JPS5932927Y2 - ガスクロマトグラフ用検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案はガスクロマトグラフ用検出器に係り、特に熱イ
オン化測定と水素炎イオン化測定を兼用し得る検出器に
関する。

〔考案の背景〕

熱イオン化検出器（以後ＦＴＤと記す）は水素炎イオン
化検出器（以後ＦＩＤと記す）の水素炎中にアルカリイ
オンを導入したもので、窒素化合物や燐、−・ロゲン等
の化合物等を高感度で検出できる特長があり、例えば食
品や農薬等の分析に用いられる。

従来のアルカリイオン源の寿命は短いので次等に感度が
変化すると共に、アルカリイオン源を加熱している電源
の僅かな変動でもイオン発生量が微妙に変化する性質を
もっていた。

したがって、従来のＦＴＤの再現性は低く高精度の定量
分析にはほとんど採用されていないのが現状である。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、ＦＴＤとＦＩＤの状態に互いに変換す
る場合の操作が簡単であり、またＦＴＤとして使用する
際に高精度の測定結果が得られるガスクロマトグラフ用
検出器を提供することにある。

〔考案の要点〕

本考案では、耐熱性保持具に保持させたリード線によっ
て、フレームノズルとカソード電極の間に電気的発熱体
を延在させたこと、保持具を検出器壁に出入自在に取り
付け、イオン源を取手によって炎の中へあるいは炎の外
へ移動し得るようにしたこと、金属塩からなるイオン源
に電気的発熱体を埋めたこと、イオン源がフレームノズ
ル上にある間に電気的発熱体を定電流装置を用いて加熱
することを、構成上の骨子とする。

〔考案の実施例〕

第１図は本考案の一実施例を説明するための図で、ＦＴ
Ｄとして用いるときの説明図である。

アルカリイオン源１はセラミック製の保持具２に支持さ
れた丈夫な一対の導線によって保持され、フレームノズ
ル１０の上に設置されている。

保持具２は検出器壁８の孔に移動可能に嵌入されており
、保持具２のアルカリイオン源１とは反対側に設けた取
手３を引けば破線で示す位置１でアルカリイオン源１を
後退させることができる。

アルカリイオン源１を支持する一対の導線は定電流電源
装置５とスイッチ４とを有する回路と接続されている。

キャリアガス導入管１２の上端はフレームノズル１０と
なっており、その周囲には空気導入管１１より導入した
空気が流出する。

キャリアガス導入管１２に接続した水素導入管１３より
は水素が流入し、この水素導入管１３より分岐した付加
ガス導入管１４よりは窒素又はヘリウム等が導入される
。

また、フレームノズル１０は図に示されていない高圧定
電圧装置の陽極側に接続され、フレームノズル１０の上
方に設置したカソード板９はその陰極側に接続されてい
る。

このように構成されたＦＴＤで分析を行うには、１ず、
取手３を押して第１図のようにアルカリイオン源１をフ
レームノズル１０上に位置させる。

次に、各導入管１１，１２，１３および１４より所定量
の空気およびガスを導入してスイッチ４を入れ、アルカ
リイオン源１を加熱して点火させ、カソード板９の出力
電圧を記録させる。

この出力電圧の記録、即ちクロマトグラムのベースライ
ンが安定したならば、カラム前のキャリアガス流路に設
けた試料導入部に試料を導入する。

試料成分はカラムが分離されキャリアガスに乗って順次
流出し、フレームノズル１０上に生じている水素炎でイ
オン化されると共にアルカリイオンで更にイオン化が促
進されカソード板９に捕捉される。

したがって、試料成分に対応するピークをクロマトグラ
ム上に記録するようになる。

水素炎イオン化検出法によって炭化水素系の試料を分析
する場合は、付加ガス導入管１４よりのガス導入を停止
し、比較的多量の水素を水素導入管１３より導入すると
共に、スイッチ４を投入してアルカリイオン源１を加熱
して点火し、水素炎を生じさせる。

