放電離子化電流檢測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種適合作為氣相色譜儀(GC)用的檢測(cè)器的放電離子化電流檢測(cè)器，更具體來(lái)說(shuō)，涉及高溫下的檢測(cè)器的特性改善。
【背景技術(shù)】
[0002]作為GC用的檢測(cè)器，一直以來(lái)都采用氫火焰離子化檢測(cè)器(FID:Flame1nizat1n Detector)、脈沖放電離子化電流檢測(cè)器(PDD: Pulsed Discharge Detector)、熱導(dǎo)檢測(cè)器(TO):Thermal Conductivity Detector)等各種方式的檢測(cè)器。
[0003]在檢測(cè)器之中，為了檢測(cè)有機(jī)物而一般使用的是FID。FID利用氫焰使試樣氣體中的試樣成分離子化，并對(duì)該離子電流進(jìn)行檢測(cè)。FID具有動(dòng)態(tài)范圍寬這樣的優(yōu)點(diǎn)，但由于是利用氫焰使試樣成分燃燒從而離子化，所以成為分析對(duì)象的化合物被限定。FID對(duì)于難燃性氣體的靈敏度低，沒(méi)有對(duì)于無(wú)機(jī)氣體的靈敏度。
[0004]另一方面，利用放電而使試樣離子化的PDD等對(duì)于難燃性氣體、無(wú)機(jī)氣體也具有高靈敏度，適合于氣相色譜儀所要求的基本全部的化合物的檢測(cè)(例如參照專利文獻(xiàn)I至4)。等離子體的生成常常采用激發(fā)氦分子的方法，采用該方法的PDD被稱為氦放電離子化檢測(cè)器(HDPID:Helium Discharge Photo 1nizat1n Detector)。
[0005]HDPID主要由等離子體生成部和離子收集部構(gòu)成。
[0006]在等離子體生成部配置等離子體激發(fā)用電極。通過(guò)將氦氣導(dǎo)入等離子體生成部，對(duì)等離子體激發(fā)用電極施加高壓的脈沖，來(lái)對(duì)氦氣進(jìn)行激發(fā)，從而生成等離子體。該等離子體所發(fā)出的光(真空紫外光等)達(dá)到離子收集部。
[0007]在離子收集部中配置離子收集用電極和偏置用電極。將試樣氣體導(dǎo)入離子收集部，將從上述等離子體生成部到達(dá)的光照射于該試樣氣體，從而使試樣氣體離子化(試樣離子)。對(duì)偏置用電極施加電壓而形成電場(chǎng)，將試樣離子引導(dǎo)至離子收集用電極。離子收集用電極收集試樣離子，通過(guò)與該離子收集用電極連接的放大器將其作為離子電流進(jìn)行檢測(cè)。
[0008]在離子收集用電極和偏置用電極之間，插入陶瓷等的絕緣構(gòu)件(厚度為數(shù)mm左右)，使兩者電絕緣(例如參照專利文獻(xiàn)I至4)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-117854號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011-158357號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2011-232071號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2012-8088號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0016]有時(shí)會(huì)采用氣相色譜儀進(jìn)行高沸點(diǎn)成分的分析，為了促進(jìn)這樣的成分的離子化，需要將HDPID的離子收集部加熱至最高400°C左右。但是，對(duì)離子收集部進(jìn)行加熱的話，在300°C以上則溫度漂移、噪聲急劇變大，其結(jié)果，本底水平上升，檢測(cè)信號(hào)的SN比降低。
[0017]本申請(qǐng)發(fā)明正是為了解決上述問(wèn)題而做出的，其目的在于，提高一種能夠防止高溫下的檢測(cè)信號(hào)的SN比的降低，適合于高沸點(diǎn)成分的分析的放電離子化電流檢測(cè)器。
[0018]用于解決問(wèn)題的手段
[0019]為了解決上述問(wèn)題而做出的發(fā)明是用于氣相色譜儀的放電離子化電流檢測(cè)器，其包括:
[0020]a)生成等離子體的等離子體生成部；以及
[0021]b)離子收集部，所述離子收集部具有:用于產(chǎn)生電場(chǎng)的偏置用電極，所述電場(chǎng)用于將利用所述等離子體生成部所生成的等離子體所發(fā)出的光而被離子化了的試樣離子導(dǎo)入后述的離子收集用電極；用于收集所述試樣離子的離子收集用電極；以及配置在該離子收集用電極和該偏置用電極之間的、由純度為99.5%以上的氧化鋁或者藍(lán)寶石構(gòu)成的絕緣構(gòu)件。
[0022]本申請(qǐng)的發(fā)明者得到以下見(jiàn)解:由于離子收集部的加熱，絕緣構(gòu)件的絕緣電阻在300°C以上急劇變小是使檢測(cè)信號(hào)的SN比降低的主要原因。即，采用以往所采用的氧化鋁、耐熱性樹(shù)脂等的一般的絕緣構(gòu)件的話，300 °C以上的高溫下的絕緣電阻的降低明顯，其結(jié)果，偏置用電極與離子收集用電極之間的絕緣不足，電流從偏置用電極流到離子收集用電極，作為漂移、噪聲而被檢測(cè)到。
