Разработка фотоионизационного генераторного детектора газов и паров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Иванова, Наталья Игоревна

• Иванова, Наталья Игоревна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Иванова, Наталья Игоревна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор современных фотоионизационных детекторов газов и паров

1.1. Ионизационное детектирование в средствах аналитической техники

1.2. Фотоионизационное детектирование газов и паров

1.3. Фотоионизационные детекторы с неразделенными объемами излучения и фотоионизации

1.4. Фотоионизационные детекторы с разделенными объемами излучения и фотоионизации

1.5. Многоэлектродные и комбинированные фотоионизационные детекторы

1.6. Обоснование направления исследований

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

Глава 2. Исследование возможности фотоионизационного

генераторного детектирования газов и паров

2.1. Физические предпосылки реализации фотоионизационного генераторного детектирования газов и паров

2.2. Экспериментальные исследования фотоионизации в камере с электродами из разнородных металлов

2.3. Разработка схем фотоионизационных генераторных детекторов газов и паров

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2

Глава 3. Теоретические основы работы фотоионизационного генераторного детектора газов и паров

3.1. Математическая модель статической характеристики фотоионизационного генераторного детектора газов и паров

3.2. Математическое описание сигналов дифференциального и батарейного фотоионизационного генераторных детекторов

3.3. Математические модели динамических характеристик фотоионизационных генераторных систем детектирования газов и паров

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

Глава 4. Экспериментальные исследования фотоионизационных 76 генераторных детекторов газов и паров

4.1. Концепция экспериментальных исследований фотоионизационного генераторного детектора газов и паров

4.2. Описание экспериментальной установки для исследований статики фотоионизационных генераторных детекторов газов и паров

4.3. Исследование зависимостей сигнала фотоионизационного генераторного детектора от режимных параметров

4.4. Проверка математической модели статической характеристики фотоионизационного генераторного детектора

4.5. Экспериментальная проверка математической модели динамической характеристики фотоионизационной генераторной системы детектирования газов и паров

4.6. Исследование основных метрологических характеристик фотоионизационного генераторного детектора

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

Глава 5. Применение фотоионизационных генераторных детекторов в средствах аналитической техники

5.1. Макетирование фотоионизационных генераторных детекторов газов и паров

5.2. Применение фотоионизационного генераторного детектора в насадочной газовой хроматографии

5.3. Применение фотоионизационного генераторного детектора в капиллярной газовой хроматографии

5.4. Применение дифференциального фотоионизационного генераторного детектора для селективного измерения микроконцентраций отдельных компонентов многокомпонентных газовых средах

5.5. Применение двухкамерного фотоионизационного генераторного детектора для идентификации веществ газовой хроматографии

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка фотоионизационного генераторного детектора газов и паров»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время технический прогресс в различных отраслях промышленности определяется совершенствованием известных и созданием новых технологий, что сопровождается производством новых веществ или материалов, а это, в свою очередь, расширяет спектр задач контроля качества. Эти задачи решаются с помощью известных или вновь разрабатываемых средств аналитической техники. Основным элементом этих устройств, во многом определяющим спектр решаемых задач, является используемый детектор газов и паров.

Среди множества современных детекторов газов и паров особое место занимает высокочувствительные ионизационные детекторы [1]. Они широко используются в системах контроля окружающей среды, в системах контроля взрывоопасных концентраций смесей горючих газов в воздухе, а также для контроля утечек в технологическом оборудовании и обнаружении следов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при расследовании пожаров. Важную роль эти детекторы играют в насадочной и капиллярной газовой хроматографии, где на их основе решаются задачи качественного и количественного анализа многокомпонентных газообразных и жидких сред. При этом с появлением на рынке широкого ассортимента стабильных по характеристикам капиллярных колонок, позволяющих осуществлять экспрессный хроматографический анализ, применение высокочувствительных ионизационных детекторов постоянно увеличивается.

Наиболее распространенными высокочувствительными детекторами сейчас являются: пламенно-ионизационные [2], радиоионизационные [3] и фотоионизационные. В радиоионизационных детекторах (аргоновом, гелиевом, радиоионизационном генераторном [4], электронно-захватном и других) ионизация компонента газов осуществляется с помощью а- и Р-излучения, создаваемое радиоактивными веществами, что требует специальных мер защиты от облучения и усложняет эксплуатацию детекторов. Поэтому радиоионизационные детекторы применяются редко. В

пламенно-ионизационном детекторе используется эффект возникновения ионов при сгорании углеводородов в водородном пламени. Для работы таких детекторов необходима дополнительная подача в детектор, помимо анализируемого газа, еще потоков водорода и воздуха, служащих для формирования водородного пламени. Пламенно-ионизационные детекторы способны осуществлять измерение микроконцентраций только газообразных и жидких углеводородов.

В работе фотоионизационных детекторов (ФИД), как правило, используется ионизация молекул анализируемого газа излучением ультрафиолетовой лампы [5], а сбор ионов, образующихся в камере детектора, осуществляется с помощью электрического поля, подводимого к электродам детектора. ФИД для своей работы не требуют использования радиоактивных веществ или дополнительных потоков водорода и воздуха. В то же время они являются практически универсальными, так как обеспечивают измерение концентрации практически всех газов и паров.

В настоящее время известно большое число конструкций ФИД, в которых для формирования ионного тока в камере детектора используется внешний источник разносности потенциалов, подключаемый к электродам. В то же время существует возможность формирования сигнала детектора без применения внешнего источника разности потенциалов, подобно тому, как это делается в радиоионизационном генераторном детекторе, а именно за счет использования электродов, изготовленных из металлов различной работой выхода электронов. Это позволяет упростить конструкцию, расширить номенклатуру ФИД и спектр решаемых с их помощью задач аналитического контроля.

