JPH03500927A - infrared radiation detection - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、気体状サンプル中の関心のある選択された分子を検出する赤外線放射 検出手段及び方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention provides infrared radiation for detecting selected molecules of interest in a gaseous sample. Detection means and method.
本発明ii、特にガスクロマトグラフィ、液体クロマトグラフィ、 CO,検出 、全有機炭素分析及び全無機炭素分析の分野に適用できる。The present invention ii, especially gas chromatography, liquid chromatography, CO, detection , applicable to the fields of total organic carbon analysis and total inorganic carbon analysis.
従来の技術 燃焼の炎は、長い間分光法の源として分析的に用いられてきた。しかし2分光法 の源として燃焼の炎の分析的な応用は、現在まで非常に深く研究されてきており 、電磁気スペクトルのUV可視領域内に入る放射線放射の研究に殆んど全く限定 されてきた。Conventional technology Combustion flames have long been used analytically as a source for spectroscopy. However, 2 spectroscopy The analytical application of combustion flames as a source of has been studied in great depth to date. , almost exclusively limited to the study of radiation emissions falling within the UV-visible region of the electromagnetic spectrum It has been.
米国特許第3836255号は、放射及び吸収の両方をモニターする分光測定の 物質の分析器を記述している。U.S. Pat. No. 3,836,255 describes a spectroscopic measurement that monitors both radiation and absorption. Describes a substance analyzer.
この分析器では、流体は循環的に加熱、冷却され、放射の賛化は流体中の関心の める物質の特性である。In this analyzer, the fluid is cyclically heated and cooled, and the emission of radiation is of interest in the fluid. It is a property of a substance that can be used.
米国特許第3516745号は、気体スはクトル放射の観察法を記述している。US Pat. No. 3,516,745 describes a method for observing gaseous gas emission.
気体はチェンバーに含まれ。Gas is contained in the chamber.
それは循環的に圧縮されそして自由に膨張される。赤外線放射の変化は、ピスト ン内の気体の濃度に相関される。It is cyclically compressed and freely expanded. Changes in infrared radiation is correlated to the concentration of gas in the tank.
振動はチェンバー中に含まれる気体を励起又はエネルギー化してスぼクトル放射 を発する。Vibration excites or energizes the gas contained in the chamber and emits sparks. emits.
米国特許第3516745号と同じく、米国特許第3749495号は、IR放 射分析器全記述しており。Similar to U.S. Pat. No. 3,516,745, U.S. Pat. No. 3,749,495 Full description of the radiation analyzer.
それではサンプルは周期的に圧縮且つ膨張される。圧縮した気体は、増大した分 子の衝突によシ加熱されるようになりそれにより赤外線の放射を生成する。圧縮 且つ膨張した気体の放射の比較は、気体濃度に応じて異る放射を生成する。The samples are then compressed and expanded periodically. The compressed gas is The collision of the particles causes them to become heated, thereby producing infrared radiation. compression And the comparison of the radiation of the expanded gas produces different radiation depending on the gas concentration.
燃焼炎から放射する全放射のかなりの部分がスはクトルの赤外線領域にある止い う事実にかかわらず2分析上の目的のためのこの放射の使用は、研究されてきて いないように見える。A significant portion of the total radiation emitted by the combustion flame is located in the infrared region of the Despite the fact that 2 the use of this radiation for analytical purposes has been studied. It looks like there aren't any.
光学的放射の点で、燃焼炎から放射するエネルギーはスペクトルの紫外線領域か ら遠赤外線領域まで延長する。In terms of optical radiation, the energy radiated from a combustion flame is in the ultraviolet region of the spectrum. Extends from to far infrared region.
炎により放射される全エネルギーの中で、スはクトルの紫外線及び可視の領域か らの放射は約0.4sに過ぎない(Gaydon、 A、G、 : Ths 5 peetro*eopy of Flames :Chapmln and B a1l : London、 1974 ; 221〜243に一ジ)。これに 反して、燃焼炎からの赤外線の放射は全放射エネルギーの約20チに達するもの と評価されている( Gaydon、 A、G、 ; Wolfhard、 H ,G、 ;Flames、 Their 5tructure、 Radiat ion andTeroperatnre、 4版、 Chapman and Hall ’、 London。Of all the energy radiated by the flame, the ultraviolet and visible range of The radiation time is only about 0.4 s (Gaydon, A, G,: Ths 5 peetro*eopy of Flames: Chapmln and B a1l: London, 1974; 221-243). to this On the other hand, infrared radiation from a combustion flame accounts for about 20 inches of the total radiant energy. (Gaydon, A, G; Wolfhard, H ,G,;Flames,Their 5structure,Radiat ion and Teroperatnre, 4th edition, Chapman and Hall', London.
1979.238〜259ページ)。透明な炎例えば水素/空気の炎では、可視 の放射は無視することができそして放射エネルギーの多くはスはクトルの赤外線 領域に入る。これらの事実にかかわらず、燃焼炎からの赤外線放射の分析的応用 はまだ研究されていない。1979. pp. 238-259). Transparent flames, such as hydrogen/air flames, are visible. radiation can be ignored and much of the radiated energy is in the infrared radiation of the Enter the area. Despite these facts, analytical applications of infrared radiation from combustion flames has not been studied yet.
分析的な研究が欠けているにもかかわらず、多くの量の仕事が、主として軍事用 の応用のためのジェット航空機及びロケットを追跡する目的で熱気体からの赤外 線放射についてなされている。この仕事の多くは1通常の燃焼炎が、飛行する物 体からの排気ガスのモデルとして用いられている。Plyler (Plyle r、 E、に、; J、 Res。Despite the lack of analytical research, a large amount of work has been Infrared radiation from hot gases for the purpose of tracking jet aircraft and rockets for applications in It has been done about line radiation. Much of this work involves 1 normal combustion flames flying It is used as a model for exhaust gases from the body. Plyler r, E,に; J, Res.
Nat、 Bar、 5tand、1948. 40. 113)は、特に1〜 22Pmに及ぶ波長でブンゼンの炎から発する赤外線を研究している。1〜5p mの波長の範囲で。Nat, Bar, 5tand, 1948. 40. 113) is especially 1- We are studying the infrared rays emitted by Bunsen's flame at wavelengths up to 22 Pm. 1-5p In the wavelength range of m.
Plylerは、2本のバンドがCO2及びH,Oの分子からの赤外線放射の結 果として大きいことを見い出した( Plylsr、 E、に、; J、Rea 、 Nat、 Bar、 5tand、1948゜40.113)。1本のバン ドは、Z 771m (3704a*−”)におり、−1他は4.3 pm ( 23261:II+−”)にある。Plyler believes that the two bands are the result of infrared radiation from CO2 and H,O molecules. As a result, I found that there was a large effect (Plylsr, E, Ni,; J, Rea , Nat, Bar, 5tand, 1948°40.113). one van -1 and others are at 4.3 pm ( 23261:II+-”).
二酸化炭素の赤外線放射の研究は、C02が28及び4.4μmで強く放射する ことを示している( Gaydon。Research on the infrared radiation of carbon dioxide shows that CO2 emits strongly at 28 and 4.4 μm. This shows that (Gaydon.
A、G、、 The 5pectroseopy of Flames、 Ch apmanand Hall ”、London、1974.221〜423ば 一ジ)。より長い波長のバンドは二酸化炭素の分子の不斉伸縮に対応する(Na k!Lrnoto、 K、: Infrared 5pectraof Ino rganie and Coordination Compounds ;J ohn Wiley ; New York、 1963. 77ハージ)。A, G,, The 5pectroseopy of Flames, Ch apmanand Hall”, London, 1974.221-423 Ichiji). The longer wavelength band corresponds to the asymmetric stretching and contraction of the carbon dioxide molecule (Na k! Lrnoto, K,: Infrared 5pectraof Ino rganie and Coordination Compounds;J ohn Wiley; New York, 1963. 77 Hage).
代表的な燃焼炎から観察された赤外線ススクトルは、大気の吸収により変性され るこれら二つの放射の重複の結果であるっCO,吸収バンドの位置が、放射バン ドに関して僅かにシフトしているので、放射バンドの一部のみが大気の吸収を行 う(Curcio、 J、A、; Buttrey、 D、V、E、;Appl 、 Opt、1966、 5. 231 )。4.4pmにおける観察されたバ ンドは、専ら二酸化炭素の放射により。The infrared rays observed from a typical combustion flame are denatured by atmospheric absorption. As a result of the overlap of these two emissions in CO, the position of the absorption band is is shifted slightly with respect to the radiation band, so only part of the radiation band undergoes atmospheric absorption. (Curcio, J, A,; Buttrey, D, V, E,; Appl , Opt, 1966, 5. 231). Observed bar at 4.4pm exclusively through the emission of carbon dioxide.
セしてCO8による大気の吸収による真のバンドの型の変化によって真の4.3 pmのCO8放射からシフトするように見える。28μmで炎から観察されるバ ンドは、Z7μmの二酸化炭素のバンドによるz5及び27μmの水のバンドの 重複の結果である。他のバンドが1〜22μmの波長範囲にわたって観察される が、z7及び4.3μmにおけるバンドは、二つの最も強い放射である。The true 4.3 It appears to shift from the pm CO8 emission. The beam observed from the flame at 28μm The z5 and 27μm water bands are separated by the Z7μm carbon dioxide band and the 27μm water band. This is the result of duplication. Other bands are observed over the wavelength range of 1-22 μm However, the bands at z7 and 4.3 μm are the two strongest emissions.
炎から観察される赤外線放射の量は、又他のパラメーターの数に依存する。炎の 研究は、エネルギーの多くがより冷い大気と混合することにより生ずる伝導及び 対流により失われることを示している( Gaydon、 A、G、 ;The 5pectroscopy of Flames ; Chapman an dHall :London、1974 +、 221〜243ページ)。The amount of infrared radiation observed from a flame also depends on a number of other parameters. Of fire Research has shown that much of the energy is due to conduction and This shows that it is lost due to convection (Gaydon, A, G,; The 5pectroscopy of Flames; Chapman an dHall: London, 1974+, pages 221-243).
さらに、乱流が放射する赤外線放射の量を減少させることを観察している( G aydon、 A、 G、 ; Wolfhard、 H,G、、”Flame s、 Their 5tructure、 Radiation andTem perature、 4版a、 Chapmln and Hall : Lo ndon。Additionally, we observe that turbulence reduces the amount of infrared radiation emitted (G aydon, A, G; Wolfhard, H, G, “Flame s, Their 5structure, Radiation andTem perature, 4th edition a, Chapmln and Hall: Lo ndon.
1979;238〜259ば一部)。自己吸収は、放射を低下させる他の7アク ターでちる。従って、炎の大きさ、形及び性質は、炎からの放射の量を考えると き1重要なパラメーターである。1979; 238-259 part). Self-absorption is another factor that reduces radiation. Tardechiru. Therefore, the size, shape and properties of the flame are determined by considering the amount of radiation emitted from the flame. This is the first important parameter.
さらに、炎内の観察の領域は9重要な考慮すべきことである。空間的には、赤外 線放射の放射は、外側の円錐体及び局りの気体で最大であり、内部の円錐体の領 域からは殆んど又は全く放射しないことを観察している( Gaydon、 A −G、 ; The 5peetroseopy of Flames ;Ch apman and Hall : London、 1974 ; 221〜 243ページ)。従来の研究は、赤外線放射の約7分の1が内部の円錐体の領域 から生じ、残りの7分の6が外―の円錐/高温気体層から生ずることを示してい る( Gaydon、 A、G、 ; The 5pectroacepy o f Flames;Chapman and Hall : London、 1974 ; 221〜243ページ)。炎中に形成される高温の気体状燃焼生 成物が、それらが大気のエントレインメントにより冷却される壇で、外臂の円錐 の可親の部分の上で放射し続ける。Additionally, the area of observation within the flame is an important consideration. Spatially, infrared The radiation of line radiation is greatest in the outer cone and local gas, and in the inner cone region. (Gaydon, A. -G, ; The 5peetroseopy of Flames; Ch apman and Hall: London, 1974; 221~ 243 pages). Previous research has shown that about one-seventh of infrared radiation occurs in the inner cone region. This shows that the remaining 6/7 comes from the outer cone/hot gas layer. (Gaydon, A, G,; The 5 pectroacepy o f Flames; Chapman and Hall: London, 1974; pages 221-243). High temperature gaseous combustion products formed in the flame The cone of the outer calf is formed by the formation of the algae where they are cooled by atmospheric entrainment. It continues to radiate on the parent part of.