水素炎が生じたならば取手３を引き戻してスイッチ４を
切る。

このようにすればＦＩＤの状態となり、炭化水素の分析
を高感度で行うことができる。

第２図は第１図のアルカリイオン源を説明する図で、第
２図ａはアルカリ金属又はアルカリ士金属の塩にスパイ
ラル状に巻回した電源線を埋設したもの、第２図すは円
筒形発熱抵抗体を、第２図Ｃは電熱線で編んだ篭を同様
に埋設したものである。

従来のアルカリイオン源は巻回した電熱線をアルカリ金
属化合物等の溶液に浸漬して引上げ、電熱線の周囲に僅
かにアルカリ金属化合物等を被覆させたものであったの
で、長時間使用する間にアリカリ化合物等が蒸発して消
耗しアルカリイオンの発生率が低下して感度が減衰して
いた。

しかるに第２図ａ 、ｂ 、ｃのいずれのアルカリイオ
ン源１を用いても、アルカリ金属化合物等の付着量が多
いので、消耗したイオン源を遂次補給し長期間感度低下
を生ずることなく使用することができる。

なお、加熱抵抗体をソーダガラス中に埋設したアルカリ
イオン源１を用いることもできる。

第３図は第１図のＦＴＤの付加ガス流量と分析値の再現
性との関係を示す線図で、横軸は付加ガス流量をｍ４／
ｍｉｎで示し、縦軸は再現性をＣＶ％で示している。

このＣｖ％はクロマトグラムのピーク高さの偏差値を平
均値で割った値である。

この場合の分析条件は次のごとくである。

カラム・・・シリコンオイル系０Ｖ−１を３％付着させ
た充てん材を充てんした２ｍのガラス カラム。

キャリアガス・・・ヘリウム、４０ｍ１／ｍｉｎ水素流
量・・・水素導入管１３より５ｍｌ／ｍｉｎ導入。

空気流量・・・空気導入管１１より１００ｒｒｌｌ／ｍ
ｉｎ導入。

温度・・・カラムは１８０℃、試料導入部は２５０’Ｃ
に加熱。

試料・・・カフェインとニコチンの混合溶液で、導入し
た溶液１μｌ中には１１００ｎ含有。

付加ガスであるヘリウムの導入量を増加させると急速に
再現性が向上し、約１０ｍ１／ｍｉｎ以上では＝定値と
なっている。

即ち、この場合は付加ガス１０ｒＩｌｌ／ｍｉｎ流せば
再現性の良好なりロマトグラムを得ることができる。

なお、付加ガスとしてキャリアガスと同じヘリウムを導
入したが、窒素を導入しても良い。

また、付加ガスはヘリウムや窒素のような不活性ガスに
限定されず、ＦＴＤ測定上に悪影響を与えないガス、例
えば空気や酸素を導入しても良い。

このように再現性が向上する理由は、水素導入管１３の
内径は１〜２１ｎｒＩＬであり、ＦＩＤとして使用する
ときは２０〜９０ｍ１／ｍｉｎの割合で使用しているが
、ＦＴＤとして使用するときは１０ｍ４／ｒｒ１ｉｎ以
下の水素量しか必要としない。

このような小流量では水素導入管１３に接続した流量調
節弁の作動が不正確となると共に、水素導入管１３内圧
力が減圧状態になって間欠的に流れるようになるので水
素炎の状態が不安定になるものと推定される。

しかるに本実施例のように付加ガスを導入したときは水
素導入管１３内が減圧状態になることがないので、水素
と付加ガスが均一に混合して安定した流れとなり再現性
が向上するものと考えられる。

第４図は第１図における定電流電源装置の特性を示す線
図で、アルカリイオン源１に電力を供給する電源装置と
して定電圧電源装置を用いた場合と、定電流電源装置を
用いた場合とを比較したものである。

横軸は測定時間を分（ｍｉｎ）で示し、縦軸は一定量の
成分量を導入したときのクロマトグラム、上のピーク高
さをので示している。

この実験時の分析条件は第３図の場合と同様で試料はカ
フェインのみの溶液を５分毎に１１００ｎずつ導入して
そのクロマトグラム上のピーク高さを記録したものであ
る。

破線２１は出力電圧安定度が１％である定電圧電源装置
を用いてアルカリイオン源１を加熱した場合で、この再
現性を求めるとＣｖ値は約３％であった。

一方、実線２２は第１図に示すように定電流電源装置５
を用いた場合で、その出力電流の安定度は５％以内の比
較的安価な装置であるが、ピーク高さの差は少なく再現
性は約０．７ ＣＶ％を示した。

