一种氢火焰离子化检测器及其工作方法
一种氢火焰离子化检测器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氢火焰离子化检测器及其工作方法，属于检测设备的技术领域。
【背景技术】
[0002]氢火焰离子化检测器(FID)，是典型的破坏性、质量型检测器；以氢气和空气燃烧生成的火焰为激发源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场定向作用下，形成离子流，微弱的离子流(10—12?10—8A)经过高阻抗(106?10ηΩ )放大器放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可根据信号大小对有机物进行定量分析。其主要特点是几乎对所有的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物(碳数2 3)的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机同系物(碳数2 3)的相对响应值也几乎相等。
[0003]现有技术中的FID电离室设置有金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴;喷嘴上有环状金属圈(极化极，又称发射极)，上端有一金属圆筒(收集极)。两者间加90?300V的直流电压，形成电离电场，从而加速电离的离子。收集极捕集的离子流经高阻抗放大器后产生信号，并送至数据采集系统;燃气、助燃气和色谱柱由底座引入。
[0004]火焰离子化检测器(FID)主要由电离室和检测电路组成。FID性能主要由被分析物质的电离和收集效率决定，前者主要与氢气/空气比有关，后者与FID结构，如喷嘴内径、收集极、极化极的形状和位置、极化电压等有关。传统FID结构方案中存在如下问题:1.为加极化电压，极化极须与地电气绝缘，即极化极采用金属导电材质，喷嘴采用绝缘材质，然后将极化极与喷嘴结合。目前喷嘴多采用陶瓷或石英，极化极和喷嘴多采用钎焊结合，因零件小工艺多导致加工难度较高。2.极化极采用金属材质，多为圆形，要求和喷嘴在同一平面(极化极低于喷嘴灵敏度下降，反之噪声增大)，批量一致性较差。3.FID有两条引出线，增加了结构复杂度和维护成本。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种氢火焰离子化检测器。
[0006]本发明还提供一种上述氢火焰离子化检测器的工作方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]—种氢火焰离子化检测器，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路;收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接;所述导电喷嘴为地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极信号引出线中，同时将传统的极化极和喷嘴合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
[0009]优选的，所述导电喷嘴为导电金属材质。导电喷嘴采用金属材质制作，方便采用精密加工，解决了喷嘴与极化极加工工艺要求高的问题，便于批量生产，提高了生产效率和降低了生产成本。
[0010]进一步优选的，所述导电喷嘴为不锈钢材质或者镍合金材质。
[0011]—种上述氢火焰离子化检测器的工作方法，包括步骤如下，色谱柱流出的气体先与尾吹气(通常为氮气)和氢气混合，再与助燃气(空气)混合后，在导电喷嘴出口处被点火丝点燃，形成氢火焰;利用火焰热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴保持地电位，收集极为低电位，极化极和收集极之间加极化电压后形成静电场E(电场方向如图3所示)，带电粒子在电场E作用下定向移动形成微电流，检测电路将微电流转换成电压信号并放大后输出。
[0012]该发明的有益之处是:
[0013]1、本发明所述氢火焰离子化检测器，将传统的喷嘴与极化极合二为一，喷嘴对地无绝缘要求，避免了绝缘材料随温度升高性能下降的风险，喷嘴孔径可直接加工，也可采用商品化的不锈钢管代替，加工工艺简单成熟，提高批量一致性，灵活方便，同时简化了生产工艺，简化设计；
[0014]2、本发明所述氢火焰离子化检测器，只有一根信号引出线，减少FID外部接口，体积减小，结构简单，生产工艺要求低，节约生产成本。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术中的氢火焰离子化检测器的结构示意图；
[0016]图2为现有技术中的氢火焰离子化检测器中喷嘴的结构示意图；
[0017]图3为本发明所述氢火焰离子化检测器的结构示意图；
[0018]其中，1、收集极;2、极化极;3、导电喷嘴;4、色谱柱;5、尾吹气管;6、氢气管;7、空气管;8、极化电源;9、点火丝;10、热电偶；11、检测电路;12、外罩;13、绝缘喷嘴。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0020]实施例1
[0021]如图1和3所示。
[0022]—种氢火焰离子化检测器，包括外罩12、色谱柱4、收集极1、极化极2、导电喷嘴3和检测电路11;收集极1串联极化电源8后与检测电路11连接，收集极1与极化电源8的负极连接;所述导电喷嘴为3地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极1信号引出线中，同时将传统的极化极2和绝缘喷嘴13合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
[0023]实施例2