最後に2分析上の見地から最も重要でおるが、炎から放射する赤外岬放射紳の貴 は、高温の気体中に存在するC02及び塩0分子の数の関数でおる。従って定性 及び定量の両方の分析が可能である。Finally, and most importantly from an analytical point of view, the infrared cape radiates from the flame. is a function of the number of CO2 and salt molecules present in the hot gas. Therefore, qualitative Both quantitative and quantitative analysis are possible.
図面の簡単な説明 第1図は、非分散研究用の実験1で用いた装置を概略的に示す。Brief description of the drawing FIG. 1 schematically shows the apparatus used in Experiment 1 for non-dispersive studies.
第2図は、実験1の波長選択研究に用いた装置を概略的に示す。FIG. 2 schematically shows the apparatus used for the wavelength selection study in Experiment 1.
第3図は、フーリエ変換干渉計の研究に用いられる光学システムを概略的に示す 。Figure 3 schematically shows the optical system used in Fourier transform interferometer studies. .
第4図は、Pb5e検出器に関する前置増巾器を概略的に示す。FIG. 4 schematically shows a preamplifier for a Pb5e detector.
第5図は、トルエンの50μを注入のための時間の関数としての信号プロフィル を図示している。Figure 5. Signal profile as a function of time for injection of 50μ of toluene. is illustrated.
第6図は、トルエンに関し注入容積(μt)の関数としてピーク高さ信号を図示 している。Figure 6 illustrates the peak height signal as a function of injection volume (μt) for toluene. are doing.
第7図は、純粋なエタノールが炎中に吸引されたとき。Figure 7 shows when pure ethanol is drawn into the flame.
信号に対するバーナーの上の観察高さの効果を図示している。Figure 3 illustrates the effect of viewing height above the burner on the signal.
第8図は2分子中の炭素原子の数の関数として炭素1モル当り得られる信号を図 示している。Figure 8 shows the signal obtained per mole of carbon as a function of the number of carbon atoms in two molecules. It shows.
第9図は、10%メタノール/水混合物が2WLt/分で液体クロマトグラフか らバーナーへポンプで送られるとき4.3pmで観察される信号に対する検出器 のバイアス電圧の効果を図示している。Figure 9 shows a liquid chromatograph using a 10% methanol/water mixture at 2 WLt/min. detector for the signal observed at 4.3 pm when pumped to the burner. The effect of the bias voltage is illustrated.
第10図は、純粋なエタノールが定常状態で炎に吸引されたとき観察される信号 に対するチョッピング周波数の効果を図示している。Figure 10 shows the signal observed when pure ethanol is drawn into a flame at steady state. Figure 3 illustrates the effect of chopping frequency on .
第11.1〜11.2図は、 Pb5e検出器を用いて水素/空気炎及びアセチ レン/空気炎に関するシステムにより得られる赤外線スペクトルである。Figures 11.1-11.2 show hydrogen/air flames and acetate using a Pb5e detector. Infrared spectrum obtained by the system on a len/air flame.
第12.1〜12.2図は、 Co、及びエタノールが炎に導入されたときシス テムにより得られる赤外線スはクトルである。Figures 12.1-12.2 show the system when Co and ethanol are introduced into the flame. The infrared radiation obtained by the system is kutor.
第13図は、CO,の流速の関数として4.3μ雷で観察される信号を図示する 。Figure 13 illustrates the signal observed in 4.3μ lightning as a function of the flow velocity of CO. .
第14図は、液体クロマトグラフに注入されるエタノールの容量の関数として4 .3μmで得られる信号を図示する。Figure 14 shows 4 as a function of the volume of ethanol injected into the liquid chromatograph. .. The signal obtained at 3 μm is illustrated.
第15図は、メタノール、エタノール及びプロパツールの等容量の混合物50μ tが液体クロマトグラフから溶離したとき得られるクロマトグラムである。溶離 の順序は、メタノール、エタノール、プロパツールであった。Figure 15 shows a 50μ mixture of equal volumes of methanol, ethanol and propatool. This is a chromatogram obtained when t is eluted from a liquid chromatograph. elution The order was methanol, ethanol, propatool.
第16図は、実施例2で用いた装置を概略的に示す。FIG. 16 schematically shows the apparatus used in Example 2.
第17.1〜17.3図は、実施例2におけるバーナー・アセンブリーを概略的 に示す。Figures 17.1-17.3 schematically illustrate the burner assembly in Example 2. Shown below.
第18図は、10%0V−101で得た無鉛ガソリン5μtのクロマトグラムで ある。カラムの温度は4分間55℃に保持され次に7分かけて200℃に上げら れた。Figure 18 is a chromatogram of 5 μt of unleaded gasoline obtained at 10% 0V-101. be. The column temperature was held at 55°C for 4 minutes and then increased to 200°C over 7 minutes. It was.
第19図は2種々の容量(μt)のはメタンについて得られる溶離ピークを示す 。カラム温度90℃。Figure 19 shows the elution peaks obtained for two different volumes (μt) of methane. . Column temperature: 90°C.
第20図は、ジクロロメタンに関するピーク高さ対容量(μt)を図示する。FIG. 20 illustrates peak height versus volume (μt) for dichloromethane.
第21図は、トリクロロトリフルオロエタンに関するピーク高さ対容量(μm) 1図示する。Figure 21 shows peak height versus volume (μm) for trichlorotrifluoroethane. 1 is shown.
第22図は、四塩化炭素に関するピーク高さ対容量(μtuft図示する。FIG. 22 illustrates peak height versus capacity (μtuft) for carbon tetrachloride.
第23図は、二酸化炭素に関するピーク高さ対容量(pt)を図示する。FIG. 23 illustrates peak height versus volume (pt) for carbon dioxide.
第24図は、1.二酸化炭素:2.ペンタン:3.LL2−トリクロロ−L2. 2− )リフルオロエタン;4゜ジクロロメタン;5.四塩化炭素に関して炎赤 外線放射検出器により得られた注入した化合物(μモル)対ピーク高さを図示し ている。Figure 24 shows 1. Carbon dioxide: 2. Pentane: 3. LL2-trichloro-L2. 2-) Lifluoroethane; 4° dichloromethane; 5. Flame red regarding carbon tetrachloride Illustrating peak height versus injected compound (μmol) obtained by external radiation detector ing.
第25図は、ペンタンに関するピーク高さの対数対注入餐i:(pt)の対数を 図示している。Figure 25 shows the logarithm of the peak height for pentane versus the logarithm of the injection temperature i:(pt). Illustrated.
第26図は、メタン、−酸化炭素及び二酸化炭素に関する炎赤外線放射検出器の 相対的レスポンスを図示しているっ 第27図は、異る数の炭素を含む種々の化合物即ちBR−ETJ ブoモニタ/ −ル; D I −CL、ジクロロメタン;TRI−CL、トリクロロメタン: TRI−CLEN、)リクoロエタ/ −、v;TETRA−CL四塩化炭素; TRI−CL−F、)ジクロロトリフルオロエタン:N−PENT、n−ペンタ ン;N−HEX。Figure 26 shows flame infrared radiation detectors for methane, carbon oxide and carbon dioxide. It illustrates the relative response. Figure 27 shows various compounds containing different numbers of carbons, namely BR-ETJ -L; DI -CL, dichloromethane; TRI-CL, trichloromethane: TRI-CLEN,) Ricoroeta/ -,v;TETRA-CL carbon tetrachloride; TRI-CL-F,) dichlorotrifluoroethane: N-PENT, n-penta N;N-HEX.
n−ヘキサン”、N−HEPT、n−ヘプタン;C−PENT。n-hexane", N-HEPT, n-heptane; C-PENT.
シクロペンタン;C−HEX、シクロヘキサン:c−HPPT、 シクロヘプタ y;C−M−HEX、メチにシクロヘキサン;C−0CT、シクロオクタンに関 する。Cyclopentane; C-HEX, cyclohexane: c-HPPT, cyclohepta y; C-M-HEX, methicyclohexane; C-0CT, related to cyclooctane do.
炭素1モル当シの炎赤外線放射検出器の相対的レスポンスを図示している。Figure 2 illustrates the relative response of a flame infrared radiation detector per mole of carbon.
第28図は、炎赤外線放射検出器によ#)得られるピーク高さ対担体ガス流速を 図示している。Figure 28 shows the peak height versus carrier gas flow rate obtained using a flame infrared radiation detector. Illustrated.
第29図は、炎赤外線放射検出器により得られるピーク面積対担体ガス流速を図 示している。Figure 29 shows the peak area versus carrier gas flow rate obtained by a flame infrared radiation detector. It shows.
第30図は、はメタン(1);1.L、2−トリクロロ−1,λ2−トリフルオ ロエタン(2):ヘキサン(3);四塩化炭素の1:2:1:3(容量)混合物 の5μを注入に関するApiezon−Lカラムについて50℃で等温的に得た クロマトグラムを示す。Figure 30 shows methane (1); 1. L,2-trichloro-1,λ2-trifluoro 1:2:1:3 (by volume) mixture of loethane (2): hexane (3); carbon tetrachloride was obtained isothermally at 50 °C for the Apiezon-L column for injection. A chromatogram is shown.
第31図は、実験3に関するバーナー、鏡及びフーリエ変換干渉計の実験設備を 概略的に示す。Figure 31 shows the experimental equipment for experiment 3, including the burner, mirror, and Fourier transform interferometer. Shown schematically.
第32図は、四塩化炭素の炎赤外線放射スはクトルでおる。Figure 32 shows that the flame infrared radiation of carbon tetrachloride is emitted by a coutor.
第33図は、メタンスルホニルフルオリドの炎赤外線放射スぼクトルである。FIG. 33 is a methanesulfonyl fluoride flame infrared emission bottle.
第34図は、高利得におけるI(2/空気パツクグラウンドの炎赤外線放射スは クトルである。Figure 34 shows that the flame infrared radiation of I(2/air pack ground) at high gain is It is Kutle.
第35図は、メタノールの炎赤外線放射スはクトルである。Figure 35 shows the flame infrared radiation of methanol.
第36図ニ、トリクロロトリフルオロエタンの炎赤外線放射スペクトルでおる。Figure 36 D shows the flame infrared radiation spectrum of trichlorotrifluoroethane.
第37図は、テトラメチルシランの炎赤外線放射スペクトルである。FIG. 37 is a flame infrared radiation spectrum of tetramethylsilane.
第38図は1組合わせた赤外線及び炎イオン化検出器のための装置を概略的に示 す。Figure 38 schematically shows an arrangement for a combined infrared and flame ionization detector. vinegar.
発明の要約 本発明は、赤外線放射検出手段及び方法に関し、それによVサンプル中の関心の める励起分子の赤外線放射が化合物の検出のための基礎として用いられるう本発 明の一つの態様では、赤外線の放射はクロマトグラフィのだめの検出の手段とし て観察される。炎中に導入される有機化合物は、1〜5μmの波長にわたって2 本の強い放射バンドを観察させる二酸化炭素の生成をもたらす。Summary of the invention The present invention relates to means and methods for detecting infrared radiation, thereby detecting infrared radiation of interest in a V sample. The present invention uses the infrared radiation of excited molecules as a basis for the detection of compounds. In one embodiment of the present invention, infrared radiation is used as a means of detecting chromatographic waste. observed. The organic compound introduced into the flame has a wavelength of 2 to 5 μm. This results in the production of carbon dioxide, which causes a strong radiation band to be observed.
含水サンプル中の全有機炭素(TOC)及び全無機炭素(TIC)の両方の測定 ができる。全無機炭素及び全有機炭素は、水の環境上の特徴付けに重要な分析上 のパラメーターである。全有機炭素の測定は、汚染モニターにおける水の有機物 含量の非特定の目安として通常行われている。無機炭素は、水中に重炭酸及び炭 酸イオンとしてそして溶解した二酸化炭素として存在する。これら炭素物の合計 は、全無機炭素(TIC)と呼ばれる。Measurement of both total organic carbon (TOC) and total inorganic carbon (TIC) in water-containing samples Can be done. Total inorganic carbon and total organic carbon are important analytical sources for the environmental characterization of water. are the parameters of Measurement of total organic carbon is a measure of organic matter in water in pollution monitors. It is usually used as a non-specific guide to the content. Inorganic carbon is bicarbonate and charcoal in water. Exists as acid ions and as dissolved carbon dioxide. Total of these carbon substances is called total inorganic carbon (TIC).
TICは、一般にサンプルを酸性にして重炭酸及び炭酸イオンを溶解したCO2 に転換し、サンプルを気体によシパージして溶解したCOlを除き、そしてco 、を測定する(通常赤外線吸収によ!7)ことにょ請求められる。炎赤外線放射 検出による全無機炭素の測定袖、水すンプル中に存在する無機炭酸塩の量をめる アルカリ滴定の代りに用いることができる。TIC generally involves acidifying the sample and dissolving bicarbonate and carbonate ions in CO2. the sample was purged with gas to remove dissolved COl, and the sample was converted to (usually by infrared absorption!7). flame infrared radiation Measuring total inorganic carbon by detection, measuring the amount of inorganic carbonate present in a water sample It can be used instead of alkaline titration.