Все сказанное выше определяет актуальность исследований универсального и высокочувствительного детектора газов и паров - ФИД.

Цель работы. Совершенствование фотоионизационного контроля качества газов и паров путем исследования фотоионизационного

генераторного детектора (ФИГД) [6] и создание на его основе средств аналитической техники.

Для достижения указанной цели сформулированы и решены следующие задачи:

- выполнен обзор современных средств фотоионизационного контроля газов и паров;

- исследован процесс сбора ионов при фотоионизации под действием контактной разности потенциалов, возникающей между двумя электродами, изготовленными из различных металлов;

- предложен ФИД газов и паров, не требующий использования источника электропитания;

- разработаны математические модели статической и динамической характеристик ФИГД;

- выполнены экспериментальные исследования ФИГД;

- разработаны разновидности ФИГД, а именно, дифференциальный фотоионизационный генераторный детектор (ДФИГД), двухкамерный фотоионизационный генераторный детектор (ДкФИГД), ФИГД с термоизолирующим цилиндром и батарейный ФИГД, и получены зависимости, описывающие их сигналы;

- определены основные метрологические характеристики ФИГД;

- создан макет ФИГД для газовой хроматографии, макет анализатора для селективного определения микро- и наноконцентраций газов и паров на основе ФИГД и макет хроматоидентификатора с ДкФИГД.

Научная новизна работы.

Обоснованы теоретически и проверены экспериментально возможности фотоионизационного генераторного контроля концентрации газов и паров, отличие которого от фотоионизационного контроля состоит в том, что сбор ионов, образующихся в процессе фотоионизации, в нем осуществляется за счет контактной разности потенциалов, возникающей в

том случае, когда электроды детектора изготовлены из двух металлов с различными значениями работы выхода электронов.

Современная классификация средств фотоионизационного контроля дополнена новым классификационным признаком, особенностью которого состоит в том, что он позволяет учесть способ формирования разности потенциалов между электродами.

Разработана математическая модель статической характеристики ФИГД, отличием которой является учет контактной разности потенциалов между разнородными электродами, под действием которой происходит сбор ионов в камере детектора и формирования его выходного сигнала.

Предложены ДФИГД, ДкФИГД, ФИГД с термоизолирующим цилиндром и батарейный генераторный детектор, отличающиеся тем, что для фотоионизации газа в камерах этих детекторов используется один луч лампы ультрафиолетового излучения, и для названных детекторов получены зависимости, описывающие их сигналы.

Теоретическая значимость работы. Предложен новый тип ФИД -ФИГД, не требующий использования источника электропитания, в котором сбор ионов, образующихся при фотоионизации, осуществляется под действием контактной разности потенциалов, созданы теоретические основы его работы и выявлены информационные характеристики и преимущества.

Практическая значимость работы. Создана экспериментальная установка, отличие которой состоит в том, что она позволяет осуществлять исследования математических моделей статической и динамической характеристик разработанных ФИГД, а также их метрологические характеристики в импульсном режиме ввода пробы анализируемого газа в поток любого газа-носителя, поступающего в детектор, что существенно уменьшает длительность экспериментальных исследований и затраты на дорогостоящие газы и жидкости.

Разработан ФИГД, позволяющий осуществлять высокочувствительные измерения концентрации газов и паров в процессе хроматографического

анализа.

Разработан батарейный ФИГД, обладающий повышенной чувствительностью к газам и парам.

Разработан ДФИГД, позволяющий в сочетание с селективными адсорбентами измерять микро- и наноконцентрации большого спектра газов и паров, в том числе биомаркеров, используемых для диагностики различных заболеваний.

Разработан ДкФИГД, позволяющий измерять концентрацию и осуществлять автоматическую идентификацию компонентов в газовой хроматографии.

Получены один патент на изобретение и пять патентов на полезные модели.

Метод исследования. В диссертационной работе для решения поставленных задач были использованы аналитический метод математического моделирования и экспериментальные исследования ФИГД на созданных установках.

Основные положения, выносимые на защиту:

- новый принцип фотоионизационного детектирования газов и паров и созданные на его основе ФИГД;

- дополнительный классификационный признак, введенный в современную классификацию средств фотоионизационного контроля, учитывающий способ формирования разности потенциалов между электродами;

- математическая модель статической характеристики ФИГД;

- результаты экспериментальных исследований ФИГД;

- применения ФИГД для решения задач аналитического контроля.

Достоверность подтверждается результатами многочисленных

экспериментальных исследований, выполненных на разработанных установках.

Апробация результатов.

1. Основные результаты докладывались на четырех научных конференциях:

1.1. Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23» - Смоленск, 2010.

1.2. Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-25» - Саратов, 2012.

1.3. Международная научно-техническая конференция «Промышленные анализаторы состава и качества технологических сред и опыт их применения в промышленности» - Дзержинск, 2012.

1.4. Межрегиональная научно-техническая конференция, посвященная 90-летию основания ТвГТУ - Тверь, 2012.

2. Макеты ФИГД экспонировались на выставке «Expoprюrity 2011. Третий международный форум по интеллектуальной собственности» г. Москва, 2011 г. (получен диплом лауреата конкурса молодых изобретателей).

