RU2523765C1 - Photo-ionisation detector for gas analysers - Google Patents
Photo-ionisation detector for gas analysers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523765C1 RU2523765C1 RU2012156152/28A RU2012156152A RU2523765C1 RU 2523765 C1 RU2523765 C1 RU 2523765C1 RU 2012156152/28 A RU2012156152/28 A RU 2012156152/28A RU 2012156152 A RU2012156152 A RU 2012156152A RU 2523765 C1 RU2523765 C1 RU 2523765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- cylinder
- upper electrode
- electrometer
- flow
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической техники, а именно к средствам измерений концентраций компонентов при газовом анализе.The invention relates to the field of analytical technology, namely to means for measuring the concentrations of components in gas analysis.
Известен фотоионизационный детектор газов и паров (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. М.: Энергоатомиздат, 1983 г., с.96), состоящий из ионизационной камеры, снабженной двумя электродами для создания коронного разряда, поляризующего электрода и коллекторного электрода для измерения количества образовавшихся ионов. Также в камере находятся отверстия для ввода и вывода анализируемого газа. Принцип действия детектора состоит в том, что в потоке дополнительного газа, например аргона, возбуждается коронный газовый разряд постоянного тока. В результате разряда образуются метастабильные атомы аргона, которые при высвечивании создают поток ионов, на пути которых помещают коллекторный электрод. Фотоионы либо непосредственно ионизируют молекулы компонентов смеси, либо ионизация происходит за счет передачи энергии фотонов через вновь образующиеся метастабильные атомы аргона. Ионный ток между поляризующим и коллекторным электродом, к которым приложена разность потенциалов, равная 240 В, измеряется с помощью электрометра.Known photoionization detector of gases and vapors (Farzane N.G., Ilyasov L.V., Azim-Zade A.Yu. Automatic detectors of gases and liquids. M: Energoatomizdat, 1983, p.96), consisting of an ionization chamber equipped with two electrodes for creating a corona discharge, a polarizing electrode and a collector electrode for measuring the amount of ions formed. Also in the chamber are openings for the input and output of the analyzed gas. The detector’s principle of operation is that in a stream of additional gas, for example argon, a direct current corona gas discharge is excited. As a result of the discharge, metastable argon atoms are formed, which when illuminated create a stream of ions, in the path of which a collector electrode is placed. Photoions either directly ionize the molecules of the components of the mixture, or ionization occurs due to the transfer of photon energy through newly formed metastable argon atoms. The ion current between the polarizing and collector electrodes, to which a potential difference of 240 V is applied, is measured using an electrometer.
Недостатком такого фотоионизационного детектора является высокий уровень шума сигнала, возникающий за счет того, что в камере детектора возбуждается коронный газовый разряд.The disadvantage of this photoionization detector is the high noise level of the signal, which arises due to the fact that a corona gas discharge is excited in the detector chamber.
Наиболее близким по технической сущности является фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры (RU 115072, 20.04.2012, Илясов Л.В., Евланова Н.И. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры.), содержащий лампу ультрафиолетового излучения, снабженную плоским выходным окном, над которым размещена проточная камера, образованная двумя дисковыми электродами, расположенными друг над другом, изготовленными из металлов различной работы выхода электронов и разделенными кольцеобразной фторопластовой прокладкой, электрометр, к которому подключены электроды, и регистратор сигнала детектора, подключенный в выходу электрометра, причем в нижнем электроде выполнено центральное отверстие, в которое вмонтировано окно из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала, а верхний электрод снабжен отверстиями для входа потока анализируемого газа.The closest in technical essence is a photoionization detector for gas analysis equipment (RU 115072, 04/20/2012, Ilyasov L.V., Evlanova N.I. Photoionization detector for gas analysis equipment.), Containing a UV lamp equipped with a flat exit window, over which a flow chamber is placed, formed by two disk electrodes located one above the other, made of metals of various electron work function and separated by an annular fluoroplastic gasket, electro emp to which the electrodes are connected, and the detector signal recorder connected to the output of the electrometer, wherein the lower electrode has a central opening into which is encased window of a transparent material to ultraviolet radiation, and the upper electrode is provided with openings for entry of the sample gas stream.
Недостатком данного детектора является относительно небольшая чувствительность к серосодержащим веществам.The disadvantage of this detector is its relatively low sensitivity to sulfur-containing substances.
Задачей данного изобретения является увеличение чувствительности к серосодержащим веществам.The objective of the invention is to increase sensitivity to sulfur-containing substances.