赤外線放射検出は、エレクトロニクスのグレードの気体中の炭素不純物をモニタ ーするのに用いることができる。赤外線放射検出による化合物の炭素/水素の特 徴付けは、2本の強い放射バンドを1察することによシ可能でおり、1本は二酸 化炭素に関係し、他は水及び二酸化炭素の両方に関係がある。ヘテロ原子は、フ ーリエ変換赤外線放射分光法により観察できる。多くの生化学的反応が副生物と して二酸化炭素の放出をもたらす中で、赤外線放射検出が種々の臨床及び生化学 の分析について基礎を提供できる。Infrared radiation detection monitors carbon impurities in electronics-grade gases It can be used to Carbon/hydrogen characterization of compounds by infrared radiation detection Signs can be detected by detecting two strong radiation bands, one of which is a diacid. Some relate to carbon dioxide, others to both water and carbon dioxide. Heteroatoms are It can be observed using 3-layer transform infrared emission spectroscopy. Many biochemical reactions produce byproducts. Infrared radiation detection is used in a variety of clinical and biochemical applications, resulting in the release of carbon dioxide. can provide the basis for the analysis of
炎イオン化検出器(FID)は、恐らく最も最近用いられているGC検出器でお る。それは、確かに有機化合物について最も鋭敏である。FID及び炎赤外線放 射検出器を組合わせた組合せ赤外線検出器は、FID感度及びFIDが欠(CO ,Co、及び他の化合物の炎赤外線放射検出及び炎赤外線放射により示される炭 素のモルの優れた定量を提供する。The flame ionization detector (FID) is probably the most recently used GC detector. Ru. It is certainly most sensitive for organic compounds. FID and flame infrared radiation A combination infrared detector combined with a radiation detector has FID sensitivity and lacks FID (CO , Co, and other compounds as indicated by flame infrared radiation detection and flame infrared radiation. Provides excellent quantification of elementary moles.
発明の詳細な説明 本発明は、気体状サンプル中の関心のある選択された分子を検出する赤外線検出 手段及び方法に関する。赤外線検出手段は、検出器手段並に特徴のおる赤外線放 射パターンを放射するためのサンプル中の関心のある分子を励起するだめの手段 を含む。一つの態様では、好ましくは炎による加熱が、サンプル中の関心のある 分子を励起するのに用いられて、赤外線放射を発することのできる振動的に励起 された二酸化炭素を生成する。関心のおる分子により発した赤外線放射の予定し た波長が、観察した波長の放射に応じて電気信号を発生することによシ観察され る。観察波長は、関心のちる分子の特徴的な赤外線放射パターンから予め選択さ れる。赤外線放射の予め選択された波長を単離する手段は、励起手段と検出器手 段との間に設けられる。Detailed description of the invention The present invention provides infrared detection for detecting selected molecules of interest in gaseous samples. Relating to means and methods. The infrared detection means has an infrared radiation characteristic as well as the detector means. means for exciting the molecules of interest in the sample to emit a radiation pattern including. In one embodiment, heating, preferably with a flame, vibrationally excited molecules that can be used to excite molecules and emit infrared radiation produced carbon dioxide. Calculate the infrared radiation emitted by the molecule of interest. wavelengths observed by generating electrical signals in response to radiation at the observed wavelengths. Ru. The observation wavelength is preselected from the characteristic infrared radiation pattern of the molecule of interest. It will be done. The means for isolating a preselected wavelength of infrared radiation comprises an excitation means and a detector hand. Provided between the steps.
IR放射の成功する実施に必要なファクターは、源とパックグラウンドとの間の コントラストの有用なレベルを達成することにおり、即ち源は囲りのパックグラ ウンドより高い温度でなければならず、そして源の温度は検出器の温度より大き くなければならない。この理由のため、もしパックグラウンド及び検出器がとも に室温であるならば室温で気体からの赤外線の放射を見ることを予想できないだ ろう。それ故、この技術の成功する実施のための第一の要件は、多くの場合気体 を室温以上に加熱する手段である。これは必ずしも炎を必要とすることを意味し ない。しかし、気体が高温であればあるほど2発散する放射率は大きくなりそし て検出システムはより鋭敏になる。炎は概して2000〜3000°にのオーダ ーの温度を有するので、それらは、もし選択した放射バンドの囲シに低いパック グラウンドの炎が見い出せるならば、この応用に潜在的に良好な放射源を代表す ることになる。The factors necessary for the successful implementation of IR radiation are the The aim is to achieve a useful level of contrast, i.e. the source is surrounded by packed graphics. the source temperature must be greater than the detector temperature. I have to go. For this reason, if the packground and detector are If the temperature is room temperature, we cannot expect to see infrared radiation from a gas at room temperature. Dew. Therefore, the first requirement for the successful implementation of this technology is often gas It is a means of heating above room temperature. This doesn't necessarily mean you need a flame do not have. However, the higher the temperature of the gas, the higher the emissivity of the 2 divergence. The detection system becomes more sensitive. The flame is generally on the order of 2000-3000° Since they have a temperature of If a ground flame can be found, it represents a potentially good radiation source for this application. That will happen.
しかし、他の手段が赤外線のバンドを放射するように黒体を励起するのに用いる ことができることを強調すべきである。もし他の手段を用いるならば、サンプル はCO!放射バンドを検出するために酸化されるべきだろう。However, other means can be used to excite a blackbody to emit a band of infrared radiation. Emphasis should be placed on what can be done. If other means are used, the sample is CO! It would have to be oxidized to detect the emission band.
他の非熱的励起手段は以下のものを含むっ(1)気体放電中の電子mlFによる 二酸化炭素の励起、(2)振動的に励起した窒素による第二の物体の衝突による 二酸化炭素の励起(二酸化炭素レーザー中に用いられるメカニズムに似ている) 、及び(3)適切な源による光励起。光励起は、たとえ室温においてすらかなり 存在する010レベル(非共鳴励起)又は000レベル(共鳴励起)によシ達成 できる。このような赤外線螢光は、10.6F72Mにおける放射を発する二酸 化炭素レーザーにより好都合に励起される。Other non-thermal excitation means include (1) by electron mIF in a gas discharge; excitation of carbon dioxide, (2) by collision of a second object with vibrationally excited nitrogen; Excitation of carbon dioxide (similar to the mechanism used in carbon dioxide lasers) , and (3) optical excitation by a suitable source. Photoexcitation, even at room temperature, is Achieved by existing 010 level (non-resonant excitation) or 000 level (resonant excitation) can. Such infrared fluorescence is a diacid that emits radiation at 10.6F72M. It is conveniently excited by a carbon laser.
このような放射は、010から001への遷移を生じさせよう。Such radiation would cause a transition from 010 to 001.
高感度に関する第二の要件は、サンプルのセルのような固体の容器の任意の形を 用いることを避けることにある。赤外線放射を知るために、熱的勾配の結果とし て赤外線放射源(即ちこの場合気体)とパックグラウンドとの間に成るコントラ ストがなければならない。しかし加熱された気体が固体のサンプル容器に導入さ れるとき。The second requirement regarding high sensitivity is that any shape of solid container such as a sample cell The purpose is to avoid using it. To know the infrared radiation, as a result of the thermal gradient The contrast between the infrared radiation source (i.e. gas in this case) and the pack ground is There must be a strike. However, when a heated gas is introduced into a solid sample container, When you can
り体は直ちに容器を加熱し始めそして熱的勾配及びコントラストは、システムが 熱的平衡に達するにつれ時間とともに次第に消失する。この過程の結果、それが 凹所の壁より熱いため気体から最初存在する放射信号は、それが消失するまで次 第にパックグラウンドに消えていく。The body immediately begins to heat the container and the thermal gradient and contrast It gradually disappears over time as thermal equilibrium is reached. As a result of this process, it The radiation signal initially present from the gas because it is hotter than the walls of the recess will be First, it disappears into the puck ground.
この現象の結果、今迄の実験は、高温の気体及び冷却した気体が、システムが熱 的平衡に達する時間を有しないような十分に早い速度で(即ち熱的循環の使用) サンプルのセルに交互に入るように、複雑な再循環システムを用いなければなら なかった。もし炎によるようにサンプルの容器が用いられないならば、放射気体 の周りを加熱する黒体放射体が存在せず、そして定常状態の放射信号が観察でき る。この放射信号は、サンプルが炎に導入される限り存在し、そしてパックグラ ウンドが次第に増大する今迄のシステムの場合のように時間とともに崩壊しない 。この理由のため、熱的循環は2本発明では不必要でちる。As a result of this phenomenon, experiments to date have shown that hot gas and cooled gas can cause the system to heat up. at a sufficiently fast rate that it does not have time to reach equilibrium (i.e. use of thermal cycling). A complex recirculation system must be used to alternately enter the sample cell. There wasn't. If a sample container is not used, such as by flame, radiant gas There is no blackbody radiator heating up the surroundings, and no steady-state radiation signal can be observed. Ru. This radiation signal exists as long as the sample is introduced into the flame, and the pack graph does not collapse over time like in previous systems where the . For this reason, thermal cycling is not necessary in the present invention.
高温度サンプルセルの使用は、又大気中の二酸化炭素による大気の吸収(即ちC O,放射を観察しているときのテ/L−ル吸収〕の効果を減少させるのに有効で るる。気体が加熱されるにつれて2種々の上方のレベルの振動状態が存在するよ うになり、そして上方レベル間の遷移が生ずる。従って、高温気体について観察 される放射バンド紘、上方レベル振動遷移(例えばv=4〜v;3)から生ずる 成分を含み、そしてそれ故温度が上昇するにつれてより長い波長にやや広がりそ してシフトする。対照的に、室温における二酊化炭素は主として最低の振動レベ ル(V=O)に存在する。放射バンドが吸収バンドに関してシフトするので(放 射器が吸収器よりも高温なためン。The use of high temperature sample cells also reduces atmospheric absorption by atmospheric carbon dioxide (i.e. C O, is effective in reducing the effect of tail/L absorption when observing radiation. Ruru. As the gas is heated, two different upper level vibrational states exist. and a transition between the upper levels occurs. Therefore, the observation for hot gases radial band range, resulting from upper level vibrational transitions (e.g. v = 4 to v; 3) component, and therefore tends to broaden somewhat to longer wavelengths as temperature increases. and shift. In contrast, carbon dioxalinate at room temperature is primarily at the lowest vibrational level. (V=O). Since the emission band shifts with respect to the absorption band (emission The radiator is hotter than the absorber.
二酸化炭素による大気の吸収は大きな問題ではない。Atmospheric absorption of carbon dioxide is not a major problem.
最後に、 Co、放射が炎中に観察されるとき、炎は選択されて、それ自体二酸 化炭素を生成又は含んではならない。これは、すべての炭素含有燃料の使用を排 除し、そして水素燃料による炎の使用を示唆する。二つの可能性即ち水素/空気 の炎及び水素/酸素の炎が存在する。二つの中で、水素/空気の炎がより好都合 である。それは。Finally, when Co radiation is observed in the flame, the flame is selected and itself diacid shall not produce or contain carbon dioxide. This eliminates the use of all carbon-containing fuels. and suggests the use of hydrogen-fueled flames. Two possibilities: hydrogen/air flame and hydrogen/oxygen flame exist. Of the two, hydrogen/air flame is more convenient. It is. it is.
それが火炎の逆流(即ち爆発)のないバーナーをデザインするのを容易にする低 い燃焼速度を有するからである。It makes it easy to design burners without flame backflow (i.e. explosion). This is because it has a high burning rate.
水素/酸素の炎は、その高い温度のため大きな信号を生成する。二酸化炭素の放 射バンドの一つが、水素/空気の炎(Z7μmで複合バンドを生ずる)において 2本の水放射バンドと重なり合うが、他の二酸化炭素の放射のみが生ずる4、3 μmの領域は、どんな他の潜在的に干渉する炎のパックグラウンドも存在しない 。これらの理由のため、水素/空2の炎が、炎赤外線Co、放射の予備的な研究 のためサンプルセルとして選ばれた。A hydrogen/oxygen flame produces a large signal due to its high temperature. carbon dioxide release One of the radiation bands is shown in the hydrogen/air flame (producing a composite band at Z7μm). overlaps with the two water radiation bands, but only other carbon dioxide radiation occurs 4,3 μm area is free of any other potentially interfering flame packground . For these reasons, a preliminary study of hydrogen/air 2 flame infrared Co, radiation Therefore, it was selected as a sample cell.
