[发明专利]放电离子化检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电离子化检测器，其中该放电离子化检测器用于通过主要使用从诸如介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)等的放电所生成的等离子体发出的光来使试样离子化，并且检测如此得到的离子电流。

背景技术

作为气相色谱仪(GC)所用的检测器，诸如热导检测器(TCD)、电子捕获检测器(ECD)、火焰离子化检测器(FID)、火焰光度检测器(FPD)和火焰热离子检测器(FTD)等的各种检测器已被投入实际使用。在这些检测器中，FID使用得最广泛，特别是用于检测有机物质。FID是利用氢火焰使试样气体中的试样成分离子化并检测如此得到的离子电流的装置。FID具有6～7个数位的宽动态范围(试样浓度范围，其中在该试样浓度范围内，检测灵敏度表现出足够的线性)。然而，FID存在以下缺陷：首先，FID的离子化效率低，因此最低检测限值不够低；其次，对于醇类、芳香族物质和基于氯的物质的离子化效率低；再次，FID需要作为危险性物质的氢，因此必须设置防爆装置或类似的特殊设备，这使得整个系统难以进行工作。

近年来，作为GC所用的新类型的检测器，利用介质阻挡放电等离子体来进行离子化的介质阻挡放电离子化检测器(“BID”)已投入实际使用(例如，参照专利文献1和非专利文献1)。

在上述文献所描述的BID中，向介质石英玻璃管周围沿周向设置的放电电极施加低频率的AC(交流)高电压，使供给到该管中的惰性气体离子化，并且形成非平衡大气压等离子体。主要通过从该等离子体发出的光的作用来使注入到该管中的试样气体内所包含的试样成分离子化。所产生的离子由收集电极进行收集，并且生成与离子的量(即，试样成分的量)相对应的检测信号。通常，可以认为，使放电离子化检测器中的试样成分离子化的机制是利用从等离子体照射的高能量的真空紫外光的光致电离以及利用等离子体所产生的亚稳态氦原子的彭宁电离(Penning ionization)。对于BID，如非专利文献1所述，已通过实验确认了利用真空紫外光的光致电离主要促成试样成分的离子化。

在上述的BID中，等离子体是以稳定形式生成的，此外，由于等离子体的温度低，因此构成气体通路的石英玻璃管和其它元件没有被加热。因此，可以降低由于等离子体的时间波动和其它因素所引起的各种噪声。结果，与FID相比，可以实现更高等级的S/N比。BID的特征还在于：能够以高灵敏度检测多种有机化合物和无机化合物，从而使得能够进行利用FID难以获得足够灵敏度的醛、醇、卤素和其它化合物的高灵敏度的定量确定。

在包括BID的放电离子化检测器中，经常使用惰性气体作为等离子体生成所用的气体；其中，频繁使用He(氦)、Ar(氩)和具有微量Ar的He。这些气体相对廉价，并且具有以下特性。

(1)He等离子体的光能非常高(约17.7eV)。因此，可以使除Ne(氖)和氦以外的大部分化合物离子化并进行检测。由于FID不能使无机化合物离子化，因此使用He作为等离子体生成气体的BID在检测无机化合物方面特别有用。

(2)Ar等离子体的光能不像He等离子体的光能那样高(约11.7eV)。因此，与FID相同，不能使无机化合物离子化。然而，这意味着对水不敏感。因此，在测量水溶液中的有机化合物时，使用Ar(或具有微量Ar的He)作为等离子体生成气体的BID具有如下优点：在不会受到作为大量存在的溶剂的水的影响的情况下，以高灵敏度检测微量的有机化合物。

引文列表

专利文献

专利文献1：WO 2012/169419

非专利文献

非专利文献1：品田等人的“通过应用介质阻挡放电的气相色谱仪用的新离子化检测器的开发(誘電体バリア放電を応用したガスクロマトグラフ用新規イオン化検出器の開発)”，岛津评论，第69卷，第3/4号，2013年3月29日发行

发明内容

发明要解决的问题

在前面所述的BID中，即使在没有向管供给试样气体的状态、即仅等离子体生成气体和试样注入所用的载气正流经管的状态下，通常也检测到被称为基线电流或背景电流的稳定电流(以下将该电流称为“基线电流”)。只要该基线电流恒定，基线电流就不会成为问题。然而，如果该基线电流发生波动，则基线电流构成引起检测信号中的噪声或漂移的重要原因。因此，基线电流应尽可能低。