3. Макеты ФИГД выставлялись на конкурс «Лучший инновационный проект для малого и среднего бизнеса 2011» г. Тверь, 2011 г. (получена грамота).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано пятнадцать работ, в том числе две статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, пять патентов на полезную модель и один патент на изобретение.

Глава 1. Обзор современных фотоионизационных детекторов газов

и паров

1.1. Ионизационное детектирование в средствах аналитической техники

В настоящее время среди многочисленных методов детектирования, применяемых в аналитической технике, предназначенной для получения информации о концентрации газов и паров, широкое распространение получил метод ионизационного детектирования [7]. Этот метод успешно применяют для решения различных аналитических задач. Ему присущи такие достоинства, как высокая чувствительность и практически неразрушающий характер воздействия на анализируемые соединения.

Принцип действия ионизационных детекторов основан на ионизации молекул анализируемых веществ, проходящих через камеру детектора, под действием различных внешних факторов, таких как радиоактивное излучение, захват электрона, ультрафиолетовый свет и т.п. При этом возникают ионы, которые вызывают появление тока между электродами. Значение этого тока измеряется с помощью электрометрического усилителя (измеритель малых токов, далее по тексту используются как синонимы), а затем регистрируется с помощью потенциометра или персонального компьютера. Ионизация в камере детектора зависит от рода и интенсивности излучения, параметров состояния ионизируемого газа, напряженности электрического поля в камере детектора, размеров и формы ионизационной камеры.

В соответствии с общей классификацией [8, 9] ионизационные детекторы классифицируются на:

1. физические: радиоактивные (детекторы поперечного сечения ионизации, ионизации метастабильными атомами, электронного захвата, измеряющие подвижность электронов), газоразрядные, с термоэлектронной эмиссией и фотоионизационные;

2. физико-химические: пламенно-ионизационные, пламенные термоионные, окислительно-ионизационные, поверхностной ионизации и каталитического сгорания.

Ниже приведены принципы работы известных ионизационных детекторов.

Простейшим из радиоактивных ионизационных детекторов является детектор поперечного сечения ионизации [10]. Работа такого детектора основана на том, что под действием радиоактивного излучения в камере образуется ионизационный ток прямо пропорциональный поперечному сечению ионизации. Данное сечение представляет собой вероятность ионизации в результате столкновения ионизирующего агента с нейтральными атомами или молекулами.

Гораздо большее распространение получили детекторы, работа которых основана на принципе ионизации метастабильными атомами редких газов, таких как аргон или гелий [11]. В аргоновом ионизационном детекторе вначале частично ионизируется аргон а- или Р-частицами в электрическом поле. Ускорение электронов приводит к образованию метастабильных атомов аргона с энергией 11,6 эВ. Если в газе-носителе появляется компонент с потенциалом ионизации ниже 11,6 эВ, то его молекулы ионизируются метастабильными атомами аргона и между электродами детектора резко возрастает ионизационный ток. Для веществ у которых потенциал ионизации выше, чем у аргона, используются гелиевые ионизационные детекторы.

В основе работы детектора электронного захвата лежит положение, что молекулы веществ способны реагировать со свободными электронами с образованием стабильных отрицательных ионов [10]. Поэтому при введении в камеру детектора веществ, имеющих сродство к электрону, наблюдается резкое уменьшение ионного тока. Данный сигнал регистрируется на диаграмме в виде отрицательного пика.

Работа детектора, измеряющего подвижность электронов, основана на том, что при наличии примесей в чистых инертных газах подвижность электронов резко уменьшается. Отличительной особенностью данного детектора от других состоит в том, что ввод анализируемого газа осуществляется со стороны катода, что предупреждает возможный захват электронов [12,13].

Газоразрядные детекторы ионизирующих излучений являются важнейшими элементами в аппаратуре для радиационных измерений. Газоразрядные детекторы разделяются на детекторы, работающие на постоянном токе [14] и радиочастотные. В детекторе, работающем на постоянном токе, при вытекании из колонки вместе с газом-носителем какого-либо анализируемого вещества изменяется напряжение между электродами за счет процессов, происходящих в разрядном промежутке, что вызывает разбаланс неравновесного моста. В газоразрядных радиочастотных детекторах [15] ионизация молекул веществ происходит в результате столкновения возбужденных атомов редких газов с молекулами паров анализируемого газа.

Детектор, в котором ионизация паров анализируемых веществ осуществляется электронами, испускаемыми нагретой проволокой, называются детекторами с термоэлектронной эмиссией [10]. В данном детекторе между анодом и сеткой ионизационной камеры подается напряжение, меньшее потенциала ионизации газа-носителя. Когда в газе-носителе появляется примесь какого-либо другого вещества, потенциал ионизации которого более низкий, то напряжение, становится достаточным для ионизации молекул этого вещества. При этом образуются ионы, которые вызывают появление тока между катодом и анодом.

Работа ФИД [16] основана на ионизации молекул электромагнитным излучением определенной длины волны анализируемых компонентов и измерении получаемого токового сигнала. В зависимости от источника

генерации электромагнитного излучения различают ФИД с коронным разрядом и с ультрафиолетовой лампой (УФ-лампой).

Наиболее чувствительным детектором газов в настоящее время является пламенный ионизационный детектор [8,13]. Принцип его действия основан на ионизации молекул анализируемых органических соединений в водородном пламени. Органические вещества, попадая в водородное пламя, сгорают и вызывают резкое увеличение ионного тока, который является мерой концентрации органических веществ в анализируемом газовом потоке.