他の源と比べて、炭化水素を含む燃焼工程が燃焼生底物として主としてco、c ot及び水蒸気を生成するため。Compared to other sources, the combustion process involving hydrocarbons mainly produces CO, C ot and to produce water vapor.
有機化合物の検出に特に有用である。燃焼工程(発熱的である)へのそれらの近 接のため、生成した分子は振動及び回転の遷移に関してしげしげ励起した状態に ある。Particularly useful for detecting organic compounds. Their proximity to combustion processes (which are exothermic) Because of the contact, the generated molecules are in a highly excited state regarding vibrational and rotational transitions. be.
従って、炭化水素を含む燃焼の炎から得られる二酸化炭素の放射は、燃焼が生じ ないオーブンから生ずる同一の温度で等量の二酸化炭素よシ強い強度を実際生成 できるつ赤外線における多くの検出器の感度は、又UV/可視において鋭敏でち るが、それらはそれらが他のわ用可能な検出器例えば光電子増倍管よシかなり鋭 敏でないため。Therefore, the carbon dioxide radiation obtained from the flame of combustion containing hydrocarbons is It actually produces more strength than an equivalent amount of carbon dioxide at the same temperature produced from an oven. The sensitivity of many detectors in the infrared is also sensitive in the UV/visible. However, they are quite sharp compared to other available detectors such as photomultiplier tubes. Because they are not sensitive.
一般にこの領域で用いられない。光電子増倍管は外部の光電子効果に基づき、そ れによシ好適な光放射材料によシ吸収した光子は、材料から周りの真空へ射出す る。光電子放出器の表面を出るのに十分なエネルギーを電子に与えるために、e 、収した光子は光電子放出器のエネルギーバンドギャップ及び電子親和性の合計 より大きいエネルギーを有しなければならない。光電子効果の結果として電子の 光電子放出に基づく検出器は、ダイノード鎖による電子増倍の使用により非常に 鋭敏にできる。従って。Generally not used in this area. Photomultiplier tubes are based on external photoelectron effects; Photons absorbed by a suitable light-emitting material are emitted from the material into the surrounding vacuum. Ru. To give the electrons enough energy to exit the surface of the photoemitter, e , the collected photon is the sum of the energy bandgap and electron affinity of the photoelectron emitter. Must have more energy. of electrons as a result of the photoelectron effect. Detectors based on photoemission are highly efficient due to the use of electron multiplication by dynode chains. I can do it sharply. Therefore.
光電子増倍管は、非常に鋭敏にできるので、それらは検出器それ自体内で生ずる 揺らぎよシむしろ光子の到達速度の揺らぎによりしばしば制限される。残念なが ら、外部の光電子放出のためのエネルギーの必要性は十分に大きくて、光電子増 倍管の使用はスペクトルのUV/可視の領域に主として限定される。成る光電子 放出器の電子親和性を低下させることによシ、可視を越える長い波長(約950 nm以外)に相当する光電子増倍管が製造されている。Photomultiplier tubes can be so sensitive that they occur within the detector itself. Rather than fluctuations, they are often limited by fluctuations in the arrival speed of photons. Unfortunately Therefore, the energy requirement for external photoemission is large enough to The use of multipliers is primarily limited to the UV/visible region of the spectrum. consisting of photoelectrons By reducing the electron affinity of the emitter, wavelengths longer than the visible (approximately 950 Photomultiplier tubes corresponding to wavelengths other than nm have been manufactured.
赤外線に相当する検出器は、二つの基本的なカテゴリーに分類できる。熱検出器 及び量子検出器。熱検出器は。Infrared equivalent detectors can be divided into two basic categories. heat detector and quantum detectors. Heat detector.
赤外線放射の加熱効果に相当しセして熱電対、サーミスタ及び圧電気検出器を含 む。量子検出器は、内部の光電子効果を利用し、それによシミ子は価電子帯から 伝導帯へ進むが、材料から射出されない。その結果、これらの検出器は、そのエ ネルギーが半導体バンドギャップに相当する波長に応答する。これらの検出器は 、光起電検出器及び光伝導検出器を含む。前述の検出器のカテゴIJ−の何れも 光電子増倍管に似た内部増巾のどんな形も用いず、そのためrR検出器は、UV /可視放射の検出に普通用いられる検出器よりも鋭敏ではない。これら検出器に よるノイズの主な源は検出器それ自体の内で発生しそして放射フィールドにおけ る揺らぎによるものではないので、これらの検出器はしばしば検出器のノイズを 低下させるために冷却されそしてそれらを用いる分光計は検出器ノイズリミテッ ドと呼ばれる。This corresponds to the heating effect of infrared radiation and includes thermocouples, thermistors and piezoelectric detectors. nothing. Quantum detectors make use of the internal photoelectron effect, whereby simulators are removed from the valence band. It passes into the conduction band but is not ejected from the material. As a result, these detectors energy responds to wavelengths corresponding to the semiconductor bandgap. These detectors , including photovoltaic detectors and photoconductive detectors. Any of the above detector category IJ- It does not use any form of internal amplification similar to a photomultiplier, so the rR detector / Less sensitive than the detectors commonly used to detect visible radiation. These detectors The main sources of noise occur within the detector itself and in the radiation field. These detectors often reduce detector noise because they are not due to fluctuations in Spectrometers that are cooled and use them to reduce detector noise limiting It is called do.
利用可能な種々の赤外線検出器の中で、を子検出器は一般に熱検出器よりも高い 検出率を有するが、熱検出器は広い波長範囲にわたってフラットなレスポンスと いう有利さを有する。考慮している応用では、ドライアイス又は液体窒素の温度 への冷却を要しなかった検出器が望まれた。考慮している波長範囲(2〜5pm )では、鉛セレニド及びインジウムアンチモニド検出器が二つの可能性のあるも のであった。二つの中で、インジウムアンチモ二ドが高い検出率を有したが、一 般に冷却を要した。Among the various infrared detectors available, child detectors are generally more expensive than thermal detectors. However, thermal detectors have a flat response over a wide wavelength range. It has the advantage of For the application being considered, the temperature of dry ice or liquid nitrogen It was desired to have a detector that did not require cooling. Wavelength range under consideration (2-5pm ), lead selenide and indium antimonide detectors are two possibilities. It was. Among the two, indium antimonide had a higher detection rate, but one Generally required cooling.
この理由のため、Pb5e検出器が、スはクトルのレスポンス及びコストに基づ いて予備的研究について最も適切なものとして選はれた。しかし、たとえPb5 e検出器でも、成る程度の熱電気冷却が、長波長へ検出器の最大のレスポンスを シフトするのに有利でろろう。For this reason, Pb5e detectors are was selected as the most appropriate for preliminary research. However, even if Pb5 Even with e-detectors, a certain degree of thermoelectric cooling maximizes the detector's response to long wavelengths. It would be advantageous to shift.
他の放射バンド(例えば′2−7μmにおけるもの)からの干渉なしに二酸化炭 素からの4.3μmの放射/;ンドを検出するために、成る形の波長の弁別又は 単離が必要とされた。従来の格子モノクロメータ−の放射処理t#−を比較的小 さいので、これらのシステムは赤外線領域で完全に満足されず、そしてこの理由 のためフーリエ変換法が好ましい。しかし単一の分子レスポンスのためフィルタ ーケ漕足され、それ故所望のバンドを伝達するバンドパスフィルターが選択され た。このやり方で、所望のバンドが、検出器への放射処理量を低下させることな く単離された。carbon dioxide without interference from other radiation bands (e.g. those in '2-7 μm). To detect 4.3 μm radiation/; Isolation was required. The radiation processing t# of conventional grating monochromators is relatively small. These systems are not completely satisfied in the infrared region because of the Therefore, the Fourier transform method is preferred. However, due to the single molecule response the filter A bandpass filter is selected that transmits the desired band. Ta. In this way, the desired band can be detected without reducing the radiation throughput to the detector. isolated.
スはクトルの可視領域において、e収測定よりも放射測定が優れている点は2分 光学者の間には周知である。The superiority of radiometric measurements over e-collection measurements in the visible region of vectors is 2 minutes. This is well known among optics.
これからみて、誰も赤外線におけるこの利点を利用しようと思わなかったことは 驚くべきことでおる。疑いもなく理由は直観にあるが、放射が励起した状態の集 りをモニターすることに在るのに対して吸収が基底状態の集りを用いるため、放 射が吸収より鋭敏ではないという完全に誤った考えが化学者の間に普及している 。すべての人は、基底状態がどんな励起状態よりも多く存在しているので、吸収 が放射より鋭敏に違いないということになる。In retrospect, no one thought to take advantage of this advantage in infrared light. That's surprising. The reason, no doubt, is intuition, but radiation is a collection of excited states. In contrast, since absorption uses a collection of ground states, radiation There is a completely erroneous idea prevalent among chemists that radiation is less sensitive than absorption. . In all humans, the ground state is more abundant than any excited state, so absorption must be more sensitive than radiation.
この議論の大きな間違いは、それが無関係であるという事実である。The big flaw in this argument is the fact that it is irrelevant.
事実、吸収測定が対応する放射実験よりも鋭敏ではないという理由は、検出限界 に近ずくにつれ、入射ビーム強度対伝達ビーム強度の比の対数で心る吸収が零に 近づくという事実による。これは、伝達ビーム強度の大きさが入射ビーム強度の 大きさに近づくことを意味する。検出の間頌け1次にこれらの二つの大きな数の 間の差を云うことが統計的に可能かどうかの回りをまわることに、なるっ互に大 きさが似ておりそして揺らぐ二つの大きな数の間の差はしげしげ有意でないこと が、統計学から周知でちる。対照的に、放射では、信号がバックグラウンドから 統計的に区別できないときに検出限界が生ずる。バックグラウンドが望ましくは 小さいので、この状況は。In fact, the reason why absorption measurements are less sensitive than corresponding radiation experiments is because the detection limit As the ratio of incident beam intensity to transmitted beam intensity approaches Due to the fact that it approaches. This means that the transmitted beam intensity is smaller than the incident beam intensity. It means approaching the size. During the detection of these two large numbers There is a great deal of controversy surrounding whether it is statistically possible to tell the difference between The difference between two large numbers that are similar in size and fluctuate is often not significant. However, it is well known from statistics. In contrast, with radiation, the signal is removed from the background. Limits of detection occur when they are statistically indistinguishable. The background is preferably This situation is small.
統計的にさらに信頼できる二つの小さな数の間の差に等しいうさらに、放射測定 は通常非常に広い範囲の濃度にわたって線状でちる。従って、e収測定よりむし ろ放射測定の使用は、正しい分析上の理由によるものであり。Additionally, radiometric measurements equal to the difference between two small numbers are statistically even more reliable. is usually linear over a very wide range of concentrations. Therefore, it is better than e-yield measurement. The use of filtration radiometry is for valid analytical reasons.
単に同一のことを達成する別の方法ではない。It's not just another way of accomplishing the same thing.
もし炎がサンプルを燃焼し二酸化炭素に転換するのに用いられるならば、この二 酸化炭素が吸収測定によりモニターできるようではないことを指摘することは有 益である。又、理由はキルヒホッフの法則の理解に基づく。If a flame is used to burn the sample and convert it to carbon dioxide, this It is worth pointing out that carbon oxides do not seem to be able to be monitored by absorption measurements. It's a benefit. Also, the reason is based on the understanding of Kirchhoff's laws.
もし炎により生成する二酸化炭素が吸収測定にニジモニターされるならば、炎の 気体の温度よりも高温の黒体放射源が必要であろう。炎の温度は約2300°に であるので、炎より高温の固体の黒体源を見い出すことは、少くとも非常にない というべきである。If the carbon dioxide produced by the flame is monitored by absorption measurements, the flame A blackbody radiation source with a temperature higher than that of the gas would be required. The temperature of the flame is approximately 2300° Therefore, it is at least extremely unlikely to find a solid blackbody source hotter than a flame. It should be said.
処理気体は、製造中に用いられる気体でらシ、そしてエレクトロエックスのグレ ードの気体が特にエレクトロエックス装置の製造に用いられる気体である。半導 体装置の製造に用いられるり体中の不純物例えばC01COt及び痕跡量の炭化 水素は、信頼できる製造条件を確実にするためにコントロールされねばならない 。窒素及びアルゴンにおける約0.5〜1ppmvの不純物の濃度は、困難を生 じさせると報告されている(Whitlock、 W、 H。The processing gas is the gas used during manufacturing and the electro-ex gray. This is the gas used in particular in the manufacture of the Electro-X device. semiconductor Impurities in the bodies used in the production of body devices, such as CO1COt and traces of carbonization. Hydrogen must be controlled to ensure reliable production conditions . Concentrations of impurities of about 0.5-1 ppmv in nitrogen and argon create difficulties. (Whitlock, W, H.
