Детектор электронного захвата

ДЭЗ является наиболее часто используемым селективным газохроматографическим детектором. ДЭЗ применяется для определения соединений, обладающих большим сродством к электронам. Эти вещества захватывают свободные тепловые электроны в камере с радиоактивным источником с образованием стабильных ионов.

Система детектирования по захвату электронов включает: ионизационную камеру (ячейку детектора) и источник поляризующего напряжения (блок питания). В ячейке детектора газ-носитель под воздействием β-излучения источника ⁶³Ni ионизируется с образованием положительных ионов и свободных электронов. Условия электронного питания детектора таковы, что процесс ионизации частично обратим за счет протекания ион-электоронной рекомбинации.

При появлении в детекторе молекул анализируемого вещества, обладающего сродством к электрону, происходит захват электронов веществом с образованием отрицательных ионов. Подвижность массивных отрицательных ионов меньше подвижности электронов, что приводит в ДЭЗ к замене электорон-ионной рекомбинации на ион-ионную.

Скорость образования заряженных частиц определяется величиной равной сумме скоростей процессов рекомбинации и сбора зарядов на электродах детектора. Последняя величина определяет ток, регистрируемый во внешней цепи детектора электрометром. При постоянном напряжении питания детектора ток, протекающий через него, в результате захвата электронов электроноакцепторными веществами снижается, так как скорость рекомбинации возрастает. Чувствительность ДЭЗ определяется эффективностью захвата электрона и зависит от: природы анализируемого вещества и газа-носителя, условия электрического и газового питания, чистоты газа, температуры детектора. При захвате электрона нейтральной молекулой с образованием отрицательного иона потенциальная энергия частицы уменьшается. Разность энергий нейтральной молекулы и соответствующего ей отрицательного иона называется сродством к электрону, а вещества, молекулы которых способны захватывать электроны - электроноакцепторами. Вероятность захвата электрона молекулой зависит от энергии электрона и природы молекулы.

Использование в качестве газа-носителя азота и аргона более предпочтительно. Природа газа-носителя влияет на чувствительность детектирования.

Захват возрастает с увеличением энергии электронов и в детекторах с малой активностью источника детектирование таких веществ может не происходить.

В ионизационных детекторах в любой момент времени сумма скоростей образования, рекомбинации и сбора заряженных частиц равна нулю. Если ток через детектор искусственно поддерживать постоянным, то при постоянной скорости образования заряженных частиц скорость их рекомбинации неизбежно будет постоянной. Захват электронов электроноакцепторным веществом с образованием малоподвижных отрицательных ионов приводит к уменьшению электропроводности детектора (увеличению сопротивления) и поддержание тока детектора постоянным возможно лишь при соответствующем росте напряжения электрического поля, препятствующем увеличению скорости рекомбинации. В соответствии с принципом работы этот детектор получил название детектора постоянной скорости рекомбинации (ДПР).

Оба варианта детектора (ДЭЗ и ДПР) имеют общий механизм образования сигнала, при этом в классическом ДЭЗ фиксируется уменьшение тока при постоянном напряжении питания, а в ДПР - при постоянной величине тока через детектор измеряется увеличение напряжения на нем. Преимущества ДПР:
1) При детектировании в режиме постоянного напряжения питания (ДЭЗ) с увеличением концентрации анализируемого вещества уменьшается ток и уменьшается чувствительность.
2) Гораздо меньшая восприимчивость показаний ДПР к изменению параметров его режима: температуры, давлению, скорости и состава газа-носителя.