專利名稱：表面發(fā)射氣相色譜火焰光度檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)分析測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種由石英玻璃表面誘導(dǎo)的表面發(fā)射氣相色譜火焰光度檢測器的研制。它是一種通用型的氣相色譜檢測器，能夠廣泛地適用于多種有機(jī)金屬化合物和含硫、含磷類有機(jī)化合物如農(nóng)藥等的測定，特別適用于錫、鉛等有機(jī)金屬化合物的超痕量分析。
本技術(shù)領(lǐng)域的背景和發(fā)展現(xiàn)狀大致如下現(xiàn)有商品氣相色譜火焰光度檢測器是由Brody和Chaney在1966年設(shè)計的(S.S.BrodyandJ.E.Chaney，J.GasChromatography，1966，4，42-49.)。這種檢測器所用氫火焰周圍的介質(zhì)是空氣，屬于氣相發(fā)射原理，發(fā)射的最靈敏波長范圍在610納米左右，這種檢測器主要用于含硫、磷類有機(jī)化合物的測定，對于有機(jī)金屬化合物的測定不夠靈敏，因而其應(yīng)用受到很大限制。另外這種檢測器的性能也不很穩(wěn)定，特別是其火焰容易被淬滅。后來Aue及其同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)改變氫火焰的介質(zhì)使其與石英玻璃表面接觸時，產(chǎn)生一種表面發(fā)射現(xiàn)象，這種發(fā)射的靈敏波段在390納米左右。以有機(jī)錫為例，該發(fā)射的強(qiáng)度比現(xiàn)用火焰光度檢測器高100-1000倍，因而是一種非常靈敏的檢測方式。但這種發(fā)射不穩(wěn)定，重復(fù)性差，難以用于定量目的，至今尚無利用這一原理的商品儀器出現(xiàn)。有關(guān)這方面的文獻(xiàn)可參見(1).W.AAueandC.G.Flinn，J.Chromatography，1977，142，145-154.
(2).C.G.FlinnandW.A.Aue，J.Chromatography，1978，153，49-55.
(3).C.G.FlinnandW.A.Aue，J.Chromatography，1979，186，293-306.
(4).C.G.FlinnandW.A.Aue，CanadaJ.ofChromatography，1980，25，141-148.
(5).W.A.AueandC.G.Flinn，AnalyticalChemistry，1980，52，1537-1538.
(6).S.KapilaandC.R.Vogt，J.ChromatographicScience，1980，186，144-147.
本發(fā)明的目的是提供一種依據(jù)表面發(fā)射原理的高靈敏的火焰光度檢測器，其穩(wěn)定性和重復(fù)性完全符合定量分析的要求。
完成本發(fā)明的技術(shù)方案是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的，

圖1是新型火焰光度檢測器的示意圖。工作時，空氣和氫氣分別由兩個大容量的穩(wěn)壓裝置提供，并預(yù)先通過分子篩、硅膠等干燥和純化，以獲得穩(wěn)定的火焰。圖中氫氣2和空氣3由不同的管路引入燃燒頭的頂端，氫氣在空氣外圍燃燒，氫火焰直接與潔凈的石英玻璃5的表面接觸。從色譜柱1流出的樣品組份到達(dá)燃燒頭時，就在火焰與石英玻璃接觸區(qū)域產(chǎn)生很強(qiáng)的發(fā)射信號，這種信號經(jīng)過濾光片6后被光電倍增管和放大部分7接收、放大并記錄，達(dá)到定量分析的目的。另外，燃燒頭的底部由螺母4固定，松動螺母，可以調(diào)節(jié)燃燒頭的高度，以滿足測定氫火焰不同區(qū)域的要求。燃燒室內(nèi)襯的石英管8起保護(hù)作用。檢測器的溫度由兩上加熱電偶9提供，并由外接變壓器控制檢測器燃燒室里的水蒸汽等由清洗氣體10(高純氮)帶出，從而防止了火焰的淬滅。在檢測器本體和光電倍增管連接處繞有三圈通冷卻水管路以保護(hù)光電倍增管和降低放大噪聲。圖1中11為一個可以拿開的排氣蓋子，點(diǎn)火或更換石英管時可以拿開此蓋，但工作時必須蓋嚴(yán)。
以下結(jié)合附圖2，3-a，3-b對各主要部分作詳細(xì)描述1.本體圖2是檢測器本體的加工設(shè)計圖。本體由不銹鋼加工而成，外觀為圓柱型，高90厘米，外徑46厘米，本體中心帶有一個高75厘米，直徑28厘米的圓柱型燃燒室。本體側(cè)面帶有一個31厘米直徑的圓柱型孔以與光電倍增管連接。在本體的底部還帶有兩個裝熱電偶的直孔。