ら、 Microcontamination、1988年5月)。最近。et al., Microcontamination, May 1988). recently.
上記の不純物の測定が、ガスクロマトグラフィに基づく装置を用いて炎イオン化 検出器(FID)を用いることにより行われている。FIDはCO又はCo鵞に 対応しないので、8sとしてニッケルを用いる触媒系がCO及びCO2をメタン へ転換するのに用いなければならない。触媒メタネーター及び?JMなパルプ系 の必要性が、最近の技術を理想的でないものにしている。The above impurities can be measured using flame ionization using a device based on gas chromatography. This is done by using a detector (FID). FID is CO or Co Therefore, catalyst systems using nickel as 8s convert CO and CO2 into methane. It must be used to convert to Catalytic methanator and? JM pulp type This need makes modern technology less than ideal.
対照的に、赤外線放射検出器は、co、Co、及び軽ヂの気体状炭化水素に対し て良好な感度を有する。触媒メタネーターが必要とされないので、メタン化触媒 及び複雑なバルブ系による問題に出会わない。その上、連続モニター技術が赤外 線放射システムでは可能でbる。このようなシステムでは、3種の気体流が同時 に分析できる。In contrast, infrared radiation detectors detect CO, Co, and light gaseous hydrocarbons. It has good sensitivity. Methanation catalyst as no catalytic methanator is required and do not encounter problems due to complex valve systems. Moreover, continuous monitoring technology This is possible with line radiation systems. In such systems, three types of gas flow simultaneously can be analyzed.
一つの流れは炎に直接供給される。この流れは、全不純物濃度(即ちco、co 、及び炭化水素)(Sl)を測定する。第二の流れは、まず第二の赤外線放射検 出器に入る前にCo吸収剤の床を通過する。この流れは、CO−及び炭化水素( Sz)の合計を測定する。第三の流れは、まず第三の赤外線放射検出器に入る前 にCo、吸収剤(A+5carite)の床を通る。この流れは、CO及び炭化 水素(S3)の合計を測定する。第三の流れからの信号は、下記のように不純物 の濃度に関する。One stream is fed directly to the flame. This flow is based on the total impurity concentration (i.e. co, co , and hydrocarbons) (Sl). The second step is to first carry out the second infrared radiation inspection. It passes through a bed of Co absorbent before entering the extractor. This stream contains CO- and hydrocarbons ( Sz). The third flow first enters the third infrared radiation detector. Co, passing through a bed of absorbent (A+5carite). This flow is composed of CO and carbonized Measure the total hydrogen (S3). The signal from the third stream is filtered by impurities as shown below. Concerning the concentration of
S*+Ss S1=炭化水素 St −s3= co。S*+Ss S1=hydrocarbon St-s3=co.
sl−s、 = c。sl-s, = c.
成分の組合わせを同時に測定することにより、赤外線放射システムは、一つの成 分を一度ずつ測定するシステムよりも複合した利点を有する。By measuring a combination of components simultaneously, an infrared radiation system It has multiple advantages over systems that measure minutes one at a time.
赤外線放射技術の他の主な応用は、水の分析でおる。Another major application of infrared radiation technology is in water analysis.
これは、飲料水(飲用に適した水)、環境上のサンプル。This is a drinking water (potable water) environmental sample.
廃水及び石油生産(即ち油田装置)で用いられる粘土に基づくマッドすら含む。It even includes clay-based muds used in wastewater and petroleum production (ie, oilfield equipment).
この応用は、二つの主なカテゴリーに入る。全無機炭酸塩及び有機炭素の測定。This application falls into two main categories. Determination of total inorganic carbonates and organic carbon.
水及び他の流体中の炭酸塩の存在は、しげしげこれらの液体の使用に有害な作用 を有する。例えば、溶解したカルシウムとともに溶解した炭酸塩の存在は、家庭 及び工業上の配管システムにスケールを形成させる。配管システムにおけるスケ ールの形成は、流体の流れを妨げるばかりでなく冷却の目的に用いられていると き流体の伝熱能率を低下させる。石油の生産では、炭酸塩の存在は凝集していな い粘土に基づくマッドの性能に有害に働く(Garrett、 R,L、、 J 、 Pet、 Teeh、、 1978.6月;860ページ)。The presence of carbonates in water and other fluids has a detrimental effect on the use of these fluids. has. For example, the presence of dissolved carbonates along with dissolved calcium can and causing scale to form in industrial piping systems. Scaling in piping systems The formation of a wall not only obstructs fluid flow but is also used for cooling purposes. decreases the heat transfer efficiency of the fluid. In oil production, the presence of carbonates is detrimental to the performance of clay-based muds (Garrett, R.L., J. , Pet, Teeh, June 1978; 860 pages).
) 最近の水の技術の実地では、炭酸塩の濃度はアルカリ度滴定により間接的に められる。水のサンプルのアルカリ度は。) In modern water technology practice, carbonate concentrations are determined indirectly by alkalinity titration. I can't stand it. What is the alkalinity of the water sample?
CB ”h=[A1k〕=(HCOs−’)+ 2 (COs ” −)+ ( OH’″)−[:H”)[:A1k〕=αICT+2αt C−r + (OH −〕CH” ](ただし、cA=強酸の濃度 cB=強塩基の濃度 C7= [Hz COs〕+ CHCo5−) + (COs”−〕D = ( (H”:l” + Ki (H”) +KI K鵞)α5=Kt(H”)/D a鵞=KIK、/D そしてに1及びに!は炭酸の第−次及び第二次解離定数である) として溶液のプロトン条件からめられる。水のサンプルのアルカリ度は、又溶液 の酸中和力の目安である。CB “h=[A1k]=(HCOs-’)+2(COs”-)+( OH’″)-[:H”)[:A1k]=αICT+2αtC-r+(OH −]CH”] (where cA = concentration of strong acid cB = concentration of strong base C7 = [Hz COs] + CHCo5-) + (COs"-) D = ( (H”:l” + Ki (H”) + KI K Goose) α5=Kt (H”)/D a goose = KIK, /D And 1 and 2! are the first and second order dissociation constants of carbonic acid) This can be determined from the proton conditions of the solution. The alkalinity of a water sample is also a solution This is a measure of the acid neutralizing power of
強&(H,5O4)により水のサンプルをメチルオレンジの終点に滴定すること により、水のサンプルの全アルカリ度がめられる。全無機炭酸塩又はC,rは、 アルカリ度の関係を再配列することによりアルカリ度の知識からめられる。Titrating a sample of water to the endpoint of methyl orange by strong & (H,5O4) gives the total alkalinity of a water sample. Total inorganic carbonate or C,r is By rearranging the relationship between alkalinity, we can understand the knowledge of alkalinity.
CT=((:Alk:l (OH−)+[H”))/(’t+2ff鵞)CT〜 〔Alk〕/(al+2at) 従って、炭酸塩の他に水中に他のアルカリ性材料がない限シ、溶液のアルカリ度 及びpHFiすべてCTをめるのに必要なものである。しかし、成る測定例えば マッドでは、かなりの量の他のアルカリ性材料が存在し、それFiCTをめる手 段としてのアルカリ度の滴定データを信頼できないものにする。たとえ他の干渉 物がなくても。CT=((:Alk:l (OH-)+[H”))/(’t+2ff goose)CT~ [Alk]/(al+2at) Therefore, unless there are other alkaline materials in the water besides carbonate, the alkalinity of the solution and pHFi are all necessary to establish CT. However, measurements consisting of e.g. In the mud, significant amounts of other alkaline materials are present, which makes FiCT This makes alkalinity titration data unreliable. Even if other interference Even if you don't have anything.
指示薬の終点がシャープでないため、アルカリ度の滴定は行うのが難しい。たと え電位差滴定が行われるときでも、サンプルが炭酸に逆滴定されつつあるのでな おシャープではない。Titration of alkalinity is difficult to perform because the end point of the indicator is not sharp. and Even when a potentiometric titration is performed, the sample is being back-titrated to carbonic acid. It's not sharp.
対照的に、赤外線放射TIC測定は、簡単、簡便且つ直接的である。直接的なこ とにより、赤外線放射がCTに関する性質(即ち酸中和力)よりむしろ直接cT を測ることを意味する。直接測定技術の使用は、関心のおる実際のパラメーター に関してさらに信頼できるデータに導く。直接測定は、捌11定量から所望の、 (ラメ−ターを計算するために、炭酸に関する解離定数の知識を必要としない。In contrast, infrared radiation TIC measurements are simple, convenient and straightforward. direct Because of this, infrared radiation directly affects cT rather than CT-related properties (i.e., acid neutralizing power). means to measure. The use of direct measurement techniques makes it possible to determine the actual parameters of interest. leading to more reliable data regarding For direct measurement, the desired (Knowledge of the dissociation constant for carbonic acid is not required to calculate the ramometer.
赤外線放射法において、水のサンプル(2−)は7リツトのス/(−リング管に 入れられ、そこでそれは次に硫酸(0,5−)により配性化されて二酸化炭素ガ スを放出し、それはヘリウムとともに水素/空気の炎にフラッシュされる。二酸 化炭素からの赤外線の放射は、前述のように赤外線放射検出器により測定される 。標準の炭酸塩溶液から作られた較正曲線は、サンプル中の全無機濃度をめるの に用いられる。In the infrared radiation method, a sample of water (2-) is placed in a 7-litre sp/(- ring tube). where it is then conjugated with sulfuric acid (0,5-) to carbon dioxide gas. It is flashed with helium into a hydrogen/air flame. diacid Infrared radiation from carbonized carbon is measured by an infrared radiation detector as described above. . A calibration curve made from standard carbonate solutions calculates the total inorganic concentration in the sample. used for.
赤外線放射検出は、又炭酸飲料例えばノアトドリンク及びビール中の二酸化炭素 の含量をめるのに有用でおる。Infrared radiation detection also detects carbon dioxide in carbonated beverages such as Noato drinks and beer. It is useful for determining the content of
水のサンプル中の有機材料は、生物体により生成する天然に存在する化合物から 又は人為改変の源から生ずる。Organic materials in water samples are derived from naturally occurring compounds produced by living organisms. or arise from a source of human modification.
天然に存在する有機材料及び合成有機材料の合計は、水サンプル中の全有機炭素 として考えられる。従って、サンプルの全有枦炭素含量は、サンプルの有柳金員 の非特異的(即ち存在する実際の個々の化合物を測らない)目安である。全有機 炭素(TOC)の測定は、地下水、飲料水、半導体処理水、民用の廃水及び工業 用廃水を含む広い範囲のサンプルについて行われる( Small、 R,A。The sum of naturally occurring and synthetic organic materials is the total organic carbon in the water sample. It can be considered as Therefore, the total aryu carbon content of the sample is is a non-specific (i.e. does not measure the actual individual compounds present) measure of whole organic Carbon (TOC) measurement can be carried out in groundwater, drinking water, semiconductor processing water, civil wastewater and industrial wastewater. conducted on a wide range of samples including industrial wastewater (Small, R, A.
ら、International Laboratory、1986 、 5月 )。et al., International Laboratory, 1986, May. ).
TOC測定の工業上の応用は、ミネラル生成物例えば酸。Industrial applications of TOC measurements include mineral products such as acids.
アルカリ溶液並にアルミニウム、ニッケル及びコバルトの塩化物中の有機混在物 の測定を含む。電力発生プラントは、TOC測定を用いて、冷却水及び水蒸気発 生水中の有機混在物を測定する。たとえ少量の蟻酸及び酢酸でもタービン翼及び 熱交換装置の腐食を生じさせる( Bernard、 B、B、、 [A Su mtnary of TOCDevelop−mentl!lJ、O,1,Co rpor&tion CoCo11e 5tation。Organic inclusions in alkaline solutions and chlorides of aluminum, nickel and cobalt including measurements of Electric power generation plants use TOC measurements to measure cooling water and steam generation. Measuring organic contaminants in raw water. Even small amounts of formic acid and acetic acid can damage turbine blades and Causes corrosion of heat exchange equipment (Bernard, B, B, , [A Su mtnary of TOCDevelop-mentl! lJ, O, 1, Co rpor&tion CoCo11e 5tation.
Tex&s、 1985 )。水の有機含量の増加が汚染の指標であるため、T OCの測定は用いられて、廃水の混在及び工場の流出液に関する地表水、地下水 (即ち井戸)及び他の水源をモニターする。Tex&s, 1985). Since an increase in the organic content of water is an indicator of pollution, T OC measurements are used in surface water, groundwater, mixed wastewater and industrial effluents. (i.e., wells) and other water sources.
最近、TOC測定は2種々の方法によシ有機材料を二酌化炭素に先ず酸化するこ とにより行われる(Small。Recently, TOC measurements have been performed by first oxidizing organic materials to carbon dicarbonate by two different methods. (Small.