[0024]如实施例1所示的氢火焰离子化检测器，其区别在于，所述导电喷嘴3为不锈钢材质。导电喷嘴3采用不锈钢材质制作，方便采用精密加工，解决了绝缘喷嘴13与极化极2加工工艺要求高的问题，便于批量生产，提高了生产效率和生产成本。
[0025]实施例3
[0026]—种如实施例1-2所述氢火焰离子化检测器的工作方法，包括步骤如下，色谱柱4流出的气体先与尾吹气(氮气)和氢气混合，再与助燃气(空气)混合后，在导电喷嘴3的出口处被点火丝9点燃，形成氢火焰;利用火焰的热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴3保持地电位，收集极1为低电位，极化极2和收集极1之间加极化电压后形成静电场E(方向如图3所示)，带电粒子在电场E的作用下定向移动形成微电流，检测电路11将微电流放大并转换成电压信号输出。
【主权项】
1.一种氢火焰离子化检测器，其特征在于，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路;收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接;所述导电喷嘴为地电位。2.根据权利要求1所述的氢火焰离子化检测器，其特征在于，所述导电喷嘴为导电金属材质。3.根据权利要求2所述的氢火焰离子化检测器，其特征在于，所述导电喷嘴为不锈钢材质或者镍合金材质。4.根据权利要求1-3任意一项所述氢火焰离子化检测器的工作方法，其特征在于，包括步骤如下，色谱柱流出的气体先与尾吹气和氢气混合，再与助燃气混合后，在导电喷嘴的出口处被点火丝点燃，形成氢火焰;利用火焰的热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴保持地电位，收集极为低电位，极化极和收集极之间加极化电压后形成静电场E，带电粒子在电场E的作用下定向移动形成微电流，检测电路将微电流放大并转换成电压信号输出。
【专利摘要】本发明涉及一种氢火焰离子化检测器及其工作方法。所述氢火焰离子化检测器，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路；收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接；所述导电喷嘴为地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极信号引出线中，同时将传统的极化极和喷嘴合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
【IPC分类】G01N30/68
【公开号】CN105486784
【申请号】CN201610049742
【发明人】马海斌, 王林同, 张运臣, 张彭
【申请人】潍坊学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月25日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氢火焰离子化检测器及其工作方法，属于检测设备的技术领域。
【背景技术】
[0002]氢火焰离子化检测器(FID)，是典型的破坏性、质量型检测器；以氢气和空气燃烧生成的火焰为激发源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场定向作用下，形成离子流，微弱的离子流(10—12?10—8A)经过高阻抗(106?10ηΩ )放大器放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可根据信号大小对有机物进行定量分析。其主要特点是几乎对所有的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物(碳数2 3)的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机同系物(碳数2 3)的相对响应值也几乎相等。
[0003]现有技术中的FID电离室设置有金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴;喷嘴上有环状金属圈(极化极，又称发射极)，上端有一金属圆筒(收集极)。两者间加90?300V的直流电压，形成电离电场，从而加速电离的离子。收集极捕集的离子流经高阻抗放大器后产生信号，并送至数据采集系统;燃气、助燃气和色谱柱由底座引入。
[0004]火焰离子化检测器(FID)主要由电离室和检测电路组成。FID性能主要由被分析物质的电离和收集效率决定，前者主要与氢气/空气比有关，后者与FID结构，如喷嘴内径、收集极、极化极的形状和位置、极化电压等有关。传统FID结构方案中存在如下问题:1.为加极化电压，极化极须与地电气绝缘，即极化极采用金属导电材质，喷嘴采用绝缘材质，然后将极化极与喷嘴结合。目前喷嘴多采用陶瓷或石英，极化极和喷嘴多采用钎焊结合，因零件小工艺多导致加工难度较高。2.极化极采用金属材质，多为圆形，要求和喷嘴在同一平面(极化极低于喷嘴灵敏度下降，反之噪声增大)，批量一致性较差。3.FID有两条引出线，增加了结构复杂度和维护成本。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种氢火焰离子化检测器。
[0006]本发明还提供一种上述氢火焰离子化检测器的工作方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]—种氢火焰离子化检测器，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路;收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接;所述导电喷嘴为地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极信号引出线中，同时将传统的极化极和喷嘴合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