Технический результат - создание фотоионизационного детектора, обладающего повышенной чувствительностью к серосодержащим веществам.The technical result - the creation of a photoionization detector with increased sensitivity to sulfur-containing substances.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры, содержащий лампу ультрафиолетового излучения с плоским выходным окном, над которым размещена проточная камера, образованная двумя дисковыми электродами, расположенными друг над другом, изготовленными из металлов с различной работой выхода электронов и разделенными кольцеобразной фторопластовой прокладкой, электрометр, к которому подключены электроды, и регистратор сигнала детектора, подключенный к выходу электрометра, причем нижний электрод выполнен с центральным отверстием, а верхний снабжен каналом для входа потока анализируемого газа, согласно изобретению детектор дополнительно содержит плоский нагреватель, размещенный на верхнем электроде с возможностью теплового контакта с ним, и цилиндр из теплоизоляционного диэлектрического материала, размещенный между нижним электродом и плоским выходным окном лампы ультрафиолетового излучения так, что его ось симметрии совпадает с осью симметрии проточной камеры, при этом цилиндр снабжен центральным отверстием и каналом для выхода потока анализируемого газа, соединенным с этим отверстием.The stated task and the indicated technical result are achieved by the fact that in the photoionization detector for gas analysis equipment, containing a UV lamp with a flat exit window, over which there is a flow chamber formed by two disk electrodes located one above the other, made of metals with different electron work function and separated by an annular fluoroplastic gasket, an electrometer to which the electrodes are connected, and a detector signal recorder connected which is connected to the output of the electrometer, the lower electrode being made with a central hole, and the upper one provided with a channel for inlet of the analyzed gas stream. According to the invention, the detector further comprises a flat heater placed on the upper electrode with the possibility of thermal contact with it, and a cylinder made of heat-insulating dielectric material placed between the lower electrode and the flat output window of the ultraviolet lamp so that its axis of symmetry coincides with the axis of symmetry of the flow chamber, while p is provided with a central opening and a channel for output of the sample gas stream is connected to this opening.
Такая конструкция детектора обеспечивает увеличение чувствительности детектора к серосодержащим веществам за счет того, что нижняя сторона верхнего электрода покрыта слоем палладийсодержащего материала и температура его проточной камеры может задаваться на уровне 300-400°C, в то время как температура лампы ультрафиолетового излучения может оставаться не превышающей допустимую по техническим условиям. Это обеспечивается тем, что между окном лампы ультрафиолетового излучения и нижним дисковым электродом размещается цилиндр из теплоизоляционного диэлектрического материала.This design of the detector provides an increase in the sensitivity of the detector to sulfur-containing substances due to the fact that the lower side of the upper electrode is covered with a layer of palladium-containing material and the temperature of its flow chamber can be set at 300-400 ° C, while the temperature of the UV lamp can remain no higher than permissible by technical conditions. This is ensured by the fact that a cylinder of heat-insulating dielectric material is placed between the window of the ultraviolet lamp and the lower disk electrode.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.Compared with the prototype of the claimed design has a distinctive feature in the combination of elements and their relative position.
Схема фотоионизационного детектора для газоаналитической аппаратуры показана на чертеже.A diagram of a photoionization detector for gas analysis equipment is shown in the drawing.
Фотоионизационный детектор содержит лампу 1 ультрафиолетового излучения с плоским выходным окном 2, над которым размещена проточная камера 3, образованная двумя дисковыми электродами 4 и 5, расположенными друг над другом, изготовленными из металлов с различной работой выхода электронов и разделенными кольцеобразной фторопластовой прокладкой 6, электрометр 7, к которому подключены электроды, и регистратор 8 сигнала детектора, подключенный к выходу электрометра. Нижний электрод 4 выполнен с центральным отверстием 9, а верхний электрод 5 снабжен каналом 10 для входа потока анализируемого газа. Детектор дополнительно содержит плоский нагреватель 11, размещенный на верхнем электроде 5 с возможностью теплового контакта с ним, и цилиндр 12 из теплоизоляционного диэлектрического материала, размещенный между нижним электродом 4 и плоским выходным окном 2 лампы 1 ультрафиолетового излучения так, что его ось симметрии 13 совпадает с осью симметрии проточной камеры 3, при этом цилиндр 12 снабжен центральным отверстием 14 и каналом 15 для выхода потока анализируемого газа, соединенным с этим отверстием 14. Нижняя сторона верхнего электрода 5 покрыта слоем 16 палладийсодержащего материала. Детектор снабжен фторопластовой изоляцией 17 и металлическим защитным экраном 18.The photoionization detector contains an ultraviolet lamp 1 with a flat exit window 2, above which a flow chamber 3 is formed, formed by two disk electrodes 4 and 5, located one above the other, made of metals with different electron work function and separated by an annular fluoroplastic gasket 6, electrometer 7 , to which the electrodes are connected, and a detector 8 of the detector signal connected to the output of the electrometer. The lower electrode 4 is made with a Central hole 9, and the upper electrode 5 is provided with a channel 10 for the entrance of the flow of the analyzed gas. The detector further comprises a flat heater 11 located on the upper electrode 5 with the possibility of thermal contact with it, and a cylinder 12 of insulating dielectric material, located between the lower electrode 4 and the flat output window 2 of the ultraviolet lamp 1 so that its axis of symmetry 13 coincides with the axis of symmetry of the flow chamber 3, while the cylinder 12 is provided with a Central hole 14 and a channel 15 for the exit of the flow of the analyzed gas connected to this hole 14. The lower side of the upper electrode 5 washed with a layer 16 of palladium-containing material. The detector is equipped with PTFE insulation 17 and a metal protective shield 18.