89人・ら、International Laboratory、1986゜ 5月)。この酸化により生じた二酸化炭素ガスは2次に非分散性赤外線(NDI R)吸収分光測光によりめられる。種々のNDIR法が用いられているが、吸収 測定にともなう主な問題は、水蒸気及び酸ガスにより共存吸収でおる。水蒸気干 渉の部分的な排除は、赤外線吸収セル中に流入する反応ガスの湿度コントロール により達成している。測定は吸収で行われるので、すべてのTOC分析器は赤外 線放射を生成するために赤外線放射源を必要とする。89 people, International Laboratory, 1986゜ May). The carbon dioxide gas produced by this oxidation is secondary to non-dispersive infrared radiation (NDI). R) Determined by absorption spectrophotometry. Various NDIR methods have been used, but absorption The main problem with measurements is the co-absorption of water vapor and acid gases. steam drying Partial elimination of interference is achieved by controlling the humidity of the reactant gases flowing into the infrared absorption cell. This has been achieved by Measurements are made in absorption, so all TOC analyzers use infrared Requires an infrared radiation source to produce line radiation.
赤外線システムに工す、二酸化炭素は、有機材料をCO−に酸化するのに最近用 いられる同一の方法により生成する。これらの酸化法は、下記の方法の一つ又は 組合わせを含む。化学的方法例えばベルオキシジサルフエートの使用、加熱例え ば酸化鋼と炉中の加熱及びUV放射の使用。酸化後、CO,はサンプルから赤外 線放射検出器にフラッシュされる。Carbon dioxide has recently been used in infrared systems to oxidize organic materials to CO-. generated by the same method that can be used. These oxidation methods include one of the following methods or Including combinations. Chemical methods e.g. use of peroxydisulfate, heating e.g. The use of oxidized steel and heating in furnaces and UV radiation. After oxidation, CO, is removed from the sample in the infrared is flashed to a radiation detector.
一方、もし赤外線放射検出器が、サンプル中の関心のある分子を励起するために 炎を用いるならば、サンプルは、CO,を発生するために炎中で直接燃焼される 。CO。On the other hand, if an infrared radiation detector is used to excite molecules of interest in the sample, If a flame is used, the sample is combusted directly in the flame to generate CO, . C.O.
の吸収の代りに赤外線放射を利用することにより、酸化法により生成する他の共 存物による干渉は避けられる。By using infrared radiation instead of absorption of Interference by existing objects can be avoided.
赤外線放射検出器は水蒸気及び酸ガスによシ影響されないので、これらの干渉は 赤外線放射TOC分析器では存在しない。赤外線放射システムはフィルターを用 いるので、それは非分散性赤外線分析(吸収よりむしろ放射においてのみ)のカ テゴリーに入る。Infrared radiation detectors are unaffected by water vapor and acid gases, so these interferences are Not present in infrared emission TOC analyzers. Infrared radiation systems use filters. Since the Enter category.
2本の強い放射バンドが炎に観察され、1本は二酸化炭素の不斉伸縮振動に相当 しそして他は水及び二酸化炭素の組合わせバンドに相当するので、化合物の炭素 /水素の特性付けは両方のバンドを用いることにより可能である。任意の有機材 料の完全な燃焼において、二酸化炭素及び水蒸気の両方が生成する。これら化合 物の両方の存在は、4.4pmの二酸化炭素バンドに加えて2−9μmの水のバ ンドの強度を変更する。従って、これらバンドの両方をモニターするクロマトグ ラフィ赤外線放射検出器は、FID又は熱的伝導度検出器により入手できるもの を越えて化合物について追加の情報を提供する。このシステムは従来の燃焼分析 と同じ正確さで炭素/水素比をめることができないが、それは異るアルカン、ア ルケン、芳香族などを区別する。炭素対水素比装置は、煙突及ヒロケットエンジ ン発火モニターにおけるような。Two strong radiation bands were observed in the flame, one corresponding to the asymmetric stretching vibration of carbon dioxide. and the other corresponds to the combined band of water and carbon dioxide, so the carbon of the compound /hydrogen characterization is possible by using both bands. any organic material Upon complete combustion of the material, both carbon dioxide and water vapor are produced. These compounds The presence of both the 4.4 pm carbon dioxide band plus the 2-9 μm water band change the strength of the command. Therefore, a chromatograph that monitors both of these bands is Raffi infrared radiation detector is available as FID or thermal conductivity detector Provide additional information about the compound beyond. This system is a traditional combustion analysis cannot calculate the carbon/hydrogen ratio with the same accuracy as the Distinguish between lukenes, aromatics, etc. Carbon-to-hydrogen ratio devices are used in chimneys and rocket engines. such as in an ignition monitor.
燃焼モニターに有用でおる。Useful for combustion monitoring.
赤外線放射は、従来の炭素/水素分析における検出器として有用でおる(クロマ トグラフィにおける検出器としてそれを用いることには反対でおるが)。TOC 分析によるのと同じく、赤外線放射システムは分析における検出手段として用い られる。従って、装置上の炭素水素分析器は、有機材料を水及び二酸化炭素に変 換するために従来の燃焼管の技術を用いる。赤外線放射Fi2次に発生したこれ らの材料の量を検出するのに用いられる。Infrared radiation is useful as a detector in conventional carbon/hydrogen analysis (chroma Although I am opposed to its use as a detector in topography). TOC Infrared radiation systems can be used as a detection means in analysis, as well as in analysis. It will be done. Therefore, the on-board carbon hydrogen analyzer converts organic materials into water and carbon dioxide. Conventional combustion tube technology is used to replace the Infrared radiation Fi2 This occurred next. It is used to detect the amount of other materials.
ペテロ原子を含む有機化合物が水素/空気の炎に導入されるとき1種々の他の放 射バンドを発する。弗素及び塩素含有化合物は、Hct及びHFの特徴的な放射 スはクトルを生成する。硅素及び硫黄含有化合物は5t−0振動及びSOt振動 の放射特性を生成する。フレオン114は、HF、HCl、Co、、H,O及び C−F 振動に帰因する多数の他のバンドを有する非常に興味のある放射スはク トルを生成する。When an organic compound containing a petro atom is introduced into a hydrogen/air flame, various other emissions occur. Emits a shooting band. Fluorine and chlorine-containing compounds exhibit the characteristic emissions of Hct and HF. generate vectors. Silicon and sulfur-containing compounds have 5t-0 vibrations and SOt vibrations. generates a radiation characteristic of Freon 114 includes HF, HCl, Co, H, O and A very interesting radiation spectrum with a large number of other bands attributed to C-F vibrations is Generate torque.
多くの生化学反厄ハ2反応の副生物として二酸化炭素を放出する(例えば、酵母 による砂糖の発酵)。それ散歩外線放射は、血液中の二酸化炭素の臨床上の測定 のような二酸化炭素を含む多くの臨床上及び生化学上の分析に有用でおる。Many biochemical reactions release carbon dioxide as a byproduct of reactions (e.g. yeast fermentation of sugar). It walks external radiation, a clinical measurement of carbon dioxide in the blood It is useful in many clinical and biochemical analyzes involving carbon dioxide, such as carbon dioxide.
実験 下記の実験の態様は例示である。experiment The experimental aspects described below are exemplary.
実験1 第1図は、サーミスタ検出を用いる最初の非分散性研究について用いられる実験 的配置を示す。VarianTechtronバーナーアセンブリー10をネブ ライザーとして用い、サンプル導入システムを設けた。1.5oの直径を有する 炎11を生ずるMeker バーナーヘッドをデザインしそしてバーナーアセン ブリーに取付けた。水素/空気の炎11からの赤外線放射の最初の研究は、バー ナーに面するテスト装置上の検出器ヘッド/ハウジングユニットに設けられた種 々のサーモフレーク・サーミスタ12 (Thermornetries In c、、 Edjson、 NJ )を用いてなされた。これらの非分散性研究の ために、金属管が、検出器ハウジングに砲付けられてサーミスタの7レークの視 野を制限する。サーミスタ12及び13は。Experiment 1 Figure 1 shows the experiments used for the first nondispersion study using thermistor detection. Indicates the target location. Neb Varian Techtron Burner Assembly 10 It was used as a riser and equipped with a sample introduction system. has a diameter of 1.5o Design the Meker burner head that produces flame 11 and assemble the burner Attached to Bree. The first study of infrared radiation from a hydrogen/air flame 11 The seed located in the detector head/housing unit on the test equipment facing the Thermoflake thermistor 12 (Thermonetries In c, Edjson, NJ). of these nondispersion studies. In order to limit field. Thermistors 12 and 13 are.
Wh e a t s t o n e橋回路に導入され、 Model 31 20 TXBaseom Turnerデジタルデータ捕捉ユニット(Base omTurner rnstrurnent、a、 Norwootl、 MA )を用いて出力を記録した。サンプルの導入は、隔膜を受容するためにキャッ プされた一つの通路を有するT−カプラーよりなるテフロン注入装置14によシ 達成された。前記のテフロン注入ユニット14は、このテスト装置に用いられて 。Wh ea t st n n e bridge circuit, Model 31 20 TXBaseom Turner digital data acquisition unit (Base omTurner rnstrunent, a, Norwootl, MA ) was used to record the output. The introduction of the sample begins with a cap to receive the septum. A Teflon injection device 14 consisting of a T-coupler with one channel connected to achieved. The Teflon injection unit 14 described above is used in this test equipment. .
炎11への有機化合物の直接注入を研究しそしてクロマトグラフからのサンプル の導入をシミュレートした。この配置を用いて、5opt迄のサンプルはHam iltonミクロ注射器によシ注入できた。Study the direct injection of organic compounds into the flame 11 and samples from the chromatograph We simulated the introduction of Using this arrangement, samples up to 5 opt It was possible to inject using an Ilton micro syringe.
第2図は、 Pb5e検出器24を用いる分散性波長選択研究に用いた実験配置 を示す。この研究に用いたIR検出システムは、第1表にリストしたような種々 のメーカーからの装置を用いて組立てられた。Figure 2 shows the experimental setup used in the dispersive wavelength selection study using the Pb5e detector 24. shows. The IR detection systems used in this study were of various types as listed in Table 1. Assembled using equipment from manufacturers.
第1表 使用した装置 バーナー Varian Teehtronバーナー/ネブライザー、 Mek erバーナーヘッド付 分散システム 4μm燃やす1fi当り150本の溝のBausch and Lomb格子を有するSp@xModel 1870 0.5yr+ Czer ny−Turnerモノクロメータ− 人口スリット 巾3−2高さ3α 検出器 Han+am4tsu Model Pb5e ModelP2038 −01 増巾器 PARModel 125A 変速チョッパーを備えたPr1neet on Applied ResearchModel 128 A ロック・イ ン増巾器読取り Varian Aerograph チャート・レコーダー フローメーター Brooks Instrument Division 較 正フローメーター クロマトグラフ MCH−5カラム付Varian Mode15000HPL C 3pexα5 yn Czerny−Turner モノクロメータ−(Spe w Industries、Ine、、 Metuchen、 NJ )を主な 波長分散装置又は単離手段として用いる。モノクロメータ−には、4μm燃える 1鰺当9150本の溝の格子を備える。3■の入口スリットを用いた。5pex 1870モノクロメータ−の波長の目盛りは、1200本の溝/卸の格子につい てメーカーにより較正された。150本の溝/りの格子による波長の設定を決め るために、格子の回転対カウンター設定の測定がなされた。鏡の幾何学的配置と 組合わしたこれらの測定は、所定のカウンター設定に相当する波長をして格子の 式 %式%) (ただし1mは次数であり、τは波長であり、dij格子定数であり、rid格 子の回転角でちる)により計算を可能にした。この式においてθ雪はコリメータ ー鋼からの主な光線の反射角でありそして04は焦点鋼上の主な光線の入射角で ある。所定の光学上のレイアウトでは、θ2及びθtFi定数でちる。これらの 計算は、三次のリチウム中空カソードからの670.7nmラインを観察し、そ して観察したカウンター設定と寮際のカウンター設定とを比較することによりチ ェックされた。Table 1 Equipment used Burner Varian Teehtron burner/nebulizer, Mek With er burner head Dispersion system Bausch and 150 grooves per 1fi burning 4μm Sp@xModel 1870 0.5yr+Czer with Lomb lattice ny-Turner monochromator Population slit width 3-2 height 3α Detector Han+am4tsu Model Pb5e Model P2038 -01 Pr1neet with amplifier PAR Model 125A variable speed chopper on Applied ResearchModel 128 A Lock I Varian Aerograph Chart Recorder Flow meter Brooks Instrument Division comparison positive flow meter Chromatograph Varian Model 15000HPL with MCH-5 column C. 3pex α5 yn Czerny-Turner monochromator (Spe Industries, Ine, Metuchen, NJ) Used as a wavelength dispersion device or isolation means. A monochromator burns 4 μm. Each mackerel abutment is equipped with a grid of 9,150 grooves. A 3-inch inlet slit was used. 5pex The wavelength scale of the 1870 monochromator is about 1200 grooves/grooves. calibrated by the manufacturer. The wavelength setting is determined by a grating of 150 grooves/ri. Measurements were made of the rotation of the grating versus the counter settings. mirror geometry and Combined, these measurements measure the wavelength of the grating corresponding to the given counter setting. formula %formula%) (However, 1m is the order, τ is the wavelength, dij lattice constant, rid rating Calculation was made possible by calculating the rotation angle of the child. In this equation, θ snow is the collimator - is the angle of reflection of the main ray from the steel and 04 is the angle of incidence of the main ray on the focal steel. be. For a given optical layout, the θ2 and θtFi constants are used. these The calculation was performed by observing the 670.7 nm line from the tertiary lithium hollow cathode. By comparing the counter settings observed during the trial and the counter settings near the dormitory, was checked.