[0009]优选的，所述导电喷嘴为导电金属材质。导电喷嘴采用金属材质制作，方便采用精密加工，解决了喷嘴与极化极加工工艺要求高的问题，便于批量生产，提高了生产效率和降低了生产成本。
[0010]进一步优选的，所述导电喷嘴为不锈钢材质或者镍合金材质。
[0011]—种上述氢火焰离子化检测器的工作方法，包括步骤如下，色谱柱流出的气体先与尾吹气(通常为氮气)和氢气混合，再与助燃气(空气)混合后，在导电喷嘴出口处被点火丝点燃，形成氢火焰;利用火焰热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴保持地电位，收集极为低电位，极化极和收集极之间加极化电压后形成静电场E(电场方向如图3所示)，带电粒子在电场E作用下定向移动形成微电流，检测电路将微电流转换成电压信号并放大后输出。
[0012]该发明的有益之处是:
[0013]1、本发明所述氢火焰离子化检测器，将传统的喷嘴与极化极合二为一，喷嘴对地无绝缘要求，避免了绝缘材料随温度升高性能下降的风险，喷嘴孔径可直接加工，也可采用商品化的不锈钢管代替，加工工艺简单成熟，提高批量一致性，灵活方便，同时简化了生产工艺，简化设计；
[0014]2、本发明所述氢火焰离子化检测器，只有一根信号引出线，减少FID外部接口，体积减小，结构简单，生产工艺要求低，节约生产成本。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术中的氢火焰离子化检测器的结构示意图；
[0016]图2为现有技术中的氢火焰离子化检测器中喷嘴的结构示意图；
[0017]图3为本发明所述氢火焰离子化检测器的结构示意图；
[0018]其中，1、收集极;2、极化极;3、导电喷嘴;4、色谱柱;5、尾吹气管;6、氢气管;7、空气管;8、极化电源;9、点火丝;10、热电偶；11、检测电路;12、外罩;13、绝缘喷嘴。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0020]实施例1
[0021]如图1和3所示。
[0022]—种氢火焰离子化检测器，包括外罩12、色谱柱4、收集极1、极化极2、导电喷嘴3和检测电路11;收集极1串联极化电源8后与检测电路11连接，收集极1与极化电源8的负极连接;所述导电喷嘴为3地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极1信号引出线中，同时将传统的极化极2和绝缘喷嘴13合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
[0023]实施例2
[0024]如实施例1所示的氢火焰离子化检测器，其区别在于，所述导电喷嘴3为不锈钢材质。导电喷嘴3采用不锈钢材质制作，方便采用精密加工，解决了绝缘喷嘴13与极化极2加工工艺要求高的问题，便于批量生产，提高了生产效率和生产成本。
[0025]实施例3
[0026]—种如实施例1-2所述氢火焰离子化检测器的工作方法，包括步骤如下，色谱柱4流出的气体先与尾吹气(氮气)和氢气混合，再与助燃气(空气)混合后，在导电喷嘴3的出口处被点火丝9点燃，形成氢火焰;利用火焰的热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴3保持地电位，收集极1为低电位，极化极2和收集极1之间加极化电压后形成静电场E(方向如图3所示)，带电粒子在电场E的作用下定向移动形成微电流，检测电路11将微电流放大并转换成电压信号输出。
【主权项】
1.一种氢火焰离子化检测器，其特征在于，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路;收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接;所述导电喷嘴为地电位。2.根据权利要求1所述的氢火焰离子化检测器，其特征在于，所述导电喷嘴为导电金属材质。3.根据权利要求2所述的氢火焰离子化检测器，其特征在于，所述导电喷嘴为不锈钢材质或者镍合金材质。4.根据权利要求1-3任意一项所述氢火焰离子化检测器的工作方法，其特征在于，包括步骤如下，色谱柱流出的气体先与尾吹气和氢气混合，再与助燃气混合后，在导电喷嘴的出口处被点火丝点燃，形成氢火焰;利用火焰的热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子;导电喷嘴保持地电位，收集极为低电位，极化极和收集极之间加极化电压后形成静电场E，带电粒子在电场E的作用下定向移动形成微电流，检测电路将微电流放大并转换成电压信号输出。
【专利摘要】本发明涉及一种氢火焰离子化检测器及其工作方法。所述氢火焰离子化检测器，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路；收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接；所述导电喷嘴为地电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极信号引出线中，同时将传统的极化极和喷嘴合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂度和生产工艺。
【IPC分类】G01N30/68
【公开号】CN105486784
【申请号】CN201610049742
【发明人】马海斌, 王林同, 张运臣, 张彭
【申请人】潍坊学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月25日
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