Работа пламенного термоионного детектора [17] основана на измерении некоторыми веществами эмиссии ионов щелочных металлов из солей в водородном пламени. Известны два типа пламенных термоионных детекторов: однопламенный и двухпламенный. Однопламенный термоионный детектор состоит из обычного пламенно-ионизационного детектора с кварцевой горелкой, на конце которой располагается небольшой стержень из соли щелочного и щелочноземельного металла. Двухпламенный термоионный детектор состоит из двух последовательно соединенных пламенных ионизационных детекторов, конструктивно расположенных друг над другом. Таким образом, сгорание вещества происходит в нижнем пламени, а в верхнее пламя поступают только продукты сгорания.

Работа окислительно-ионизационного детектора [18] основана на предварительном беспламенном нагреве анализируемого газового потока без доступа окислителя до такой температуры, при которой происходит термическая диссоциация органических соединений, и на последующем окислении продуктов диссоциации. В горелку поступают из колонки вместе с азотом углеводороды, внутри трубки происходит термическая диссоциация анализируемых молекул без доступа кислорода. Продукты пиролиза, выходя с потоком азота из трубки, окисляются в токе воздуха и образуют ионы, которые создают в цепи коллектора ток.

В основе работы детекторов поверхностной ионизации [19] лежат два явления. Для металлов, обладающих большой работой выхода, испарение

примесей сопровождается появлением ионного тока, определяемого в основном ионами щелочных металлов и зависящего от концентраций галогеносодержащих веществ в газовой среде, в которую происходит испарение.

Работа детектора каталитического сгорания [10] основана на измерении ионного тока, возникающего, при каталитическом сгорании углеводородов на поверхности активированной платиновой нити.

Как следует из рассмотренного выше описания, ионизационные детекторы позволяют решать разнообразнее задачи аналитического контроля. В то же время для реализации детектирования требуется сложная вспомогательная аппаратура и дополнительные потоки вспомогательных газов. Так, например, пламенно-ионизационный и пламенно-термоионный детекторы требуют для своей работы использование горючих газов, а именно горючего газа, например водорода и воздуха, а радиоизотопный детектор требует использования радиоактивных веществ для ионизации газов. От названных выше детекторов выгодно отличаются ФИД. Преимуществом таких детекторов является высокая чувствительность, простота конструкции, низкая стоимость, быстродействие, широкий диапазон измерения, в которых для ионизации газовых потоков используется УФ-излучение, создаваемое соответствующими лампами.

1.2. Фотоионизационное детектирование газов и паров

Упомянутый выше ФИД является одним из наиболее чувствительных детекторов газов и паров, используемым при хроматографическом анализе, является ФИД. Первый ФИД был предложен в 60-х гг., имел нестабильные характеристики и практически не использовался. Дальнейшее развитие ФИД получил в 70-80-х гг.

Работа ФИД основана [20] на фотоионизации атомов и молекул детектируемых компонентов электромагнитным излучением определенной длины волны [21, 22]. Как правило, эти детекторы содержат два основных

узла: источник излучения и ионизационную камеру, в которую поступает детектируемое вещество. В зависимости от источника электромагнитного излучения различают ФИД с коронным разрядом и с УФ-лампой [23, 24].

В данных детекторах находят применение две принципиально различные конструкции ФИД: с неразделенными и разделенными объемами излучения и фотоионизации. На рис. 1.1 изображена классификация современных ФИД. В зависимости от взаимного расположения электродов в камере различают ФИД с плоскопараллельным, коаксиальным и аксиальным расположением. Известны также многоэлектродные и комбинированные ФИД. В данную классификацию для детекторов с плоскопараллельной геометрией был введен новый классификационный признак, отражающий способ формирования разности потенциалов между электродами. При этом для детекторов без внешнего источника питания были выделены принципиально новые детекторы, описание которых приведено в главе 2.

Чувствительность ФИД зависит от структуры молекулы ионизуемого компонента и различается в десятки раз для разных веществ. В качестве газа носителя в ФИД используются газы (аргон, гелий, азот), потенциал ионизации которых выше энергии фотонов, излучаемых лампой, поэтому ионизации газа-носителя не происходит.

В данном обзоре проанализированы имеющиеся в литературе сведения о конструкциях, характеристиках и аналитическом применении современных ФИД.

1.3. Фотоионизационные детекторы с неразделенными объемами излучения и фотоионизации

Первый ФИД с неразделенными объемами излучения и фотоионизации был предложен еще в 1960 г [1]. В данном детекторе в качестве источника излучения используется тлеющий или сверхвысокочастотный разряд в газе, разрядная камера не отделяется от камеры фотоионизации, в которую вводится поток газа-носителя из колонки. Давления газа в источнике

Рис. 1.1. Классификация фотоионизационных детекторов

излучения и в ионизационной камере поддерживаются одинаковыми. Для возбуждения излучения используется разряд постоянного тока, высокочастотные и сверхвысокочастотные разряды. Возможны устройства двух типов: детекторы, в которых газ находится при низком и высоком (не менее атмосферного) давлениях.

На рис. 1.2 изображена схема ФИД с коронным газовым разрядом. Принцип действия данного детектора [25-27] состоит в том, что в потоке дополнительного газа, например аргона, возбуждается коронный газовый разряд постоянного тока. Для создания коронного разряда на электроды разрядника подают напряжение 2400 В. В результате разряда образуется метастабильные атомы аргона, которые при высвечивании создают поток фотонов, на пути которых помещают коллекторный электрод. Фотоны либо непосредственно ионизируют молекулы компонентов смеси, либо реакция происходит за счет передачи энергии фотонов через вновь образующие метастабильные атомы аргона. Количество образовавшихся ионов измеряют при помощи поляризующего и коллекторного электрода.