Работа фотоионизационного детектора осуществляется следующим образом.The operation of the photoionization detector is as follows.
Анализируемый газ непрерывно прокачивается через входное отверстие 10 проточной камеры 3 фотоионизационного детектора. В пространстве камеры 3 между нижним дисковым электродом 4 и верхним дисковым электродом 5, покрытым слоем 16 из палладийсодержащего материала, анализируемый газ ионизируется лучом ультрафиолетового излучения лампы 1. Так как электроды 4 и 5 выполнены из различных металлов с отличающимися работами выхода электронов, то между ними возникает разность потенциалов и в проточной камере 3 возникает электрическое поле. Под действием этого поля ионы перемещаются в камере 3. Значение сигнала детектора измеряется и регистрируется с помощью электрометра 7 и регистратора 8. Получаемый сигнал пропорционален микроконцентрации определяемых компонентов анализируемого газа. Так как детектор дополнительно содержит цилиндр 12 из теплоизоляционного диэлектрического материала, то при температуре проточной камеры 3, равной 300-400°C, температура лампы 1 ультрафиолетового излучения не превышает допустимой по техническим условиям.The analyzed gas is continuously pumped through the inlet 10 of the flow chamber 3 of the photoionization detector. In the space of the chamber 3 between the lower disk electrode 4 and the upper disk electrode 5, covered with a layer 16 of palladium-containing material, the analyzed gas is ionized by the ultraviolet radiation of lamp 1. Since the electrodes 4 and 5 are made of different metals with different electron work functions, between them a potential difference occurs and an electric field arises in the flow chamber 3. Under the influence of this field, the ions move in the chamber 3. The value of the detector signal is measured and recorded using an electrometer 7 and a recorder 8. The resulting signal is proportional to the microconcentration of the determined components of the analyzed gas. Since the detector additionally contains a cylinder 12 of heat-insulating dielectric material, when the temperature of the flow chamber 3 is equal to 300-400 ° C, the temperature of the lamp 1 of ultraviolet radiation does not exceed the allowable technical specifications.
Экспериментальным путем установлено, что предлагаемый фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры, использующий в качестве электродов никель, электрохимически обработанный палладием, и алюминий, цилиндр из теплоизоляционного диэлектрического материала, ультрафиолетовую лампу с длиной волны, равной 170-200 нм, позволяет измерять микроконцентрации серосодержащих веществ порядка долей р.р.m.It was established experimentally that the proposed photoionization detector for gas analytical equipment, using nickel electrochemically treated with palladium and aluminum, a cylinder made of heat-insulating dielectric material, an ultraviolet lamp with a wavelength of 170-200 nm, allows microconcentrations of sulfur-containing substances to be measured in fractions r.r..m.
Преимуществом предлагаемого технического решения является:The advantage of the proposed technical solution is:
- простота конструкции;- simplicity of design;
- возможность использования в анализаторах микроконцентраций серосодержащих веществ.- the possibility of using microconcentrations of sulfur-containing substances in analyzers.
Предложенное устройство может быть реализовано на базе стандартных электронных устройств и ультрафиолетовых источников.The proposed device can be implemented on the basis of standard electronic devices and ultraviolet sources.
