[发明专利]热导率检测器以及使用了该检测器的气相色谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种热导率检测器，详细地说，涉及一种在测定气体流动的流路内部配置形成于基板上的发热体，根据由上述测定气体从上述发热体带走的热量的大小，对上述测定气体的热导率进行检测的热导率检测器。另外，涉及一种使用该热导率检测器的气相色谱仪。

背景技术

热导率检测器(TCD：thermal conductivity detector)，作为气相色谱仪的最通用的检测器而使用。在气相色谱仪中，流过He、H₂、N₂、Ar等载气，向其中导入测量后的测定气体并使其通过柱部，由此按照时间顺序使测定气体分离为各种成分，并利用检测器进行测定。根据输出的峰值的出现时间进行定性分析，根据峰值面积进行定量分析。热导率检测器，通过将利用柱部分离的气体和与载气同种的参照气体之间的热导率的差异变换为电气信号，从而对分离后的气体的成分以及浓度进行检测。

图6是表示热导率检测器的原理的结构图。在图6中，1～4是分别在内部收容第1～第4发热体1a～4a而形成的第1～第4腔室。测定气体从第1腔室1的导入口5a导入，在第1及第2腔室1、2的内部流过，从第2腔室2的导出口5b导出，参照气体从第3腔室3的导入口6a导入，在第3及第4腔室3、4的内部流过，从第4腔室4的导出口6b导出。由第1～第4发热体1a～4a构成桥电路7。从恒定电流源8向该桥电路7供给规定的电流，使发热体1a～4a发热。发热体1a、2a的热量被测定气体带走，发热体3a、4a的热量参照气体带走。其结果，由于热导率的差异使各发热体的温度变化，从而其电阻值变化，在桥电路7中产生不平衡电压。通过利用检测电路9检测该不平衡电压，从而对测定气体的热导率变化量进行测定。

图7是表示在这种热导率检测器中使用的现有例的传感器部的要部的结构剖面图。在图7中，10是由铝或不锈钢构成的基块部件。在该基块部件10中形成彼此平行的第1、第2贯穿孔11、12，在上述贯穿孔中分别配置由细丝形成的发热体13、14。

另外，从第1、第2贯穿孔11、12的各自的流入口11a、12a向与贯穿孔11、12分别形成45度的角度的两个方向，形成第1～第4内部流路15a～15d，从第1、第2贯穿孔11、12的各自的流出口11b、12b向与贯穿孔11、12分别形成45度的角度的两个方向形成第5～第8内部流路15e～15h。

该内部流路15e～15h结合而形成W字形的流路，并且与第1、第4内部流路15a、15d结合，形成以上述第1、第2贯穿孔11、12为主流路时的各自的旁流路。18a是流体的导入管、18b是流出管，利用加强部件19a、19b进行加强。另外，20a、20b、22a、22b是引线，利用密封件21a、21b、23a、23b进行密封。

在上述结构中，如果将由测定气体或者参照气体形成的规定的流体向导入孔16供给，则该流体在经过导入孔16后分为2部分，在第2、第3内部流路15b、15c中流过。另外，在经由第2内部流路15b后，再分为2部分，在第1贯穿孔11以及第1、第5内部流路15a、15e中流过，再次合流后在第6内部流路15f中流过。

相同地，经由上述第3内部流路15c的气流也分为2部分，在第2贯穿孔12以及第4、第8内部流路15d、15h中流过，然后再次合流后在第7内部流路15g中流过。然后，在第6、第7内部流路15f、15g中流过的流体合流，经过导出孔17向基块部件10外导出。

分别设置测定气体用和参照气体用的按照这种方式构成的基块部件，得到与测定气体和参照气体的热导率的差异相对应的不平衡电压。此外，图7中的发热体13、14相当于图6中的发热体1a、2a(在使参照气体流通的基块部件的情况下，为发热体3a、4a)。

当前，作为发热体大多利用总线长为几～几十cm而构成的细丝线圈，但近年进行了下述处理，即，通过MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术，使热导率检测器的传感器部在基板上微小化而形成。作为具体的例子，进行了下述处理，即，在贴合的2个基板的内部形成流路，并且在一个基板上使细丝微小化地嵌入，以使得在该流路的空间中配置细丝。