Пламенно-ионизационный детектор (ДИП или ПИД)

В основе ДИПа лежит зависимость электрической проводимости ионизированного газа от его состава. Сигналом детектора является изме­нение ионного тока, вызванное введением в детектор анализируемого вещества. Газ-носитель в смеси с анализируемой смесью и водородом подается в форсунку горелки, где происходит ионизация. Одновременно горелка выполняет функцию одного из электродов, а нержавеющая пла­стинка, свернутая в цилиндр, укрепленная на небольшом расстоянии над пламенем, образует второй — собирающий электрод.

Детектор представляет собой камеру (рис. 9), в которой поддер­живается водородное пламя, являющееся источником ионизации. В каме­ру вводятся необходимые для поддержания пламени водород и воздух: водород подается в детектор в смеси с газом-носителем через канал го­релки, а воздух - через другой канал и распределяется равномерно диф­фузором. Горелка является одним из электродов, она изолирована от корпуса детектора и соединена с источником стабилизированного напря­жения. Второй электрод, называемый коллектором, расположен над го­релкой. Во внешнюю цепь электрода детектора включен электрометр, измеряющий ток между электродами детектора.

Поскольку в пламени чистого водорода число ионов мало, сопротивление межэлек­тродного газового пространства очень велико и ток очень мал. Этот ток ионизации примесей, содержащихся в газе-носителе, водороде и воздухе, является постоянным фоновым током детектора. При внесении с газом-носителем из колонки анализируемых органических веществ число ионов в пламени резко увеличивается, сопротивление пламени падает и во внешней цепи детектора регистрируется соответствующее возрастание ионного тока.

В нижней части зоны пламени (у среза горелки) происходит тер­мическая деструкция органических молекул. Окисление продуктов дест­рукции сопровождается хемиионизацией, при которой энергия химиче­ской реакции окисления не распределяется в окружающей среде, нагре­вая ее, а направлена только на ионизацию:

CH* + O → СНО⁺ + e⁻

Основными носителями положительных зарядов в пламени явля­ются ионы гидроксония, которые образуются при взаимодействии ионов СНО⁺ с водой:

CHO⁺ + H₂O → H₃O⁺ + CO

Именно ионы гидроксония обусловливают электрическую прово­димость пламени. Однако примесь паров воды в газах, питающих детек­тор, снижает чувствительность ДИПа к органическим веществам. Такой эффект связан с уменьшением температуры пламени вследствие увели­чения теплоемкости газа. Кроме того, в присутствии паров воды в пламе­ни образуются малоподвижные гидратированные ионы гидроксония Н₃О⁺∙Н₂О и Н₃О⁺∙2Н₂О, из которых не все достигают коллекторного электрода.