Детектор захвата электронов ( ECD ) представляет собой устройство для детектирования атомов и молекул в газе за счет прилипания электронов через захвата электронов ионизации . Устройство было изобретено в 1957 году Джеймсом Лавлоком [1] [2] [3] [4] и используется в газовой хроматографии для обнаружения следовых количеств химических соединений в образце. [5] [6] [7]
Детектор газового хроматографа [ править ]
.jpg/440px-James_Lovelocks_Electron_capture_detector_for_a_gas_chromatograph,_1960._(9660569973).jpg)
.jpg){kind=link}
Детектор электронного захвата используется для обнаружения компонентов, поглощающих электроны (с высокой электроотрицательностью ), таких как галогенированные соединения, в выходном потоке газового хроматографа . ECD использует излучатель радиоактивных бета-частиц (электронов) в сочетании с так называемым подпиточным газом, протекающим через камеру детектора. Эмиттер электронов обычно состоит из металлической фольги, содержащей 10 милликюри (370 М Бк ) радионуклида. 63
Ni
. Обычно в качестве подпиточного газа используется азот , поскольку он обладает низкой энергией возбуждения, поэтому легко удалить электрон из молекулы азота. Электроны, испускаемые эмиттером электронов, сталкиваются с молекулами подпиточного газа, в результате чего появляется намного больше свободных электронов. Электроны ускоряются по направлению к положительно заряженному аноду , генерируя ток . Поэтому на хроматограмме всегда присутствует фоновый сигнал . Когда образец переносится в детектор газом-носителем , молекулы анализируемого вещества, поглощающие электроны, захватывают электроны и тем самым уменьшают ток между анодом коллектора и катодом.. В широком диапазоне концентраций скорость захвата электронов пропорциональна концентрации аналита. Детекторы ECD особенно чувствительны к галогенам , металлоорганическим соединениям , нитрилам или нитросоединениям .
Механизм ответа [ править ]
Не сразу очевидно, почему захват электронов электроотрицательными аналитами снижает ток, протекающий между анодом и катодом: молекулярные отрицательные ионы аналита несут тот же заряд, что и захваченные электроны. Ключ к пониманию того, почему ток уменьшается, - это спросить, куда могут пойти заряженные сущности, кромесобираются на аноде и катоде. Ответ заключается в рекомбинации отрицательных ионов или электронов с положительными ионами подпиточного газа до того, как эти заряженные частицы могут быть собраны на аноде и катоде соответственно. Отрицательные и положительные ионы рекомбинируют намного быстрее, чем электроны и положительные ионы; именно эта более быстрая нейтрализация является причиной наблюдаемого уменьшения тока. Исследование уравнения баланса скорости с учетом всех рассмотренных механизмов образования и потери заряда показывает, что ток, собираемый, когда детектор электронного захвата насыщен аналитом, не равен нулю: это половина тока, улавливаемого, когда аналит отсутствует. Для лабораторных хроматографов этот теоретический результат является хорошо известным экспериментальным наблюдением. [8]
Чувствительность [ править ]
В зависимости от анализируемого вещества ECD может быть в 10-1000 раз более чувствительным, чем пламенно-ионизационный детектор (FID), и в миллион раз более чувствительным, чем детектор теплопроводности (TCD). ECD имеет ограниченный [ необходимо пояснение ] динамический диапазон и находит наибольшее применение при анализе галогенированных соединений. [9] Предел обнаружения для детекторов электронного захвата составляет 5 фемтограмм в секунду (фг / с), а детектор обычно демонстрирует линейный диапазон в 10 000 раз. [ необходима цитата ] Это позволило обнаруживать галогенированные соединения, такие как пестициды и ХФУ , даже на уровне лишь одной части на триллион (ppt ), что революционизировало наше понимание атмосферы и загрязняющих веществ.
Ссылки [ править ]
- ↑ Пирс, Фред (15 февраля 2017 г.). «Ретроспектива: как случайно спасти планету» . Новый ученый (3113).
- ^ "Библиотека и архивный каталог EC / 1974/16: Лавлок, Джеймс Эфраим" . Лондон: Королевское общество . Архивировано из оригинала на 2014-04-10.
- Перейти ↑ Lovelock, JE (1958). «Чувствительный детектор для газовой хроматографии». Журнал хроматографии A . 1 : 35. DOI : 10.1016 / S0021-9673 (00) 93398-3 .
- Перейти ↑ Lovelock, JE (1974). «Детектор электронного захвата». Журнал хроматографии A . 99 : 3. DOI : 10.1016 / S0021-9673 (00) 90840-9 .
- ^ Krejči, M .; Дресслер, М. (1970). «Селективные детекторы в газовой хроматографии». Хроматографические обзоры . 13 : 1. DOI : 10,1016 / 0009-5907 (70) 80005-9 .
- ^ Pellizzari, ED (1974). «Детектирование электронного захвата в газовой хроматографии». Журнал хроматографии A . 98 (2): 323. DOI : 10.1016 / S0021-9673 (00) 92077-6 .
- ^ Лавлок, Дж. Э .; Мэггс, RJ; Уэйд, Р.Дж. (1973). «Галогенированные углеводороды в Атлантике и над Атлантикой». Природа . 241 (5386): 194. Bibcode : 1973Natur.241..194L . DOI : 10.1038 / 241194a0 .
- ^ Сигел, М.В., и МакКаун, М.К., Ионы и электроны в детекторе захвата электронов: количественное обнаружение с помощью масс-спектрометрии при атмосферном давлении. J. Chromatogr. 122 397 (1976).
- ^ Разное. «Консультативное заключение» . Инновационная технология: анализ поля газовой хроматографией . Комитет по обзору технологий NEWMOA . Проверено 21 апреля 2011 .
