Хромато-эффузиометр Советский патент 1981 года по МПК H01J49/00 G01N27/62 

1

Изобретение относится к хроматомасс-спектроскопии.

Известные хромато-эффузиометры имеют одинаковую конструкцию 1J.

Наибопее близким к предлагаемому является хромато-эффузиометр, эффузионная камера которого, расположенная на выходе разделительной колонки, отделена от нее игольчатым электромагнитным клапаном, встроенным во внутренний объем эффузионной камеры. Клапан служит как для тонкой регулировки потока из колонки в камеру, так и для герметичного перекрывания камеры в режиме зффузионных измерений. Пространство между внутренними стенками камеры и снльфоном клапана образует рабочий объем эффузионной камеры, приблизительно равный 3 см. Из этого объем газ вытекает в кнудсеновском режиме через диафрагму в анализатор со скоростью, обратно пропорциональной корню квадратному из молекулярного веса 2. .

Недостатки этого устройства сое тоят в том, что сильфонный механизм клапана, встроенный в эффузионную камеру, в процессе работы контактирует с парами анализируемых веществ

причем разветвленная поверхность сильфона резко увеличивает вероятность сорбции, которая приводит к снижению точности определения молекулярного веса, а для некоторых термически нестойких веществ делают это определение вообще невозможным.

Устройство не обеспечивает также постоянства газового потока через

0 колонку. При закрывании клапана игла под действием пружины ударяет седло и постепенно деформирует его. При последующем открывании клапана кольцевой зазор между иглой и седлом,

5 которым определяется газовый поток из колонки, имеет уже другое сечение. Таким образом, первоначально установленный рабочий поток через колонку не остается постоянным,

0 что затрудняет хроматографическую идентификацию веществ по их вретиенам удерживания. Кроме того, устройство отличается сложностью изготовления и недостаточной надежнос5тью запорной пары игла-седло.

Указанные недостатки обусловлены тем, что один и тот же рабочий.орган - игла клапана - осуществляет две различные функции: плавную дозировку потока газа-носителя через

колонку и герметичное перекрывание камеры. Каждая из этих функций, требует особых ус-ловий, несовместимых в одном клапане. Требование плавности регулировки подразумевает неизменность геометрии отверстия в сед ле и боковой поверхности иглн. С другой стороны, для обеспечения герметичности игла и седло должны притираться друг к другу, что и происходит, когда клапан захлопывается под действием пружины. В результате через некоторое количество циклов неизбежно происходит деформация иглы и седла, нарушается плавность дозирования, а затем и герметичность клапана.

Цель изобретения повышение точности идентификации и определения молекулярного веса анализируемого вещества.

Указанная цель достигается тем, что в корпусеэффузионной камеры выполнена дополнительная камера, включающая дозирующий вентиль и запорный клапан, связанный капилляром с эффузионной камерой. Кроме того, объем дополнительной камеры составляет 0,1-2% объема эффузионной камеры.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из собственно эффузионной камеры 1 с диафрагмой 2, и дополнительной камеры 3 с запорным электромагнитным клапаном 4 и дозирующим вентилем 5 с ручной регулировкой. Дополнительная камера соединяется с эффузионной камерой коротким капиллярным каналом 6. Дополнительная камера обогревается за счет передачи тепла с,эффузионно камеры по тепловому экрану 7.

Запорный клапан работает при температуре не выше 150°С; в связи с этим применяют тефлоновое седло, которое обеспечивает необходимую герметичность запирания и высокую наденость. Дозирующий вентиль 5 имеет ручную регулировку. Игла, уплотняется в канале, с помощью тефлоновых прокладок. В рабочем режиме игла не входит в соприкосновение с седлом, поэтому стабильность первоначально установленного потока обеспечивается автоматически. Общий объем дополнительной камеры не должен превышать 2% объема эффузионной камеры (О,060 см).

Газовая схема хромато-эффузиометра должна удовлетворять следующим требованиям: объем дополнительной камеры не должен вмещать больше одного хроматографического пика во избежание перемешивания компонент, раделенных хроматографом; дополнительное количество газа, заключенное в объеме соединительного капилляра.