Для обеспечения стабильности разряда с постоянным током используют газ с высокой теплопроводностью - водород или гелий. При использовании в качестве дополнительного газа и газа-носителя гелия фоновый ток детектора равен 10-10 А. Уровень шумов детектора 10-12 А, линейный динамический диапазон - 104, порог чувствительности 10-11 - 10-12 моль.

Несмотря на высокую чувствительность и универсальность детекторов данного типа, они имеют ряд недостатков. Для детекторов, работающих при пониженных давлениях, используется вакуумная система, и в зависимости от давления в детекторе меняется спектральная характеристика излучения, влияющая на чувствительность. Детекторы, работающие при атмосферном давлении, имеют повышенный уровень шума, определяемый нестабильностью разряда, попаданием заряженных частиц из источника излучения в ионизационную камеру.

Рис.1.2. Схема фотоионизационного детектора с неразделенными объемами излучения и фотоионизации: 1, 2 - электроды разрядника; 3 - коллекторный электрод; 4 - поляризующий электрод

1.4. Фотоионизационные детекторы с разделенными объемами излучения и фотоионизации

Впервые конструкция ФИД с разделенным объемом излучения и фотоионизации появилась в 80-х гг. [28, 29]. Такое техническое решение оказалось перспективным, и был начат выпуск хроматографов со встроенным ФИД. В данном детекторе источником электромагнитного излучения является УФ-лампа.

Принцип работы ФИД с разделенным объемом излучения и фотоионизации состоит в следующем: фотоны от УФ-лампы попадают в ионизационную камеру детектора, через которую проходит газ-носитель, выбранный таким образом, чтобы его потенциал ионизации был значительно выше энергии фотонов. В этом случае газ-носитель не ионизируется, а детектируемое вещество, попадающее в камеру детектора, вызывает появление ионизационного тока, пропорционального концентрации этого вещества.

Важнейшим элементом ФИД является источник УФ-излучения [2, 30, 31], который определяет чувствительность детектирования и обеспечивает некоторую селективность. В качестве источников излучения в ФИД используются УФ-лампы, способные длительное время работать в непрерывном режиме. К лампе предъявляется ряд требований, касающихся срока службы, стабильности светового потока, потребляемой мощности и т.д. Состав спектра, излучаемого УФ-лампой, зависит от газового заполнения и материала окна лампы. В основном применяются следующие лампы [32], в которых в качестве рабочего газа используются: аргон, излучающий фотоны с энергией 11,8 эВ и 11,6 эВ, криптон - 10,64 эВ и 10,03 эВ, спектр ксенона -9,57 эВ и 8,44 эВ, а материалом окна является фторид магния. Применяются два способа питания УФ-ламп: постоянным током (тлеющий разряд) и переменным током высокой частоты (безэлектродный разряд). Лампа тлеющего разряда содержат электродную систему. В лампах криптонового или ксенонового наполнения электродную систему иногда выполняют из

титана. Лампа тлеющего разряда работает стабильно в течение длительного времени, сохраняя при этом постоянный состав спектра. В высокочастотных безэлектродных лампах нет такого эффективного поглотителя, и поэтому они имеют худшую стабильность и меньший срок службы. Достоинством безэлектродных ламп является меньшее энергопотребление.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванова, Наталья Игоревна, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бражников, В.В. Детекторы для хроматографии / В.В. Бражников. - М.: Машиностроение, 1992. - 320 с.

2. Ибрагимов, И. А. Исследование работы пламенно-ионизационного детектора для газовой хроматографии / И.А. Ибрагимов, Н.Г. Фарзане, М.Б. Фельдлей-фер // Известия вузов. «Нефть и газ». - 1968. -№ 10. - С. 15 - 19.

3. Свидетельство 4830 РФ, МПК О 01 N 30/95. Радиоактивный ионизационный детектор для газовой хроматографии / Анкудинова О.В., Илясов Л.В. (РФ) - 96112700/20, заявлено 05.06.1996, опубл. 16.08.1997, Бюл № 8. - С. 5.

4. Анкудинова, О.В. Радиоионизационный генераторный детектор газов: дис. канд. техн. наук: 05.11.13. - Тверь: Изд-во Тверь, 1997. - 192 с.

5. Будович, В.Л. Новые лампы вакуумного ультрафиолета для газоаналитической техники / В.Л. Будович, Д.В. Будович, Е.Б. Полотнюк // Журнал технической физики. - 2006. - №4. - С. 140 - 142.

6. Пат. 64345 Российская Федерация, МПК О 01 N 27/67. Фотоионизационный детектор газов и паров / Евланова Н.И., Илясов Л.В.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2010103136, заявл. 02.02.2010, опубл. 20.05.2010, Бюл № 14. - 5 с.

7. Царев, В.И. Практическая газовая хроматография: учебно-методическое пособие для студентов химического факультета по спецкурсу «Газохроматографические методы анализа» / Н.И. Царев, В.И. Царев, И.Б. Катраков. - Барнаул: Издательство Алтайского государственного университета, 2000. - 156 с.

8. Фарзане, Н.Г. Автоматические детекторы газов и жидкостей /Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, Азим-Заде А. Ю. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 96 с.

9. Гаврилова, Л.Я. Селективные детекторы в газовой хроматографии / Л.Я. Гаврилова, В.И. Жейвот, О.А. Емельянова // Успехи химии. - 1984. - №11. - С. 2078 - 2100.

