Детектор электронного захвата
Детектор электронного захвата ( ДЗЭ ) — это устройство для обнаружения атомов и молекул в газе посредством присоединения электронов посредством ионизации с электронным захватом . Устройство было изобретено в 1957 году Джеймсом Лавлоком. [1] [2] [3] [4] и используется в газовой хроматографии для обнаружения следовых количеств химических соединений в образце. [5] [6] [7]
Детектор газового хроматографа
[ редактировать ]
Детектор захвата электронов используется для обнаружения компонентов, поглощающих электроны (высокая электроотрицательность ), таких как галогенированные соединения, в выходном потоке газового хроматографа . В ЭЗД используется излучатель радиоактивных бета-частиц (электронов) в сочетании с так называемым подпиточным газом, проходящим через камеру детектора. Эмиттер электронов обычно состоит из металлической фольги, содержащей 10 милликюри (370 М Бк ) радионуклида . 63
В
. Обычно в качестве подпиточного газа используется азот , поскольку он обладает низкой энергией возбуждения, поэтому из молекулы азота легко оторвать электрон. Электроны, испускаемые эмиттером электронов, сталкиваются с молекулами подпиточного газа, в результате чего образуется гораздо больше свободных электронов. Электроны ускоряются к положительно заряженному аноду , создавая ток . всегда присутствует фоновый сигнал Поэтому на хроматограмме . Когда образец переносится в детектор газом- носителем , молекулы аналита, поглощающие электроны, захватывают электроны и тем самым уменьшают ток между анодом коллектора и катодом . В широком диапазоне концентраций скорость захвата электронов пропорциональна концентрации аналита. Детекторы ЭЗД особенно чувствительны к галогенам , металлоорганическим соединениям , нитрилам и нитросоединениям .
Механизм реагирования
[ редактировать ]Не сразу понятно, почему захват электронов электроотрицательными аналитами уменьшает ток, текущий между анодом и катодом: молекулярные отрицательные ионы аналита несут тот же заряд, что и захваченные электроны. Ключом к пониманию того, почему ток уменьшается, является вопрос, куда могут идти заряженные объекты, кроме того, что они собираются на аноде и катоде. Ответом является рекомбинация отрицательных ионов или электронов с положительными ионами подпиточного газа до того, как эти заряженные объекты смогут быть собраны на аноде и катоде соответственно. Отрицательные и положительные ионы рекомбинируют гораздо быстрее, чем электроны и положительные ионы; именно эта более быстрая нейтрализация является причиной наблюдаемого уменьшения тока. Исследование уравнения баланса скоростей с учетом всех рассмотренных механизмов образования и потери заряда показывает, что ток, собираемый, когда детектор захвата электронов насыщен аналитом, не равен нулю: это половина тока, собираемого при отсутствии аналита. Для лабораторных хроматографистов этот теоретический результат является хорошо известным экспериментальным наблюдением. [8]
Чувствительность
[ редактировать ]В зависимости от аналита ДЭЗ может быть в 10–1000 раз более чувствительным, чем пламенно-ионизационный детектор (ПИД), и в миллион раз более чувствительным, чем детектор по теплопроводности (ТПД). ECD имеет ограниченный [ нужны разъяснения ] динамический диапазон и находит наибольшее применение при анализе галогенированных соединений. [9] Предел обнаружения детекторов захвата электронов составляет 5 фемтограмм в секунду (фг/с), а детектор обычно имеет линейный диапазон, кратный 10 000. [ нужна ссылка ] Это позволило обнаружить галогенированные соединения, такие как пестициды и ХФУ , даже на уровне всего лишь одной части на триллион ( ppt ), что произвело революцию в нашем понимании атмосферы и загрязнителей.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пирс, Фред (15 февраля 2017 г.). «Ретроспектива: Как случайно спасти планету» . Новый учёный (3113).
- ^ «Каталог библиотек и архивов EC/1974/16: Лавлок, Джеймс Эфраим» . Лондон: Королевское общество . Архивировано из оригинала 10 апреля 2014 г.
- ^ Лавлок, Дж. Э. (1958). «Чувствительный детектор для газовой хроматографии». Журнал хроматографии А. 1 : 35–46. дои : 10.1016/S0021-9673(00)93398-3 .
- ^ Лавлок, Дж. Э. (1974). «Детектор электронного захвата». Журнал хроматографии А. 99 : 3–12. дои : 10.1016/S0021-9673(00)90840-9 .
- ^ Крейчи, М.; Дресслер, М. (1970). «Селективные детекторы в газовой хроматографии». Хроматографические обзоры . 13 :1–59. дои : 10.1016/0009-5907(70)80005-9 .
- ^ Пелиццари, ЭД (1974). «Обнаружение электронного захвата в газовой хроматографии». Журнал хроматографии А. 98 (2): 323–361. дои : 10.1016/S0021-9673(00)92077-6 .
- ^ Лавлок, Дж. Э.; Мэггс, Р.Дж.; Уэйд, Р.Дж. (1973). «Галогенированные углеводороды в Атлантике и над ней». Природа . 241 (5386): 194. Бибкод : 1973Natur.241..194L . дои : 10.1038/241194a0 . S2CID 4222603 .
- ^ Сигел, М.В., и Маккеун, М.К., Ионы и электроны в детекторе электронного захвата: Количественное обнаружение с помощью масс-спектрометрии атмосферного давления. Дж. Хроматогр. 122 397 (1976).
- ^ Различный. «Консультативное заключение» . Инновационная технология: Газохроматографический полевой анализ . Комитет по обзору технологий NEWMOA. Архивировано из оригинала 9 августа 2011 г. Проверено 21 апреля 2011 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