P+電気冷却を有するHamamlLtsu鉛・セレニド光伝導セル(P2O3 8−01,Harnamatsu Corp、、San Jose。HamamlLtsu lead-selenide photoconductive cell with P+ electric cooling (P2O3 8-01, Harnamatsu Corp, San Jose.
CA)を赤外線検出器として用いた。第■表はこの特別な装置の明細をリストし ている。CA) was used as an infrared detector. Table ■ Lists the details of this special equipment. ing.
第■表 P 2038−01 Harnamatsn Pb5e検出器の定格 感光サイズ= 1×3錦 ピーク応答匠:3.8μm IRカットオフ波長:4.85μm ダーク抵抗: Q、 6 Mオーム 推奨負荷抵抗: 0.5Mオーム 検出率(500に源、600Hzチョッピング周波数、IHz ノンド巾) : 1.2 X 10”tMHz””!F ’ハウジング/マウンティングのアセ ンブリーは、第2図における検出器24が近い関係で前置増巾器エレクトロエッ クスとともにモノクコメーターの焦点面に設けられるように、構成された。30 .0ボルトに調整した電源を初め検出器24用の電源として用いた。B lFE TFET動作増巾及46属コンポーネントよりなる前置増巾器の回路は、第4図 に示される。前置増巾器からの増巾した信号は、Pr1nston Appli ed Re5eareh Mode1128人ロックイン増巾a (Pr1nc eton AppiiedResearch、 Pr1nceton、 NJ ) (図示せず)の入力に入る。炎からの放射は、86Hzのチョッピング周波 数でPr1neeton Applied Re5eareb Model 1 25 A変速チョッパー(Pr1neeton Applied Re5ear ch。Table ■ P 2038-01 Harnamatsn Pb5e detector rating Photosensitive size = 1 x 3 brocade Peak response height: 3.8μm IR cutoff wavelength: 4.85μm Dark resistance: Q, 6M ohm Recommended load resistance: 0.5M ohm Detection rate (source at 500, 600Hz chopping frequency, IHz non-stop width): 1.2 X 10”tMHz”!F’Housing/Mounting Assembly The detector 24 in FIG. The lens was configured to be installed at the focal plane of the monocucometer together with the lens. 30 .. A power supply adjusted to 0 volts was initially used as the power supply for the detector 24. B lFE The circuit of a preamplifier consisting of a TFET operation amplifier and 46 components is shown in Figure 4. is shown. The amplified signal from the preamplifier is sent to the Pr1nston Appli ed Re5eareh Mode 1128 person lock-in increase width a (Pr1nc eton Appiied Research, Pr1nceton, NJ ) (not shown). The radiation from the flame has a chopping frequency of 86Hz. Number Pr1neeton Applied Re5eareb Model 1 25 A speed chopper (Pr1neeton Applied Re5ear Ch.
Pr1neeton、 NJ )によシ変調された。ロックイン増巾器からの出 力は、 Varian Aerograph ストリップチャートレコーダーに ディスプレイされた。Pb5e検出器24は、モノクロメータ−を利用するすべ ての研究に用いた。Pr1neeton, NJ). Output from lock-in amplifier Power to the Varian Aerograph strip chart recorder displayed. The Pb5e detector 24 uses a monochromator. It was used in this research.
波長選択の研究は、又4.3pmの放射バンドを単離するために、第2図のPb 5e検出器24に関連して高域フィルタにより行われた。この態様では、15p mの短波長カットオフをする高域フィルタ(Corion Carp、。Wavelength selection studies were also performed to isolate the 4.3 pm emission band of Pb in Figure 2. This was done with a high pass filter in conjunction with the 5e detector 24. In this embodiment, 15p A high-pass filter (Corion Carp) with a short wavelength cutoff of m.
Ho1liston、 MA)をPb5e検出器24の前でハウジング中に設け た。検出器24の長波長レスポンスは単に約5pm延長するのに過ぎないので、 この配置はモノクロメータ−の必要なしに463μmバンドを有効に単離する。Holliston, MA) is installed in the housing in front of the Pb5e detector 24. Ta. Since the long wavelength response of the detector 24 is only extended by about 5 pm, This arrangement effectively isolates the 463 μm band without the need for a monochromator.
非分散性の研究に用いたVarian Techtr、onバーナーアセンブリ ー20 (Varian Instruments、 Pa1o Alto。Varian Techtr on burner assembly used for non-dispersion studies -20 (Varian Instruments, Pa1o Alto.
CA)は、又分散性の研究におけるサンプル導入システムとじて用いられる。灸 のシールドは、ステンレス鋼板によシ構成されそして炎上のドラフトの作用を最 低にするためにバーナーアセンブリーに取付けられる。バーナー20への燃焼及 び他のガスの流れをBrooks Instru−mentゲージ及びフローメ ーター(Brooks InstrumentDivision、 Emers on Electric Co、、 Hatfleld。CA) is also used as a sample introduction system in dispersion studies. Moxibustion The shield is constructed of stainless steel plate and is designed to minimize the effects of drafts on flames. Mounted on burner assembly to lower. Combustion to burner 20 and other gas flows using Brooks Instrument gauges and flow meters. (Brooks Instrument Division, Emers on Electric Co., Hatfleld.
PA)を用いてコントロールした。3種の燃料/酸化剤混合物をこの研究に用い る。水素/空気、アセチレン/空気及び水素720%酸素・80チアルゴン。PA) was used as a control. Three fuel/oxidizer mixtures were used in this study. Ru. Hydrogen/air, acetylene/air and hydrogen 720% oxygen/80 thiargon.
この研究に用いた液体クロマトグラフは、MCH−5逆相カラムを備えたVar ian Model 5000 (VILrianInstruments、 Pa1o Alto、 CA )でちった。Modelsooo及びVaria nバーナーアセンブリー20のインターフェースは、最初、零容量ステンレス鋼 カプラーによるMCH−5カラムのステンレス鋼出口管への同様な直径を有する ポリカーボネート管を単に取付けることにより達成された。最初の実験及びテス ト後、テフロンテーカプラー26を加えた。これは、バーナー2oによる吸引前 に他の溶媒をクロマトグラフィの溶離液と混合させた。カブシー26の目的は、 噴霧化前に水とクロマトグラフィ溶離液とを混合することによりバーナー/ネブ ライザー20によりサンプルの吸引を改善することにある。一方、同一の装置は 、もし望むならば水との前の混合なしにバーナー20にカラム溶離液の直接導入 を行った。報告されたすべてのクロマトグラフィの結果は、T−カプラー26を 用いて得られる。The liquid chromatograph used in this study was a Var ian Model 5000 (VILrian Instruments, Pa1o Alto, CA). Modelsooo and Varia The interface of the burner assembly 20 is initially made of zero volume stainless steel. With a similar diameter to the stainless steel outlet tube of the MCH-5 column by coupler This was accomplished by simply installing polycarbonate tubing. First experiment and test After that, a Teflon tape coupler 26 was added. This is before suction by burner 2o. Other solvents were then mixed with the chromatography eluent. The purpose of Cubsea 26 is burner/neb by mixing water and chromatography eluent before atomization. The purpose of the riser 20 is to improve sample aspiration. On the other hand, the same device , direct introduction of column eluent into burner 20 without prior mixing with water if desired I did it. All reported chromatographic results are based on T-coupler 26. It can be obtained using
メタノール及び水を、すべてのクロマトグラフィの実験の溶媒として用いる。メ タノールはT(PLOグレードであり水は三重に脱イオン化する。すべての標準 化合物は試薬グレードである。Methanol and water are used as solvents for all chromatography experiments. Mail Tanol is T (PLO grade and water is triple deionized. All standards Compounds are reagent grade.
クロマトグラフィの実#は、溶離液として純水とともにメタノール及び水の種々 の混合物を用いて行った。In chromatography, various types of methanol and water are used along with pure water as the eluent. It was carried out using a mixture of
10又は50 ptの容量の何れかの注入ループをすべての実験に用いた。サン プルは、純粋な化合物の混合物から調製され、そして1艷の注射器を用いてサン プルのループに加えた。サンプルを従来のロータリーバルブによシカラム上に導 入した。すべての実験は、バーナーアセンブリー20による吸引前にT−カプラ ー26のメーク・アップ溶媒27として水を用いて行った。Injection loops of either 10 or 50 pt capacity were used for all experiments. sun A pull is prepared from a mixture of pure compounds and sampled using a single syringe. Added to the pull loop. Samples are introduced onto the column using a conventional rotary valve. I entered. All experiments were performed using a T-coupler prior to suction by burner assembly 20. -26 using water as the make-up solvent 27.
燃焼炎からの赤外線放射をモニターする有利さをめることを目的とする最初の非 分散性の研究は、サーミスター検出器を用いて行われた。この研究で用いられる フレーク・サーミスターは、Pu1tley (Pultley、 E、H。The first non-conventional study aimed at exploiting the advantages of monitoring infrared radiation from combustion flames. Dispersion studies were performed using a thermistor detector. used in this study Flake thermistors are Pultley (Pultley, E, H.
In 0ptical and Infrared Deteetors、 K eyes。In ptical and Infrared Deteetors, K eyes.
R−J、、編; Springer−Verlag : ベルリン、1980゜ 3章)により記述された熱検出器のカテゴリーに入り。R-J, ed.; Springer-Verlag: Berlin, 1980° It falls into the category of heat detectors described by Chapter 3).
そして実際の検出器の質量をできる限り少く保ちそれにより早いレスポンス時間 (75ms)を生じ、そして検出器の熱容量を低く保つことにより相対的レスポ ンスを増大させるように構成される。and keeping the actual detector mass as low as possible, resulting in faster response times. (75 ms), and by keeping the thermal capacity of the detector low, the relative responsivity is configured to increase the
フレフサ−ミスタ−はそれらの非フレーク相応物よりも鋭敏であるが、炎からの 放射が0.5 mモノクロメータ−(ICより分散されたとき、存在する赤外線 エネルギーのレベルを検出するのに十分な程鋭敏でないことが分った。Flafther misters are more sensitive than their non-flake counterparts, but are less sensitive to flames. When the radiation is dispersed by a 0.5 m monochromator (IC), the existing infrared radiation It was found that it was not sensitive enough to detect the level of energy.
分散性の態様におけるレスポンスのこの欠除は、少くとも一部、o、smモノク ロメータ−によシ得られる相対的に高い分散に帰因する。しかし、非分散性の態 様(即ち炎から約30tysO所に置かれたサーミスターによシ)に用いて、こ れらの検出器は、炎へのμを量の炭素含有化合物の導入の結果として炎から発す る赤外線エネルギーにおける変化を容易にモニターできる。This lack of response in a dispersive manner is due, at least in part, to the o, sm monochrome due to the relatively high dispersion obtained with the chromometer. However, the state of non-dispersion (i.e. in a thermistor placed approximately 30 tysO from the flame). These detectors emit from the flame as a result of the introduction of an amount of carbon-containing compounds into the flame. Changes in infrared energy can be easily monitored.
第3図に示す好ましい態様において、クロマトグラフからの溶離液は、高速7− リエ変換干渉により分析される。バーナー/ネブライザー30は、液体クロマト グラフ溶離液サンプルを蒸発し励起するために用いられる。In the preferred embodiment shown in FIG. 3, the eluent from the chromatograph is analyzed by Rie transform interference. The burner/nebulizer 30 is a liquid chromatograph The graph eluent is used to evaporate and excite the sample.