10. Фарзане, Н.Г. Автоматические детекторы газов / Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов. - М.: Энергия, 1972. - 168 с.

11. Ротин, В.А. Радиоионизационное детектирование в газовой хроматографии / В.А. Ротин. - М.: Атомиздат, 1974. - 190 с.

12. Lovelock, J.E. Ionization methods for analysis of gases and vapours / J.E. Lovelock // Analit. Chem. - 1961. - v.33, №2. - Р. 162 - 177.

13. Павленко, В.А. Газоанализаторы / В.А. Павленко. - М.:Л., 1965. -

297 с.

14. Harley, J. / J. Harley, V. Pretorins // Nature. - 1956. - № 178. - Р.

1244.

15. Lovelock, J.E. Measurement of low vapour concentration by collision with excited rare gas atoms / J.E. Lovelock // Nature. - 1958. - V.181, № 4621. -P.1462.

16. Будович, В.Л. Фотоионизационное детектирование в газовой хроматографии / В.Л. Будович, А.Ф. Шляхов // Успехи химии. - 1989. - Т.58, вып. 8. - С. 1354 - 1389.

17. Karmen, A. // Anal. Chem 36. - 1964. - №8 - Р. 1416.

18. Калмановский, В.И. К вопросу о механизме работы ионизационно-пламенного детектора и возможности его дальнейшего совершенствования / В.И. Калмановский // Молекулярная хроматография. -М.: Наука, 1964. - С. 22 - 31.

19. Фомин, О.К. Детектор, основанный на использовании поверхностной ионизации / О.К. Фомин // Газовая хроматография НИИТЭХИМ. - 1964. - Вып. 1. - С. 26 - 29.

20. Будович, В.Л. Фотоионизационное детектирование в газоаналитической технике [Электронный ресурс] / В.Л. Будович - Режим доступа. - Электрон. текстовые дан. - Москва, 2012. - Режим доступа: http://chromdet.ru/ru/librarys/articles-online/fid. html, свободный.

21. Лейбниц, Э.В. Руководство по газовой хроматографии / Э.В. Лейбниц, Х. Г. Штруппе - М.: Мир, 1988. - 250 с.

22. Теренин, А. Фотоионизация газов / А. Теренин // Успехи физических наук. 1931. - Т.1, вып. 2. - С. 276- 299.

23. А.с. 193144 СССР, МПК G 01 п. Фотоионизационный детектор для газовой хроматографии / В.Е. Казакевич, В.Д. Горбатенко. (СССР) -863712/26-25, заявлено 31.10.1965, опубл. 02.03.1967, Бюл № 6. - С. 2.

24. Driscoll, J.N. / J.N. Driscoll, J.B. Clarici // Chromatographia. - 1976. V.9. - P. 567 - 570.

25. Lovelock, J.E. / J.E. Lovelock // Nature. - 1960. - № 188. - Р. 401.

26. Крылов, Б.К. Высоковакуумный детектор для газовой хроматографии / Б.К. Крылов // Газовая хроматография НИИТЭХИМ. - 1964. Вып. 4. - С. 65 - 70.

27. Казакевич, В.Е. Исследование параметров фотоионизационного детектора / В.Е. Казакевич // Газовая хроматография НИИТЭХИМ. - 1965. Вып. 2. - 52 с.

28. Locke, D.C. / D.C. Locke, Y.E Meloan // Ibid. - 1965. - V.37. - P.

389.

29. Пат. 4778998 США Humidity compensation for a photoionization type detector, Carnaham Byron L. - № US5773833 A, заявл. 22.03.1996, опубл. 30.06.1998. - 10 с.

30. Евланова, Н.И. Выбор электродов для фотоионизационного генераторного детектора газов / Н.И. Евланова, Л.В. Илясов // Вестник ТвГТУ. - 2012. - Вып. 20 - С. 134 - 138.

31. Евланова, Н.И. Математическая модель статической характеристики фотоионизационного генераторного детектора/ Н.И. Евланова, Л.В. Илясов // Вестник ТвГТУ. - 2013 - Вып. 24, №2 - С. 45 - 49.

32. Яковлев, С.А. Фотометрия и ее метрологическое обеспечение / С.А. Яковлев, И.А. Невяжская // Тр. 5-й Всесоюз. науч.-техн. конф. - М.: Наука, 1984. - С. 209.

33. Фотоионизационный детектор модели PI 52-02A. Проспект фирмы «HNUSystems» [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. -

Москва, 1988. - Режим доступа: http://metr-

k.ru/files/products/detcon/pi700/PDS-Detcon-PI-700.pdf. html, свободный.

34. Пат. 64345 Российская Федерация, МПК G 01 N 27/67. Фотоионизационный детектор газов и паров / Евланова Н.И., Илясов Л.В.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2010103136, заявл. 02.02.2010, опубл. 20.05.2010, Бюл № 14. - 5 с.

35. Пат. 2340889 Российская Федерация, МПК G 01 N 27/67. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры / Будович В.Л., Симонов И.В.; заявитель и патентообладатель ООО Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ. - № 2007123754/28; заявл. 26.06.2007; опубл. 10.12.2008. Бюл № 34. - 5 с.

36. Пат. 2247975 Российская Федерация, МПК G01N27/66. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры / Будович В.Л., Симонов И.В.; заявитель и патентообладатель ООО Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ. - № 2004107880/28; заявл. 18.03.2004; опубл. 10.03.05. Бюл № 7. - 5 с.