なお、この場合の電圧は直流１００■である。

このように定電流電源装置５を用いた場合が良好な結果
を得ることができるので、本実施例ではこれを採用した
。

以上本実施例のＦＴＤは、アルカリイオン源のアルカリ
金属等の付着量を増して長寿命高感度に形成すると共に
、アルカリイオン源を検出器外から移動可能に構威し、
水素導入管に付加ガス導入管を接続することによってＦ
ＩＤとの交換を容易にし、また、アルカリイオン源を加
熱する電源として定電流電源装置を用いることによって
上記アルカリイオン源の改良と相まって再現性を向上さ
せ、分析精度を著しく向上させるという効果をもってい
る。

第５図は本考案の他の実施例であるＦＴＤの説明図であ
り、第１図と同じ部分には同一符号を付しである。

この図はカラムとしてキャピラリーカラムを使用した場
合を示すもので、キャリアガス導入管１２の下端に雄ね
じを設はキャピラリカラム２０の先端を挿入し、Ｏリン
グ１６およびワツンヤ１７を介してフクロナツト１５で
締め付けている。

一般にキャピラリカラム２０を使用する場合は、従来の
ＦＩＤにおいてもｌ Ｏ〜６０ｍｌ／ ｍ ｉｎの付加
ガスを添加していたが、この付加ガスの導入は付加ガス
導入管１４によって行うことができるので、ＦＩＤとＦ
ＴＤの変換が容易である。

また、キャピラリカラム２０を充てんカラムとの交換は
Ｏリング１６を取り換えるだけで良いので、キャピラリ
カラム１６専用のアダプタを交換設置する必要はない。

本実施例のＦＴＤは、ＦＩＤへの変換およびキャピラリ
カラムと充てんカラムとの交換が容易であるという効果
を有する。

〔考案の効果〕

本考案によれば、ＦＴＤとＦＩＤの状態に互いに変換す
る場合の操作が簡単となる。

また、ＦＴＤとして使用する際に高精度の測定結果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のＦＴＤ状態のときの説明図
、第２図は第１図のアルカリイオン源の説明図、第３図
は第１図のＦＴＤの付加ガス流量と分析値の再現性との
関係を示す線図、第４図は第１図の定電流電源装置の特
性を示す線図、第５図は本考案の他の実施例のＦＴＤ状
態のときの説明図である。 １・・・ア・ルカリイオン源、２・・・保持具、３・・
・取手、５・・・定電流電源装置、１０・・・フレーム
ノズル、１１・・・空気導入管、１２・・・キャリアガ
ス導入管、１３・・・水素導入管、１４・・・付加ガス
導入管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガスクロマトグラフのカラムからの試料を運ぶキャリア
   ガスに、水素ガスおよび不活性付加ガスを供給してフレ
   ームノズル上に炎を形成せしめる炎形戒部と、上記フレ
   ームノズルの上方に配置されておりイオン化された試料
   を検出するためのカソード電極と、上記炎形成部お・よ
   び上記カソード電極を囲む検出器壁と、上記検出器壁に
   取りつけられた耐熱性保持具と、上記保持具に保持され
   たリード線によって上記フレームノズルと上記カソード
   電極の間に延在される電気的発熱体と、この電気的発熱
   体を被うように形成されたアリカリ金属又はアルカリ士
   金属の塩からなるイオン源と、上記イオン源が上記フレ
   ームノズル上に位置づけられている間に上記電気的発熱
   体を加熱する定電流装置とからなるガスクロマトグラフ
   用検出器において、熱イオン化測定時に上記イオン源を
   上記フレームノズル上に形成される炎の内部に位置づけ
   、そして水素炎イオン化測定時に上記イオン源を上記炎
   の外へ退避させるとともに前記炎形成部における付加ガ
   スの供給量を制限することにより、水素ガスの供給量を
   増加させる構成となしたことを特徴とするガスクロマト
   グラフ用検出器。