電子捕獲檢測器
同修 / 2022-07-14
電子捕獲檢測器
電子捕獲檢測器是一種選擇性檢測器，它僅對具有電負(fù)性的物質(zhì)(指化合物分子或原子對電子有強的親和力，而產(chǎn)生負(fù)離子的物質(zhì))有響應(yīng)信號。物質(zhì)的電負(fù)性愈強，檢測器的靈敏度愈高。特別適用于分析多鹵化物、多硫化物、多環(huán)芳烴、金屬離子的有機整合物，在農(nóng)藥、大氣及水質(zhì)污染檢測中得到產(chǎn)泛的應(yīng)用。
1.檢測原理
電子捕獲檢測器中有一輻射低能量β射線的放射性同位素(氚(H3)-飲(Ti)源、氚(H3)一筑(Sc)源、鎳(Ni63)源、金(Au)一鉅(Pm147)源)作為負(fù)極，另有一不銹鋼正極。在正、負(fù)極上施加直流電壓或脈沖直流電壓。當(dāng)載氣(氮氣)通過檢測器時，在放射源的β射線作用下會電離生成正離子(為分子離子)和低能量電子。
β
N2→N2++e
由于正離子N 向負(fù)極移動的速度比電子向正極移動的速度慢，因此正離子和電子之間的復(fù)合機率較小。在一定電壓下，載氣正離子全部被收集，就構(gòu)成飽和離子流(約10"安)，即為檢測器的基流。
當(dāng)電負(fù)性的被測定樣品進入檢測器后，其可捕獲低能量電子，而形成負(fù)離子。
AB+e→AB-+E
AB+e→A·+B-+E
反應(yīng)式中A·為游離基，E為釋放的能量。生成的負(fù)離子AB-或B-極易與載氣的正離子N+復(fù)合(比電子與正離子N2+的復(fù)合機率大10 5～10 8)，結(jié)果就降低了檢測器原有的基流，產(chǎn)生了樣品的檢測信號。由于被測樣品捕獲電子后降低了基流，所以產(chǎn)生的電訊號是負(fù)峰，負(fù)峰的大小與樣品的濃度成正比。
2.檢測器的結(jié)構(gòu)
電子捕獲檢測器的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足氣密性好(防止β輻射線逸出)、絕緣性高(正、負(fù)電極間絕緣電阻要高)、死體積小(響應(yīng)時間快)、便于拆卸(利于清洗放射源)的要求。常用的電極結(jié)構(gòu)為平行板式(施加恒定直流電壓)或圓筒狀同軸電極式(施加脈沖直流電壓)。兩電極間用聚四氟乙烯絕緣。放射源安裝在負(fù)極。正、負(fù)極間的距離要適當(dāng)。其結(jié)構(gòu) 見示意圖15-27。聯(lián)接正、負(fù)電極的微電流放大器與氫火焰離子化檢測器使用的相同。
3.操作條件
電子捕獲檢測器是具有高靈敏度的選擇性檢測器，其對操作條件的要求也較苛刻。
①載氣純度及流速：電子捕獲檢測器常用超純氮氣或氬氣(含5～10%甲烷)作載氣，若載氣純度低，其含有的電負(fù)性物質(zhì)(氧、水等)，就會使基流大大降低，從而降低了測定的靈敏度。為保證高的基流，載氣流速約為50～100毫升/分。而在氣相色譜分析時為保證高柱效常在低流速(30～60毫升/分)下進行樣品分析，因此，為保證高的基流，常需在色譜柱后通入“補加氣”。
②進樣量：電子捕獲檢測器是依據(jù)些流減小獲得檢測信號。為獲得高分離度，進樣量必須選擇適當(dāng)，通常希望產(chǎn)生的峰高不超過基流的30%，當(dāng)樣品濃度大時，應(yīng)適當(dāng)稀釋后再進樣。
③ 檢測器的烘烤時間：基流是影響電子捕獲檢測器靈敏度的重要因素，當(dāng)色譜柱未老化好而有低沸物流出或固定液流出時，都會使檢測器被沾污而降低基流。為確保基流不變，在使用之前，應(yīng)在一定柱溫和檢測器溫度下，長時間(24～120小時)通入高純氮氣烘烤檢測器，烘烤溫度應(yīng)比使用的柱溫高30~50℃。此外為了防止檢測器被固定液流失沾污，應(yīng)當(dāng)使用耐高溫固定液。
④檢測器的使用溫度：由所用放射源的最高使用溫度所限制，對氚-鈦源應(yīng)低于150℃，對氚-源應(yīng)低于325℃，對鎳源應(yīng)低于400℃。
⑤極化電壓及電極間距離：電子捕獲檢測器中正、負(fù)電極間距離以4~10毫米為宜。對于直流供電和脈沖直流供電，其極化電壓為5~60伏。當(dāng)脈沖供電時，脈沖周期對 基流大小和峰高響應(yīng)影響很大，當(dāng)脈沖周期增大時，基流減小、峰高響應(yīng)增大。當(dāng)脈沖周期減小時，基流增大，峰高響應(yīng)減小，此時會擴大測量的線性范圍。因此在測定中脈沖周期應(yīng)仔細(xì)選擇。
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