9.2. Чувствительность детектора. Предел обнаружения

Чувствительностью детектора обычно называют отношение величины выходного сигнала детектора к входному сигналу, который определяется количеством вещества, поступающего в детектор вместе с газом-носителем.

Другими словами – чувствительность детектора определяется как коэффициент преобразования детектором величины изменения физико-химического свойства чистого газа-носителя к такому же физико-химическому свойству бинарной смеси компонент – газ-носитель в регистрируемый сигнал.

На рис. 31 представлена зависимость величины сигнала детектора Е от количества введенного в него вещества Q.

Рис. 31. К расчету чувствительности детектора

В этих координатах чувствительность детектора А_с выражается следующим образом:

. (54)

На практике значения величины чувствительности детектора могут быть определены на основании значений параметров процесса разделения и полученных результатов.

Сигнал детектора, а следовательно, и его чувствительность можно увеличить с помощью электронной схемы. Следовательно, чувствительность детектора не является исчерпывающей характеристикой для оценки того минимального количества вещества, которое детектор может надежно регистрировать с хорошей воспроизводимостью, причем, увеличение чувствительности не всегда приводит к снижению этого минимального количества вещества.

Поэтому вводится еще одна величина, характеризующая чувствительность детектора, которая обычно называется порогом чувствительности, пределом детектирования или минимально детектируемым количеством. При этом исходят из того, что порогом чувствительности Q_min называется такое количество определяемого вещества в газе-носителе, которое обуславливает появление сигнала, равного удвоенной величине шумов.

E_min = 2. (58)

Таким образом, на практике минимальным сигналом Е_min считается сигнал, амплитуда которого вдвое превышает уровень шумов “ “, фиксируемых регистратором (рис. 32).

Концентрация анализируемого вещества, вызывающая этот сигнал, для концентрационного детектора определяется соотношением:

. (59)

Для потокового детектора минимально определяемое количество вещества определяется соотношением:

. (60)

Учитывая, что

I_min = C_min F, (61)

где F скорость потока газа-носителя; получаем выражение для расчета минимально определяемой потоковым детектором концентрации:

. (62)

Величина С_min также называется порогом чувствительности и позволяет оценить предельные возможности детектора.

Рис. 32. Определение величины минимального

сигнала детектора

Таким образом, следует различить понятия чувствительность и порог чувствительности. Чувствительность характеризуется наклоном зависимости: сигнал детектора – концентрация вещества, а порог чувствительности – величиной отрезка на оси абсцисс, соответствующего точке пересечения градуировки с ординатой, равной удвоенному уровню шума (2) (рис. 33).

Далее необходимо учитывать, что порог чувствительности детектора соответствует концентрации вещества в газе-носителе, создаваемой в детекторе, а не концентрации анализируемых веществ в пробе при введении в хроматографическую колонку. Учитывая процесс размывания пробы в ходе разделения, для анализа следует брать вещества в концентрациях, в 510 раз превышающих порог чувствительности детектора.

Рис. 33. Сопоставление характеристик чувствительности и порога чувствительности детекторов