37. Адамия, Т.В. Фотоионизационный детектор с регулируемой селективностью для капиллярной газовой хроматографии [Электронный ресурс] / Т.В. Адамия, И.В. Бондаренко, В.Л. Будович, А.Ф. Шляхов. -Электрон. текстовые дан. - Москва: 2012. - Режим доступа: http://chromdet.ru/ru/production/photoionization-detector-chromdet-1020. html, свободный.

38. Газохроматографический фотоионизационный детектор Хромдет-1020 // Каталог продукции ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ. - Москва, 2009. - С. 30 - 31.

39. А.с. 387282 СССР, М. Кл. G 01 n 31/08, 27/64. Способ фотоионизационного детектирования газовой смеси / Алиев Т. М., Алиев Т.Б., Константинов В. И. - 1645190/26-25; заяв. 07.04.1971; опубл. 21.06.1973. Бюл. 27. - 2 с.

40. Сакодынский, К.И. Аналитическая хроматография / К.И. Сакодынский. - М.: Химия, 1993. - 463 с.

41. Пат. 94020029 Российская Федерация, МПК G01N30/70. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры / Будович В.Л., Шишацкая Л.П.; заявитель и патентообладатель ООО Бюро аналитического приборостроения ХРОМДЕТ-ЭКОЛОГИЯ. - № 94020029/25; заявл. 01.06.1994; опубл. 20.04.1996. Бюл № 34. - 5 с.

42. Царев, Б.М. Контактная разность потенциалов / Б.М. Царев. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1959. -280 с.

43. Энгель, А. Ионизованные газы / А. Энгель. - М.: ГИФМЛ, 1959. -

332 с.

44. Алексеев, Г.Н. Непосредственное превращение различных видов энергии в электрическую и механическую / Г.Н. Алексеев. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 336 с.

45. Горловой, Г.Н. Тритиевые излучатели / Г.Н. Горловой, В.А. Степаненко - М.: Атомиздат, 1965. - 116 с.

46. Пат. 122179 Российская Федерация, МПК 00Ш27/64. Фотоионизационный детектор газов / Илясов Л.В., Евланова Н.И.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2012156152/28, заявл. 22.06.2012, опубл. 20.11.2012, Бюл. № 32. - 6 с.

47. Пат. 115072 Российская Федерация, МПК 00Ш27/64. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры / Илясов Л.В., Евланова Н.И.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2011151375/28; заявл. 16.12.2011; опубл. 20.04.2012, Бюл. №11. - 6 с.

48. Пат. 2523765 Российская Федерация, МПК 00Ш27/64. Фотоионизационный детектор для газоаналитической аппаратуры / Л. В. Илясов, Н. И. Евланова - № 2012156152/28; заявл. 24.12.2012; опубл. 20.07.2014, Бюл. №20. - 6 с.

49. Варламов, А.П. Фотоионизационный детектор газов и паров /

A.П. Варламов, Н.И. Евланова, Л.В. Илясов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2014. - №4. - С. 27 - 29.

50. Пат. 165088 Российская Федерация, МПК G01N27/64. Фотоионизационный генераторный детектор газов / Илясов Л.В., Иванова Н.И.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2016113229/28; заявл. 06.04.2016; опубл. 10.10.2016, Бюл. №28. - 2 с.

51. Пат. 165736 Российская Федерация, МПК G01N27/64. Фотоионизационный генераторный детектор газов / Илясов Л.В., Иванова Н.И.; заявитель и патентообладатель ТвГТУ. - № 2016122819/28; заявл. 08.06.2016; опубл. 10.11.2016, Бюл. №36. - 2 с.

52. Вилесов, Ф.И. Фотоионизация газов и паров вакуумным ультрафиолетовым излучением / Ф.И. Вилесов // Успехи физических наук. -1963. - T.LXXXI, вып. 4. - С. 669-738.

53. Будович, В.Л. Фотоионизационное детектирование в газовой хроматографии / В.Л. Будович, А.Ф. Шляхов // Успехи химии. - 1989. - Том 58. - С. 1354 - 1383.

54. Langhorst, M.L. Photo-ionization detector sensitivity of organic compounds / M. L. Langhorst // J. Chrom. Sci. - 1981. - V.19. - P.98 - 102.

55. Акопян, М.Е. Фотоионизационная масс-спектрометрия / М.Е. Акопян // Физика вакуумного ультрафиолетового излучения. - 1974. - С.113.

56. Сидоренко, В.В. Детекторы ионизирующих излучений /

B.В. Сидоренко, Ю.А. Кузнецов. - Л.: Судостроение, 1984. - 212 с.

57. Зайдель, А.Н. Вакуумная спектроскопия и ее применение / А. Н. Зайдель. - М.: Наука, 1976. - 218 с.

58. Болоздыня, А.И. Детекторы ионизирующих частиц и излучений. Принципы и применения / А.И. Болоздыня. - М.: Интеллект, 2012. - 208 с.

59. Штейнбок, Н.И. Применение радиоактивных излучений в измерительной технике / Н.И. Штейнбок. - М - Л.: МашГИЗ, 1960. - 288 с.

60. Штрупке, Х.Т. Руководство по газовой хроматографии. Ч.1 / Под ред. Х.Т. Штрупке: пер. с нем. - М.: Мир, 1988. - 480 с.

61. Шай, Г. Теоретические основы хроматографии газов / Г. Шай -М.: Изд. иностран. лит., 1963. - 382 с.

62. Вентцель, Е.С. Прикладные задачи теории вероятностей / Е.С. Вентцель, А.В. Овчаров. - М.: Радио и связь, 1983. - 416 с.