[0023]基于該見(jiàn)解進(jìn)一步進(jìn)行研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將純度為99.5%以上的氧化鋁或者藍(lán)寶石用于離子收集用電極和偏置用電極之間的絕緣構(gòu)件，能夠防止絕緣構(gòu)件的絕緣電阻在300°C以上急劇地變小。而且，這些絕緣構(gòu)件即使在檢測(cè)器的最高使用溫度(400°C左右)下也具有大約10、cm以上的體積電阻率，在離子收集用電極和偏置用電極之間實(shí)現(xiàn)了充分的絕緣。
[0024]進(jìn)一步地，在上述放電離子化電流檢測(cè)器中，
[0025]所述等離子體生成部可以做成為利用低頻交流電場(chǎng)的介質(zhì)阻擋放電來(lái)生成等離子體的等尚子體生成部。
[0026]本申請(qǐng)的發(fā)明者已查明，由于離子收集部的加熱而從包含等離子體生成部的檢測(cè)器的內(nèi)壁產(chǎn)生放出氣體也是使檢測(cè)信號(hào)的SN比降低的原因之一。放出氣體主要是氫或氧等無(wú)機(jī)氣體，如上所述，利用放電的檢測(cè)器對(duì)無(wú)機(jī)氣體進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)，因此對(duì)于放出氣體也過(guò)度地進(jìn)行檢測(cè)。因此，本底水平上升，檢測(cè)信號(hào)的SN比降低。
[0027]采用上述結(jié)構(gòu)的等離子體生成單元的放電離子化電流檢測(cè)器一般被稱為低頻介質(zhì)阻擋放電離子化電流檢測(cè)器(BID:Dielectric Barrier Discharge 1nizat1nDetector)。BID通過(guò)在等離子體生成部設(shè)置由電介質(zhì)包圍的空間，在該電介質(zhì)的外側(cè)配置等離子體激發(fā)用電極，從而在該空間內(nèi)生成等離子體。由此，由于該電極、檢測(cè)器的內(nèi)壁被直接暴露于等離子體等所導(dǎo)致的電極的濺射、放出氣體的發(fā)生得以抑制。
[0028]通過(guò)利用這樣的介質(zhì)阻擋放電，在高溫時(shí)也能夠大幅減少?gòu)臋z測(cè)器內(nèi)壁產(chǎn)生的放出氣體的量。
[0029]又，也可以作用如下結(jié)構(gòu):在所述離子收集用電極、所述絕緣構(gòu)件、以及所述偏置用電極彼此之間配置金屬制O形環(huán)，這些金屬制O形環(huán)由彈性構(gòu)件按壓而被固定。
[0030]金屬制O形環(huán)可以是對(duì)鎳基超合金實(shí)施了鍍金或者鍍銀的O形環(huán)。
[0031]弾性構(gòu)件可以采用例如板簧。
[0032]以往，在離子收集用電極、絕緣構(gòu)件、以及偏置用電極的接觸面配置襯墊來(lái)確保離子收集部的氣密性。但是，長(zhǎng)期持續(xù)使用伴有高溫的檢測(cè)器的話，襯墊由于溫度循環(huán)而發(fā)生塑性變形，離子收集部的氣密性降低。因此，存在無(wú)機(jī)氣體從接觸面侵入離子收集部，檢測(cè)信號(hào)的SN比降低的擔(dān)憂。
[0033]相對(duì)于此，金屬制O形環(huán)的復(fù)原性優(yōu)異，即使長(zhǎng)期持續(xù)使用檢測(cè)器，也基本不會(huì)由于溫度循環(huán)而發(fā)生塑性變形，所以能夠維持離子收集部的氣密性。
[0034]或者，可以做成采用接合構(gòu)件將所述離子收集用電極、所述絕緣構(gòu)件、以及所述偏置用電極氣密地接合的結(jié)構(gòu)。
[0035]在該情況下，所述絕緣構(gòu)件中的、與所述離子收集用電極接合的第I接合面、以及與所述偏置用電極接合的第2接合面分別被噴鍍鉬(Mo)以及錳(Mn)，在此基礎(chǔ)上再采用鎳(Ni)進(jìn)行電鍍，從而可以在該第I接合面焊接該絕緣構(gòu)件和該離子收集用電極，在該第2接合面焊接該絕緣構(gòu)件和該偏置用電極。
[0036]進(jìn)一步地，在使用于所述第I接合面以及第2接合面的焊接材料中的、露出于所述離子收集部的外側(cè)的位置也可以實(shí)施鍍鎳(Ni)。
[0037]為了能夠在表面形成鈍態(tài)以防止氧化，收集用電極以及偏置用電極例如可以由不銹鋼或者鎳形成，在此尤其優(yōu)選為通過(guò)由鐵、鎳以及鈷構(gòu)成的合金來(lái)形成。
[0038]這樣的合金可以通過(guò)實(shí)施鍍鎳(Ni)來(lái)防止氧化。
[0039]通過(guò)像以上那樣接合離子收集用電極、絕緣構(gòu)件、以及偏置用電極，能夠確保離子收集部的氣密性。尤其是，由鐵、鎳以及鈷構(gòu)成的合金的熱膨脹系數(shù)與氧化鋁、藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)接近，通過(guò)將離子收集用電極以及偏置用電極做成由這樣的合金形成的電極，能夠耐得住檢測(cè)器的長(zhǎng)期使用所帶來(lái)的溫度循環(huán)。
[0040]離子收集用電極、絕緣構(gòu)件、以及偏置用電極的接合面在離子收集部的外側(cè)被暴露于大氣。因此，在高溫時(shí)，存在從接合面露出的焊接材料發(fā)生氧化而膨脹，氣密性降低的擔(dān)憂。但是，如上所述，如果對(duì)在離子收集部的外側(cè)露出的焊接材料也實(shí)施鍍鎳(Ni)的話，鍍層就成為阻擋層，能夠防止氧化。
[0041]另外，離子收集用電極由于也與位于離子收集部的外部的放大器等連接，所以被暴露于大氣中。在該情況下，如果對(duì)離子收集部進(jìn)行加熱，則在該連接部分收集用電極恐怕會(huì)發(fā)生氧化。采用放電離子化電流檢測(cè)器，對(duì)流經(jīng)收集用電極的?數(shù)PA左右的微小的離子