34. Пламенно-фотометрический детектор.
П
ламеино-фотометрический
детектор(ДПФ)
Принцип действия детектора основан на возбуждении анализируемых соединений в обогащенном по водороду пламени. При возвращении возбужденных молекул в основное состояние возникает эмиссия света на определенной длине волны, характерной для данного соединения. Интенсивность характеристической длины волны является количественной мерой испускающего ее соединения. Эмиссия света регистрируется фотоумножителем, который выдает сигнал в виде хроматографического пика. Основное применение ДПФ нашел для анализа серосодержащих органических и неорганических соединений. ДПФ достаточно чувствителен и селективен также к галогенам, азоту, бору, таким металлам, как олово, хром, селен и германий. ДПФ был использован для анализа алифатических вторичных аминов и их производных. Такие соединения, как СО, СО2, N204, S02, N2F4, HF, CS2, H2S, которые практически не определяются с помощью пламенно-ионизационного детектора анализируются на ДПФ с высокой чувствительностью.
Пламя в ДПФ выполняет три функции: в горячей зоне пламени исходные соединения, содержащие серу, разлагаются; из продуктов разложения прямо или косвенно выделяются атомы серы; в более холодной зоне пламени образуются возбужденные молекулы серы S2*.
Основными узлами детектора являются водородная горелка. В корпус (1) ДПФ подается газ-носитель из хроматографической колонки, водород и воздух. В детекторе предусмотрены спираль для поджига пламени и светонепроницаемая крышка (3). Эмиссия пламени через кварцевую трубку (2), тепловой фильтр (4)и оптический фильтр (5)попадает на фотоумножитель (6) и далее сигнал передается на регистрирующее устройство. Для анализа соединений, содержащих Р и S, пригодны оптические фильтры, пропускающие максимальную длину волны 526 и 394 нм, соответственно. Иногда используют двухканальные детекторы, на которых при наличии одного пламени можно одновременно регистрировать Р и S, применяя два разных оптических фильтра и два фотоумножителя.
Зависимость сигнала (I) ДПФ от массы попадающего в детектор содержащего серу анализируемого вещества (т) нелинейна и выражается уравнением:
где К и п – постоянные для выбранных экспериментальных условий.
В большинстве случаев значения п равны 1,5–2. Линейный динамический диапазон для ДПФ обычно составляет 102. Предел обнаружения для соединений, содержащих фосфор, обычно составляет около 1∙10-12г фосфора. Предел обнаружения галогенсодержащих соединений составляет 1∙10-11 моль.
Чувствительность ДПФ зависит от интенсивности эмиссии света, связанной с хемилюминесценцйей. Интенсивность эмиссии увеличивается с уменьшением температуры пламени и увеличением расхода водорода в диффузном пламени. Температура пламени уменьшается с относительным уменьшением массы горючих газов и увеличением теплопроводности газа-носителя (Н2 или Не по сравнению с N2). Если расход горючих газов уменьшается, фоновый ток и уровень шумов ДПФ также уменьшаются, при этом отношение сигнала к шуму становится больше. Предполагают, что показания ДПФ пропорциональны концентрации Н2 в третьей степени. По этой причине обычно работают при высоких концентрациях Н2 и точном контроле расхода. Максимальная концентрация Н2 лимитируется нестабильностью пламени, которое может погаснуть при выходе пиков растворителя или основных компонентов. При использовании Н2 в качестве газа-носителя для капиллярных колонок важно поддерживать поток постоянным с целью проведения количественных измерений с малой погрешностью. Предпочтителен в качестве газа-носителя Не по сравнению с Н2.