обращенного к эффузионной камере в процессе эффузии, должно составлять не более нескольких процентов от количества газа в самой эффузионной камере.

Выполнение первого требования обеспечивается малым собственным обемом дополнительной камеры. Хроматографический пикобычно выходит из колонки за 10-20 с. Зная линейную скорость газа-носителя в колонке можно вычислить объем , занимаемый хроматографическим пиком при среднем давлении в колонке 400 мм рт.ст., по формуле

У StV 30-10-0,8 240 ммгде S - линейная скорость газа-носителя в колонке, см/с; t - ширина пика, с; 1 - объем 1 см капиллярной колоки, мм .

Давление в области дополнительно камеры равно примерно 40 мм рт.СсТ., значит объем пика соответственно в 10 раз больше, т.е. 2,4 см . Таким образом, объем 60 мм вмешает лишь небольшую часть () хроматографического пика. Даже при остановке потока во время эффузии и возрастан давления за клапаном в десять раз нложение пиков произойти не может.

Второе требование также соблюдается, что следует из соотношения PV камеры и капилляра .8-10 20 1, см-мм рт.ст. 1 Р эсскАМ. 3-3 9 рт.ст.

ру клп. Н,6-10 -100 1,8%.

РУэФ. кАм g-

Хромато-эффузиометр работает следующим образом.

Пробу вводят в испаритель, откуда в смеси с газом-носителем (гелий или водород) подают в хроматографическую колонку, где сложная смесь разделяется на индивидуальные компоненты. Запорный клапан при этом открыт. Ручной регулировкой дозирующего вентиля устанавливают такой поток через колонку, при котором обеспечиваются оптимальные условия для разделения анализируемой смеси. Разделенные компоненты поочередно поступают через канал дозирующего вентиля в дополнительную камеру и затем через капилляр - в эффузионную камеру и оттуда - в масс-спектрометр, где происходит детектирование Хроматограмму регистрируют на самописце. Во время прохождения через анализатор максимума пика вещества, молекулярный вес которого требуется определить, запорный клапан закрывают и регистрируют на ленте самописца эффузиограмму этого вещества. Остальные компоненты смеси в это время находятся в колонке. По окончании записи эффузиограммы запорный клапан открывают, при этом автоматически устанавливается первоначальная скорость потока, и в детектор поступают поочередно остальные компоненты смеси. Объем дополнительной камеры в предлагаемом устройстве на процесс эффузии не влияет, так как при записиэффузиограммы запорный клапан закрыт ., Благодаря этому резко снижается влияние адсор5ции и .других нежелательных поверхностных процессов на точность определения молекулярного веса эффузионным методом.

В предлагаемом устройстве примерно в три раза уменьшена внутренняя поверхность эффузионной камеры по сравнению с известньми приборами при сохранении того же объема эффузионной камеры. Кроме того, благодаря использованию автономного дозирующего вентиля обеспечивается высокая стабильность потока газа-носителя через колонку, что позволяет получать более точную хроматографическую информацию о временах удерживания анализируемых веществ.

Формула изобретения

1. Хромато-эффузиометр, содержащий капиллярный хроматограф, источник ионизации, магнитный масс-анализатор с групповыми коллекторами и эффузионную камеру с дозирующим вентилем и запорным клапаном, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности идентификации и определения молекулярного веса анализируемых веществ, в корпусе эффузионной камеры выполнена дополнительная камера, включающая дозирующий вентиль и запорный клапан связанный капилляром с эффузионной. камерой.

2. Хромато-эффузиометр по п. 1, отлича. ющийся тем, что объем дополнительной камеры составляет 0,1-2% объема эффузионной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1. Хромато-эффузиометрическая

приставка ХЭП-р1. Описание и инструкция .

2. Хромато-эффузиометр МХ1312. Техническое описание 9265. Л., СКВ АП АН СССР, 1971 (прототип).

К хрспатолэги ескои

ffOJtOH/(f