Вольтамперная характеристика ионизационных детекторов

В основе ионизационных методов детектирования лежит зависимость электрич. проводимости ионизир. газовой среды от ее состава. Сигналом ионизационных детекторов является изменение ионного тока, вызванное введением в детектор анализируемого вещества.

Ионный ток возникает в детекторе под действием источ-ника ионизации и электрич. поля между электродами детектора. В любой момент времени в детекторе достигается равновесие, характериз-ся тем, что скорость образ-ия заряж. частиц равна сумме скоростей рекомбинации и сбора заряженных частиц на электродах детектора. В иониз-х детекторах создаются условия, при которых либо плотность заряженных частиц, либо скорость переноса их в электрическое поле зависит от состава газа.

Зависимость силы тока I в газовой среде от напряжения между электродами U, так называемая вольтамперная характеристика, в общем случае состоит из трех различных участков, каждый из которых может использоваться для различных способов детектирования.

На участке I (слабое поле) реализуется режим неполного сбора заряженных частиц, и значительная часть их успевает рекомбинировать. При постоянной скорости образования и рекомбинации заряженных частиц в детекторе, работающем на этом участке характеристики, и постоянном напряжении на электродах ток детектора определяется скоростью переноса заряженных частиц в направлении поля.

Скорость зарядов в направлении поля характеризуется подвижностью, которая численно равна скорости, приобретаемой зарядом в поле напряженностью 1 В/см. Подвижность пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна массе частиц.

I — участок неполного сбора заряженных частиц; II— участок насыщения; III — участок вторичной ионизации.

Если введение анализируемого вещества вызывает увеличение рекомбинаций или существенное уменьшение подвижности, ток детектора падает, и это уменьшение тока регистрируется на хроматограмме как пик данного вещества.

Для участка насыщения II характерны отсутствие реком-бинаций и полный сбор всех образовавшихся зарядов. В этом случае ионный ток опред-ся только скоростью образ-я зарядов. Сигналом детекторов, работающ. на участке II, является увеличение тока, вызванное значительным возрастанием скорости образования заряж. частиц вследствие ионизации анализир-х компонентов, поступающих в детектор.

На участке III при высокой напряженности поля насыщение возрастает за счет размножения зарядов при введении в детектор анализируемых вещ-в. В этой области работают аргоновый и гелиевый ионизационные детекторы. При ионизации газа-носителя обеспечивается постоянная скорость образования зарядов. Освободившиеся электроны малых энергий разгоняются сильным полем и при соударениях с атомами газа-носителя сообщают им энергию, переводящую их в возбужденное состояние. Полный сбор электронов и ионов, возникающих в результате первичной ионизации газа-носителя, создает фоновый ток детектора.