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什么是电子捕获检测器(ECD)

文章出处:威尼斯人app 人气:发表时间:2020-08-13 03:31

  在1961年问世,它与FID、色谱程序升温分析称为色谱仪发展中三大突破;

  最小检测量可达10_13克(Y -666),对四氯化碳和正己烷灵敏度的比为4x10s倍;

  它主要用于分析测定卤化物、含磷(硫)化合物以及过氧化物、硝基化合物、金属有机物、金 属螯合物、留族化合物、多环芳烃和共轭羟基化合物等电负性物质。另外也能分析1PPM氧气

  采用化学转化方法,使其具有强电负性的衍生物而扩大电子捕获检测器使用范围;

  已成为目前在食品检验、动(植物)体中的农药残毒量和环境检测(水、土壤、大气污 染等)领域中应用最多的一个检测器之一。

  自从ECD问世以来,人们不断地改进和完善它,使其结构和性能更加理想。几十年来,最实用 的两大进展是用63N1放射源代替了 3H放射源和用固定基流脉冲调制电压供电代替了其它供电方 法。采用63Ni源主要优点是可使检测器温度在350?400。C下工作,从而降低了操作过程中的污染问 题,提高了检测限。采用固定基流脉冲调制电压供电,使线,并增加了检测器的稳定性。

  是放射性离子化检测器的一种,它是利用放射性同位素,在衰变过程中放射的具有一定能 量的F粒子作为电离源,当只有纯载其分子通过离子源时,在F粒子的轰击下,电离成正离子和自 由电子,在所施电场的作用下离子和电子都将做定向移动,因为电子移动的速度比正离子快得多, 所以正离子和电子的复合机率很小,只要条件一定就形成了一定的离子流(基流),当载气带有微 量的电负性组分进入离子室时,亲电子的组分,大量捕获电子形成负离子或带电负分子。因为负 离子(分子)的移动速度和正离子差不多,正负离子的复合机率比正离子和电子的复合几率高105 ~ 108倍,因而基流明显下降,这样就伩器就输出了一个负极性的电信号,因此和FID相反,通过 ECD被测组分输出,在数据处理上出负峰。

  电负性物质在离子室中,捕获电子被离解的类型有四种以上。但实践表明:主要电离形式是离 解和非离解型两种。在离解反应中,当一个多原子分子AB进入离子室时,样品的分子AB与一个电 子反应,离解成一个游离基和一个负离子,例如:脂肪烃的CL、Br、I化合物就属离解型; 在非离解式反应中,样品AB与一个电子反应,生成一个带负电的分子,如芳烃和多芳烃的羟基、F、 CH3、、ON、0C^等的衍生物就属于非离解类型;离解型在大多数情况下都要吸收一定的能量,电 子吸收截面将随温度而增加,因此,离解型在温度较高时,有利于提高灵敏度。而非离解型则释 放出能量,电子吸收截面将随检测器的温度升高而减小。因此较低的温度有利于提高灵敏度。另 夕卜,从理论上讲,氧气对电子有强的捕获能力,氧气的存在,将干扰ECD的工作,然而有人发现, 被氧气污染的载气,能提高ECD对卤化烃的灵敏度;在载气N2中掺入N2O也会获得相似结果。若 在N2中掺入百万之几的N2O时,ECD还对甲烷、乙烷、苯、乙醇和匸等产生较大响。ECD的工作 机理十分复杂,这是因为在ECD分析过程中:

  杂质的形式太多,含量也不同,在各种情况下又是变化的,这些杂质在ECD信息中所占比 重尚不清楚;

  正离子由于空间电荷扩散而损失的速率,以及这些正离子在ECD电流中所占的比例也不十 分清楚;

  对于特定的池体结构对各种池反应现象的影响,以及改变池结构所引起的附加变化程度,还 有待于实践总结。

  鉴于以上原因,有时同一台伩器分析的结果也常出现差别,所以人们常称ECD是最容易引起误会

  的一种检测器。实践证明:在操作ECD之前,熟悉它的工作基本原理以及操作中应注意的一些问 题。掌握了它规律性,常规操作可能会比TCD或FID还要简单一些。 四.ECD的分类

  用于ECD的分类方法很多,熟悉这些分类方法,可以更加了解它们的操作特性,以便在不同分 析需要时合理选用。

  用于ECD的电离源,有放射性同位素源和无放射性两大类。非放射性ECD虽然已有商品,并 有无放射性的优点,但在操作中要用高纯度的He以及加添某些稀有气体作载气,ECD结构和电 子设备也较复杂,操作特性上还有一些不足,故目前处于完善推广使用阶段。

  放射性同位素在衰变过程中可能产生a、p、Y三种射线。a是高速氦核带正电; P射线是一种高速电子带负电;Y射线是波长极短的电磁波。这三种射线都具有一定的能量, 可使气体和其他物质电离,其中以a射线电离本领最强,a射线离子 对,卩射线离子对,而Y较弱,每厘米仅产生一对离子。虽然a射线离 子化效率高,但噪声太大。而Y射线要求获得足够的离子流,需选用大剂量放射性物质,Y 射线贯穿本领强,对人体有较大危害。卩源其电离、贯穿强度均适中,所以最合适做电离放 射源;

  ③射线的射程要足够短,有利于结构设计与安全,虽然这与对辐射能量的要求是相矛盾的, 所以使用中要互相兼顾;

  ⑵曾用于ECD比较理想的放射源有63N1和3H两种,下表给出了它们的性能比较。

  从表中可以看出:3H放射源的射程短、能量低、安全,制备也容易,是比较理想的电离 源。早期的ECD几乎都采用它,但随着分析温度和其他性能要求的不断提高,3H源已不能 满足要求,目前已被63Ni源完全所取代。63Ni主要优点是:

  ③放射核体是高熔点金属,最高使用温度可达400。C,在高温下操作,使检测器污染大大 减小,在纯载气通过时,还可完成自清洗;在小于400。C操作时,因63Ni本身不能挥发, 半衰期长达百年,使检测器寿命可达十年以上(和使用频率有关);

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