2.燃燒頭圖3-a是燃燒頭的示意圖。燃燒頭為不銹鋼管焊制而成，其中最中心的管子內(nèi)徑為0.5毫米，中間的管子內(nèi)徑為2.5毫米，最外邊的管子內(nèi)徑為6毫米。按本發(fā)明的要求，氫氣在空氣的外圍燃燒。而從色譜流出的樣品組份和載氣直接通入燃燒頭的頂端，在燃燒前不與空氣和氫氣混合，避免了由擴(kuò)散造成的色譜峰展寬和延遲現(xiàn)象。另外根據(jù)需要，空氣和氫氣的管路可以調(diào)換位置，即將空氣通入圖3-a中氫氣的管路，氫氣通入空氣的管路，亦即氫氣在空氣中燃燒。
3.石英管見圖3-b，石英管在本發(fā)明中起著關(guān)鍵作用。石英管的選擇標(biāo)準(zhǔn)是其內(nèi)徑要與燃燒頭匹配，高度要高出燃燒頭0.5-1厘米。在使用過程中，如發(fā)現(xiàn)儀器靈敏度明顯下降，可將石英管在王水中浸泡24小時或更換新管。
表1列出了本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的性能比較。通過比較，可以看出，這些不同主要有以下三點(diǎn)(1).從原理上講，新火焰光度檢測器由于使用了石英管，樣品測定的介質(zhì)發(fā)生了變化，獲得了比現(xiàn)有技術(shù)高兩個數(shù)量級以上的靈敏度。以測四丁基錫為例，原有技術(shù)的檢測限為0.1ng，而使用本發(fā)明則可達(dá)到0.3pg。
(2).由于改變了氫氣的燃燒方式和氫氣與空氣的比例，獲得了穩(wěn)定的火焰和良好的重復(fù)性。
(3).由于使用了清洗氣體，從根本上解決了火焰的淬滅問題。
表1.本發(fā)明與普通火焰光度檢測器性能比較<

在完成本發(fā)明的過程中，對新檢測器的各項指標(biāo)進(jìn)行了反復(fù)測試，一般而言，開機(jī)兩個小時后，重復(fù)進(jìn)樣的誤差在2-4%之間，完全符合色譜分析的要求，而且開機(jī)時間越長，儀器的穩(wěn)定性能越好。在使用了80ml/min的高純氮作為清洗氣體以后，在連續(xù)開機(jī)過程中，從未發(fā)現(xiàn)火焰淬滅現(xiàn)象。曾經(jīng)先后使用本檢測器測定了水體中的丁基錫化合物，汽油中的四乙基鉛，農(nóng)藥中的馬拉硫磷和敵敵畏等。結(jié)果表明，本檢測器對上述各類化合物均有較寬的線性范圍，其中丁基錫，馬拉硫磷和敵敵畏的線性范圍超過四個數(shù)量級，四乙基鉛的線性范圍超過5個數(shù)量級，檢測靈敏度也有不同程度的提高，其中四丁基錫和四乙基鉛的靈敏度提高100倍以上，馬拉硫磷和敵敵畏也有不同程度的提高。
權(quán)利要求
1.一種由金屬本體，燃燒室和光電倍增管等組成的氣相色譜火焰光度檢測器，其特征是采用了石英玻璃表面誘導(dǎo)的表面發(fā)射原理，燃燒室由用三根不同內(nèi)徑的不銹鋼管同心焊制而成的燃燒頭以及為表面發(fā)射提供潔凈石英表面的石英玻璃管等組成，該燃燒頭可以上下調(diào)動，燃燒室內(nèi)引入一惰性保護(hù)氣體。
2.按照權(quán)利要求1所述的檢測器，其特征是燃燒頭是由三根不同內(nèi)徑的不銹鋼柱同心焊制而成。其中最中心的管子內(nèi)徑為0.5毫米，中間的管子內(nèi)徑為2.5毫米，最外邊的管子內(nèi)徑為6毫米。
3.按照權(quán)利要求1、2所述的檢測器，其特征是燃燒頭的下端由不銹鋼本體所帶的螺母固定，松動螺母，燃燒頭可以上下調(diào)動，以測定火焰的不同部位。
4.按照權(quán)利要求1、2、3所述的檢測器，其特征是氫氣通入外圍，空氣通入中間，氫氣在空氣外圍燃燒，而樣品通入最里邊的管路。
5.按照權(quán)利要求1所述的檢測器，其特征是燃燒頭外套有一個7厘米長的石英玻璃管與燃燒頭匹配，為氫火焰提供潔凈的石英玻璃表面。
6.按照權(quán)利要求1所述的檢測器，其特征是燃燒室引入一惰性氣體(高純氮)，該氣體的引入克服了火焰的淬滅現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)分析測試儀器領(lǐng)域，涉及一種由石英玻璃表面誘導(dǎo)的表面發(fā)射氣相色譜火焰光度檢測器研制。檢測器由不銹鋼本體，燃燒室(包括燃燒頭和石英管)以及信號接收放大系統(tǒng)等三部分組成。操作時，氫氣在空氣外圍燃燒，樣品分子在氫火焰與石英管接觸區(qū)域產(chǎn)生很強(qiáng)的表面發(fā)射信號，經(jīng)過濾光片和光電倍增管接收后由記錄系統(tǒng)處理。本檢測器的特點(diǎn)是靈敏，穩(wěn)定和容易操作，并能夠廣泛地用于有機(jī)金屬化合物和含硫、磷類有機(jī)化合物如農(nóng)藥等的測定，特別適用于錫、鉛等有機(jī)金屬化合物的超痕量分析。
文檔編號G01N21/75GK1083213SQ9310863
公開日1994年3月2日 申請日期1993年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月16日
發(fā)明者江桂斌, 徐福正 申請人:單孝全