Детектор может найти применение для измерения микроконцентраций серосодержащих веществ в воздухе и в газовой хроматографии.The detector can find application for measuring microconcentrations of sulfur-containing substances in air and in gas chromatography.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012156152/28A RU2523765C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Photo-ionisation detector for gas analysers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012156152/28A RU2523765C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Photo-ionisation detector for gas analysers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012156152A RU2012156152A (en) | 2014-06-27 |
RU2523765C1 true RU2523765C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51216067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012156152/28A RU2523765C1 (en) | 2012-12-24 | 2012-12-24 | Photo-ionisation detector for gas analysers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523765C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792724C2 (en) * | 2018-10-03 | 2023-03-23 | Те Риджентс Оф Те Юниверсити Оф Мичиган | Integrated micro-photoionization detector with ultra-thin uv transmission window |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107342211A (en) * | 2017-07-31 | 2017-11-10 | 合肥赛度电子科技有限公司 | A kind of ionization device for gas detection |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4804846A (en) * | 1987-12-04 | 1989-02-14 | O. I. Corporation | Photoionization detector for gas chromatography |
RU2247975C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-03-10 | ООО Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ | Photo-ionization detector for gas-analysis equipment |
RU2256255C2 (en) * | 2002-06-11 | 2005-07-10 | Будович Виталий Львович | Ultraviolet lamp and photoionization gas analyzer built around this lamp |
RU94345U1 (en) * | 2010-02-02 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | GAS AND STEAM PHOTOIONIZATION DETECTOR |
RU115072U1 (en) * | 2011-12-16 | 2012-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | PHOTOIONIZATION DETECTOR FOR GAS ANALYTICAL EQUIPMENT |
-
2012
- 2012-12-24 RU RU2012156152/28A patent/RU2523765C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4804846A (en) * | 1987-12-04 | 1989-02-14 | O. I. Corporation | Photoionization detector for gas chromatography |
RU2256255C2 (en) * | 2002-06-11 | 2005-07-10 | Будович Виталий Львович | Ultraviolet lamp and photoionization gas analyzer built around this lamp |
RU2247975C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-03-10 | ООО Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ | Photo-ionization detector for gas-analysis equipment |
RU94345U1 (en) * | 2010-02-02 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | GAS AND STEAM PHOTOIONIZATION DETECTOR |
RU115072U1 (en) * | 2011-12-16 | 2012-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | PHOTOIONIZATION DETECTOR FOR GAS ANALYTICAL EQUIPMENT |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792724C2 (en) * | 2018-10-03 | 2023-03-23 | Те Риджентс Оф Те Юниверсити Оф Мичиган | Integrated micro-photoionization detector with ultra-thin uv transmission window |
US12038408B2 (en) | 2019-10-02 | 2024-07-16 | The Regents Of The University Of Michigan | Integrated micro-photoionization detector with an ultrathin ultraviolet transmission window |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012156152A (en) | 2014-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Poole | Ionization-based detectors for gas chromatography | |
Zhu et al. | Flow-through microfluidic photoionization detectors for rapid and highly sensitive vapor detection | |
Dane et al. | Selective ionization of melamine in powdered milk by using argon direct analysis in real time (DART) mass spectrometry | |
Haunschmidt et al. | Determination of organic UV filters in water by stir bar sorptive extraction and direct analysis in real-time mass spectrometry | |
US8829913B2 (en) | Discharge ionization current detector | |
US2959677A (en) | Gas analysis | |
JP2008508511A (en) | Ion mobility spectrometer with corona discharge ionization element | |
WO2021093278A1 (en) | Light spectrum-mass spectrum combined apparatus and detection method | |
US5572137A (en) | Portable device for detecting UV light ionizable gas or vapor | |
WO2014125610A1 (en) | Discharge ionization current detector and method for adjusting same | |
CN102866224A (en) | Gas chromatographic detection method for determining carbon-containing compound based on carbon atomic emission spectroscopy | |
Puanngam et al. | A cold plasma dielectric barrier discharge atomic emission detector for atmospheric mercury | |
Yu et al. | Iodine excitation in a dielectric barrier discharge micro-plasma and its determination by optical emission spectrometry | |
Iwai et al. | Fundamental properties of a touchable high‐power pulsed microplasma jet and its application as a desorption/ionization source for ambient mass spectrometry | |
Moravský et al. | Determination of nitrites and nitrates in plasma‐activated deionized water by microchip capillary electrophoresis | |
Lee et al. | High-frequency gaseous and particulate chemical characterization using extractive electrospray ionization mass spectrometry (Dual-Phase-EESI-TOF) | |
CN114166927A (en) | Mass spectrum device detection method for detecting multi-component sample | |
RU2523765C1 (en) | Photo-ionisation detector for gas analysers | |
CN105319284B (en) | A kind of method for combined use of gas-chromatography and ion mobility spectrometry | |
Sugiyama et al. | Sensitive low‐pressure dielectric barrier discharge ion source | |
Darby et al. | Cavity-enhanced absorption using an atomic line source: application to deep-UV measurements | |
RU2503083C1 (en) | Differential ion mobility spectrometer | |
US10048222B2 (en) | Miniaturized helium photoionization detector | |
Colón et al. | Detectors in modern gas chromatography | |
Poole | Conventional detectors for gas chromatography |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |