Принципы ионизационного детектирования

Ионизационные методы детектирования наиболее универсальны, с высокой чувствительностью, используются для определения малых ко­личеств анализируемых веществ, пригодны для использования как с капил­лярными, так и насадочными колонками.

В основе этих методов лежит зависимость электрической ионизи­рованной газовой среды от ее состава. Сигналом ионизационных детек­торов является изменение силы тока, вызванное введением в детектор анализируемого вещества.

Ионный ток возникает в детекторе под действием какого-либо ис­точника ионизации (радиоактивного изотопа, пламени, разряда, фотоионизании, электронной и ионной эмиссии) и электрического поля (разно­сти потенциалов) между электродами детектора.

Следует отметить, что ток в детекторе складывается как из тока ионов, так и электронов. Роль каждого из них в общем токе зависит от типа детектора.

В любой момент времени в детекторе достигается равновесие, ха­рактеризующиеся тем, что скорость образования заряженных частиц рав­на сумме скоростей рекомбинации и сбора заряженных частиц на элек­тродах детектора. Скорость сбора определяет ток детектора.

В ионизаци­онных детекторах создаются такие условия, при которых либо плотность (концентрация) заряженных частиц, либо скорость переноса их в элек­трическом поле зависит от состава газа.

На рис. 7 приведена вольт-амперная характеристика ионизационных детекторов.

В 1-ой зоне напряженность электрического поля невелика, время пробега ионами до собирающего электрода сравнительно невелико и многие из них успевают рекомбинировать.

Следующая зона — участок насыщения (II зона), для которого ха­рактерно отсутствие рекомбинации и полный сбор всех образующихся заряженных частиц. В этом случае ионный ток определяется только ско­ростью образования зарядов. Сигналом детекторов, работающих на этом участке вольт-амперной характеристики, является увеличение тока, вы­званное значительным возрастанием скорости образования заряженных частиц вследствие ионизации анализируемых компонентов, поступающих в детектор. При этом ионизация газа-носителя должна отсутствовать и уровень фонового тока должен быть минималь­ным. Представителями этого типа детекторов является ДИП, термоион­ный (ДТИ), пламенно-фотометрический детектор (ПФД) и др.

Последний участок (III зона)при введении в детектор анализи­руемых веществ характеризуется высокой напряженностью поля за счет размножения зарядов (вторичной ионизации). В этой области работают аргоновые и гелиевые ионизационные детекторы.