63. Новак, Й. Количественный анализ методом газовой хроматографии / Й. Новак. - М.: Мир, 1978. - 179 с.

64. Дианов, В. Г. Теория автоматического регулирования и авторегуляторы / В.Г. Дианов, М.В. Мееров - М.: Гостоптехиздат, 1963. - 416 с.

65. Кондратьев, И.А. Стабилизаторы расхода газа / И.А. Кондратьев, А.М. Габа, И.Г. Черняев // ООО «НПП ОКБА» наука и конструирование. -2013. - № 2. - С. 83.

66. Фарзане, Н.Г. Импульсный ввод анализируемого газа в автоматических анализаторах/ Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов // Измерительная техника - 1971 - №4 - С. 34 - 38.

67. Фарзане, Н.Г. Технологические измерения и приборы: Учеб. для студ. вузов по спец. «Автоматизация технологических процессов и производств» /Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, Азим-заде А. Ю. - М.: Высш. шк, 1989. - 456 с.

68. Березкин, В.Г. Высокоэффективная капиллярная газовая хроматография / В.Г. Березкин - М.: Знание, 1987. - 47 с.

69. ГОСТР Р 8.729 - 2010. Хроматографы аналитические газовые лабораторные. Методика поверки. - Введ. 2012 - 01 - 01. М.: Изд-во стандартов.

70. Коцев, Н. Справочник по газовой хроматографии / Н. Коцев. -М.: Мир, 1976. - 200 с.

71. Жуховицкий, А.А. Руководство по газовой хроматографии / А.А. Жуховицкий. - М.: Мир, 1969. - 503 с.

72. Другов, Ю.С. Газохроматографический анализ газов / Ю.С. Другов, Ю.А. Конопелько Ю.А. - М.: МОИМПЕКС, 1995. - 464 с.

73. Супина, В. Насадочные колонки в газовой хроматографии / В. Супина. - М.: Мир, 1977. - 256 с.

74. Гольберт, К.А. Курс газовой хроматографии / К.А. Гольберт, М.С. Вигдергауз. - М.: Химия, 1974. - 376 с.

75. Коган, Л.А. Количественная газовая хроматография / Л.А. Коган. - М.: Химия, 1975. - 184 с.

76. Тхоржевский, В.П. Автоматический анализ химического состава газов / В.П. Тхоржевский. - М.: Химия, 1969. - 323 с.

77. Степанов, Е.В. Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Труды института общей физики им. А.М. Прохорова. - 2005. - Том 61. - С. 5 - 47.

78. Матанцев, А. Б. Система неинвазивной диагностики хеликобактериоза / А. Б. Матанцев, Ю.О. Уразбахтина, В.Х. Ясовеев // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2014. - Том. 18, №2. - С. 69 - 73.

79. Томский, К. А. Газоанализаторы инфицированности HelicobacterPylori: проблемы внедрения в медицинскую практику / К.А. Томский // Практическая медицина. - 2014. - №1. - С. 167 - 171.

80. Индикаторные трубки РЮАЖ фирмы «Вольта» [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. - Санкт-Петербург, 2015. - Режим доступа: URL: http://www.volta.spb.ru/content/view/80/55. html, свободный.

81. ГОСТ Р 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдением. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. - Введ. 1976 - 03 - 15. М.: Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР.

82. Иванова, Н.И. Измерительная установка с дифференциальным генераторным фотоионизационным детектором для определения

биомаркеров в выдыхаемом газе / Н.И. Иванова, Л.В. Илясов // Биотехносфера. - 2016. - №1. - С. 17 - 20.

83. А.с. 510673 СССР, МПК G01N31/08. Хроматографический способ идентификации индивидуальных кислородосодержащих органических веществ внутри классов и класса углеводорода / М.И. Афанасьев, Б.П. Охотников, В.А. Ротин, Г.Г. Холостова - 1805009/26-25; заявл. 16.06.1972, опубл. 15.04.1974, Бюл. №14. - 2 с.

84. А.С. 1695221 СССР, МПК МПК G01N30/06. Способ идентификации веществ в хроматографии / Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, В.Н. Хохлов, Л.Л. Мартиросянц, Ю.Г. Габриелянц - № 39182273/25, заявл. 20.06.1981; опубл. 30.11.1991, Бюл. 44. - 3 с.

85. Хроматоидентификаторы Автохром [Электронный ресурс] -Электрон. текстовые дан. - Москва, 1992. - Режим доступа: URL: http://www.all-pribors.ru/opisanie/13194-92-avtokhrom-4146. html, свободный.

86. Кэц, Э. Количественный анализ хроматографическими методами. / Под ред. Э.Кэц.: пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 319 с.

87. Анкудинова, О.В. Разработка компьютерного хроматоидентификатора для научно-технических и образовательных услуг: отчет НИР / О.В. Анкудинова, Л.В. Илясов. - № гос. регистрации 01.2.00108519. - Тверь, 2002.

88. Анваер, Б.И. Хроматографические постоянные в газовой хроматографии: Углеводороды и кислородсодержащие соединения. Справочник / Б.И. Анваер. - М.: Изд-во стандартов 1978. - 191 с.

89. Ибрагимов, И.А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И.А. Ибрагимов, Л.В. Илясов. - М.: Высшая школа, 1984. - 274 с.

90. Стрекалова, М.А. Диффузионно-мембранный анализатор молекулярной массы жидких сред: дис. канд. техн. наук: 05.11.13. - Тверь: Изд-во ТвГТУ, 2008. - 166 с.