transition time, which is considered to be the cause of background noise (ultraviolet rays). photoelectron emission from electrodes or other surfaces, photocurrent peaks due to collisions of free electrons caused by excitation of ultraviolet ray-supplying gas, carrier gas, etc. to a metastable state, and current generated by ionization of the gas being detected. It becomes possible to separate each peak.

また、フィードバック・ループを設けることによって、
紫外線の出力レベルを一定に制5’JIIL、その出力
レベルの変動によって生ずるノイズを除去することもで
きる。
Also, by creating a feedback loop,
By controlling the output level of ultraviolet rays to a constant value, it is also possible to remove noise caused by fluctuations in the output level.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の検出装置を構成するウィンドウレス
型光イオン化検出器の概略間。第2図は、本発明に係る
検出装置のブロック図。第3図は、本発明に係る検出装
置の特徴を表わす図。第4図は、本発明の検出装置を構
成する、第2閂の、ウィンドウレス型光イオン化検出器
の概略図。 20.120:出口ポート、 22,122:コリメー
タ、18゜118:陰極、 26.126.128 :
電極、29:イオン化室。
FIG. 1 is a schematic diagram of a windowless photoionization detector that constitutes the detection device of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a detection device according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the detection device according to the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of a second bar windowless photoionization detector constituting the detection device of the present invention. 20.120: Exit port, 22,122: Collimator, 18°118: Cathode, 26.126.128:
Electrode, 29: ionization chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ウィンドウレス光イオン化検出器とポンプ手段を含む検
出装置において、前記ウィンドウレス光イオン化検出器
内で紫外線による検出ガスの遷移時間より短い時間で前
記紫外線の放電をオン/オフ制御する手段を設けたこと
を特徴とする検出装置。
In the detection device including a windowless photoionization detector and a pump means, means is provided for controlling the discharge of the ultraviolet rays on/off in a time shorter than the transition time of the detection gas due to the ultraviolet rays in the windowless photoionization detector. A detection device characterized by:
JP7574087A 1986-03-27 1987-03-27 Detector Pending JPS62294961A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/831,790 US4780284A (en) 1984-06-05 1985-06-05 Gas chromatography
US831790 1986-03-27

Publications (1)

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ID=25259874

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JP (1) JPS62294961A (en)

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