バーナーアセンブリー30は、第2図に関して前述したバーナーか、又は実験2 に関して詳細に下記に論じられる第16及び17図に示されるバーナーアセンブ リーの何れかである。サンプルが炎に導入された後1発する赤外線放射は、レン ズ3つを通って3個の鏡アセンブリー32によシ集中され、それにより増巾器及 び赤外線検出器を固有に有する干渉計34に向かう。レンズ39と干渉計34と の間の距離は約10c1j!である。干渉計34の出力は、コンピュータ38に 接続されて、高速フーリエ変換によシ集めたデータを分析してサンプル及びその 中に含まれた関心のある分子のスRクトルレスポンスを得る。Burner assembly 30 may be the burner described above with respect to FIG. The burner assembly shown in FIGS. 16 and 17, discussed in detail below with respect to Either Lee. The infrared radiation emitted after the sample is introduced into the flame is through three mirror assemblies 32, whereby the amplifier and and an infrared detector. lens 39 and interferometer 34 The distance between them is about 10c1j! It is. The output of the interferometer 34 is sent to the computer 38. connected to analyze the collected data using fast Fourier transform to extract the sample and its Obtain the structural response of the molecule of interest contained within.
第1図に示す装置を用いて、サンプルは、既に記述されたもの(BuI!ch、 K、W、 : Rowell、 N、G、; Morrison。Using the apparatus shown in Figure 1, samples were prepared as previously described (BuI!ch, K, W: Rowell, N, G; Morrison.
G、H,; Anal、 Chem、 1974.46.1231)と同様なサ ンプル注入装置を用いて注入により水素/空気の炎に導入された。第5図は、ト ルエンの50μを注入に関する時間の関数として得た信号プロフィルを示す。G, H,; Anal, Chem, 1974.46.1231) Hydrogen/air was introduced into the flame by injection using a sample injection device. Figure 5 shows the The signal profile obtained as a function of time for injection of 50μ of luene is shown.
第6図は、注入容量(pt)の関数としての信号(即ちピーク高さ)のプロット を示す。同様なプロットは2種々の容量のメタノールの注入について得られた。Figure 6 is a plot of signal (i.e. peak height) as a function of injection volume (pt). shows. Similar plots were obtained for injections of two different volumes of methanol.
これらの結果は、少量の有機化合物の燃焼の結果として水素/空気の炎からの赤 外線放射を観察できることを示唆する。These results indicate that the red color from a hydrogen/air flame is a result of the combustion of small amounts of organic compounds. This suggests that external radiation can be observed.
結果は、又観察された放射は、炎へ導入されるサンプルの量の関数でちることを 確証している。次に、一連の研究が、観察された赤外線放射に対する種々の炎の /ミラメーターの効果をめるために行われた。第7図は、純粋なエタノールを炎 中に吸引したとき得られる信号に対する炎の観察した高さの効果を示す。これら の結果Vi、炎から25cln離れたサーミスター検出器により非分散的に得ら れた。検出器により見られる視野を制限するために。The results also show that the observed radiation is a function of the amount of sample introduced into the flame. It is confirmed. Next, a series of studies investigated the effects of various flames on the observed infrared radiation. / This was done to improve the effect of Mirameter. Figure 7 shows pure ethanol in a flame. The effect of the observed height of the flame on the signal obtained when drawn into the flame is shown. these The result Vi, obtained non-dispersively by a thermistor detector 25 cln from the flame. It was. To limit the field of view seen by the detector.
長さ10cy*及び直径1゜2cIRのステンレス鋼管を検出器のハウジングに 取付ける。この配置を用いて、最大の放射が、二次燃焼帯の可視部分の先端の丁 度上で生ずることが分った。このシステムによる燃料対酸化剤の比の研究は、炎 の化学量論は、炎の観察した高さよりも信号に対する効果が少いことを明らかに した。利用できる炎の化学量論の範囲にわたって、最大の信号は、炎の先端の丁 度上に常に観察し、そして炎の化学量論により非常に影響されないように思われ たっ0653の燃料対酸化剤の比がすべての次の研究で用いられた。それはドラ フトによシ非常に影響されない好都合の大きさく即ち余り高くない)の炎を与え たからでおる。化学量論的な水素/空気の炎は0.4の燃料対酸化剤の比に”相 当するので、これらの研究に用いる炎はやや燃料が多かった。A stainless steel tube with a length of 10cy* and a diameter of 1゜2cIR is used as the detector housing. Install. Using this arrangement, the maximum radiation is at the tip of the visible part of the secondary combustion zone. It was found that this occurs at high levels. The study of fuel-to-oxidizer ratio with this system reveals that the stoichiometry of the flame has less effect on the signal than the observed height of the flame. did. Over the range of available flame stoichiometry, the largest signal is at the tip of the flame tip. always observe the degree, and seem to be very unaffected by the stoichiometry of the flame. A fuel to oxidant ratio of only 0.653 was used in all subsequent studies. That's Dora Gives a flame of a convenient size (i.e. not too high) that is not very affected by the Takara deru. A stoichiometric hydrogen/air flame is compatible with a fuel-to-oxidizer ratio of 0.4. As such, the flames used in these studies were somewhat fuel-rich.
観察する信号に対する炎の74ラメ−ターの影響の研究は、観察する赤外線放射 の多くは励起した燃焼生成物からの放射によるという仮設と一致する。二酸化炭 素及び水への有機サンプルの完全な燃焼は、もしあるとすれば。The study of the effect of 74 rams of flame on the observed signal is based on the observed infrared radiation. This is consistent with the hypothesis that much of the radiation is due to radiation from excited combustion products. carbon dioxide complete combustion of the organic sample to hydrogen and water, if any.
炎中において比較的高く達成されるに過ぎないようなので、CO,の濃度は例え ば炎中で最高に比較的高いようである。バーナーからの距離の増大にともなうC O7の濃度の増加は、随伴する空気からの希釈作用とともに温度の低下により相 殺される。これらのファクターの組合わせは2次にバーナーの上の成る点で最大 の信号をもたらすものと予想される。得られた結果から、二次燃焼帯の可視の部 分の先端における点は、励起した燃焼生成物の最高濃度に相当する。この最高は 炎の先端に位置するので。It seems that only relatively high concentrations are achieved in flames, so the concentration of CO, for example, is It seems that the highest value in a flame is relatively high. C with increasing distance from the burner The increase in O7 concentration is counterbalanced by the decrease in temperature as well as the dilution effect from the entrained air. be killed. The combination of these factors is maximal at the point above the secondary burner. It is expected that this will result in a signal of From the results obtained, the visible part of the secondary combustion zone The point at the tip of the minute corresponds to the highest concentration of excited combustion products. This best is Because it is located at the tip of the flame.
観察した信号は燃料対酸化剤の比によシ非常に影響されないことは驚くに値いし ない。It is surprising that the observed signal is very unaffected by the fuel to oxidizer ratio. do not have.
一連の研究が、観察した信号に対する化合物の構造の効果をめるために行われた 。3種の同族体のシリーズの有機化合物を入手可能性に基づいて選択された。第 8図は2分子中の炭素原子の数の関数として炭素1モル当りの信号を示す。もし すべての化合物が完全に二酸化炭素に燃焼する炎に導入されたならば、水平のプ ロットが得られるだろう。第8図は、化合物中の炭素1モル当りで得られた信号 は、化合物のタイプとともに化合物中の炭素の数に依存することを示す。長鎖の 化合物により観察されるレスポンスの低下は、恐らく二酸化炭素への化合物の不 完全な燃焼の結果である。同様に、飽和及び芳香族の化合物間のレスポンスの差 は、疑いもなく燃焼の容易さ及び程度の差の結果でおる。信号生成の実際のメカ ニズムにかかわりなく、システムのレスポンスが化合物に依存することは明らか である。その結果、定量的な測定は個々の較正曲線を用いて可能である。A series of studies were conducted to determine the effect of compound structure on the observed signal. . A series of three congeners of organic compounds were selected based on availability. No. Figure 8 shows the signal per mole of carbon as a function of the number of carbon atoms in the two molecules. if Once all the compounds have been introduced into the flame which completely burns to carbon dioxide, the horizontal Lots will be obtained. Figure 8 shows the signal obtained per mole of carbon in the compound. indicates that it depends on the type of compound as well as the number of carbons in the compound. long chain The decreased response observed with the compound is probably due to the compound's insensitivity to carbon dioxide. It is the result of complete combustion. Similarly, the difference in response between saturated and aromatic compounds This is undoubtedly the result of differences in the ease and degree of combustion. Actual mechanism of signal generation It is clear that the response of the system is compound dependent, regardless of the It is. As a result, quantitative measurements are possible using individual calibration curves.
システムの感度を、波長の研究についてモノクロメータ−を用いることができる 点に改善するために、Pb5e光伝導検出器を第2図に示した装置を用いて評価 した。A monochromator can be used to study the sensitivity of the system at wavelength. In order to improve this point, the Pb5e photoconductive detector was evaluated using the apparatus shown in Figure 2. did.
これらの検出器は、サーミスターより約2次の大きさで鋭敏でありそして1〜S pmの波長範囲にわたって反応する。炎の赤外線放射検出に適した他の検出器は 、インジウムアンチモンド及び水銀カドミウムテルリドでろる。These detectors are about 2 orders of magnitude more sensitive than the thermistors and 1 to S It responds over the wavelength range of pm. Other detectors suitable for flame infrared radiation detection are , indium antimond and mercury cadmium telluride.
この態様では、鉛セレニド検出器がコスト有効性の点で選択された。Pb5e検 出器は真性半導体(即ちドープされていない)であるので、長波長レスポンスカ ットオフは1価電子帯と伝導帯との間の固有エネルギーギャップによりめられる 。(Boyd、 R,W、 : Radiometryand the Det eetton of 0ptical Radiation ;John Wi iey : ニュー−ヨーク、1983.10章)。In this embodiment, a lead selenide detector was chosen for its cost effectiveness. Pb5e test Since the output device is an intrinsic semiconductor (i.e., undoped), it has a long wavelength response wavelength. The cut-off is determined by the characteristic energy gap between the single valence band and the conduction band. . (Boyd, R, W,: Radiometry and the Det. eetton of 0ptical Radiation; John Wi iey: New York, 1983.10).
その結果、検出器のレスポンスは、光子エネルギーがバンドギャップエネルギー に近付くにつれて急速に低下する。室温で操作されるときピークレスポンスは3 .8μmで生ずる。装置が冷却しつつ操作されるとき、ピークレスポンスはより 長い波長にシフトする。ピークレスポンスの波長におけるシフトに加えて、暗抵 抗及び時定数も冷却により変化する。例えば、メーカーの明細により。As a result, the detector response is such that the photon energy is equal to the bandgap energy. It decreases rapidly as it approaches . The peak response is 3 when operated at room temperature. .. Occurs at 8 μm. When the equipment is operated while cooling, the peak response is more shift to longer wavelengths. In addition to the shift in peak response wavelength, the dark resistance The resistance and time constant also change with cooling. For example, according to the manufacturer's specifications.
冷却は暗抵抗を25ラメ℃増大させそして時定数を5.3%/℃増大させる。ド ライアイス(−77℃)又は液体窒素(−196℃)による冷却は、−次の大き さで検出度(D)を増大させる。この研究で用いる装置は、検出器を一10℃に 保つ熱電気冷却システムを備えている。Cooling increases the dark resistance by 25°C and the time constant by 5.3%/°C. de Cooling with rye ice (-77°C) or liquid nitrogen (-196°C) increase the detection degree (D). The equipment used in this study has a detector temperature of -10°C. Equipped with an electric cooling system to keep the heat flowing.
Pb5e検出器の性能に対する操作条件の影響を研究するのに、二つのファクタ ーが探究された。用いた電圧の作用及びチョッピング周波数の作用。第9図は、 10チメタノール/水混合物が2−7分の一定の速度で液体クロマトグラフから バーナーへ送入されたとき、4.3μmで観察された信号に対するバイアス電圧 の効果を示す。Two factors are important in studying the influence of operating conditions on the performance of Pb5e detectors. - was explored. Effect of voltage used and effect of chopping frequency. Figure 9 shows 10 timemethanol/water mixture from the liquid chromatograph at a constant rate of 2-7 minutes. Bias voltage for the signal observed at 4.3 μm when delivered to the burner shows the effect of
図から、10ボルトのしきい電圧が最低の測定可能な信号を生ずるのに必要なこ とが分る。15ボルトより高いバイアス電圧では、信号は増大するバイアス電圧 により殆んど直線的に増大する。30ボルトのバイアス電圧が。From the figure, a threshold voltage of 10 volts is required to produce the lowest measurable signal. I understand. At bias voltages higher than 15 volts, the signal increases with increasing bias voltage. increases almost linearly. 30 volt bias voltage.
実vs1のすべての次の研究に用いられた。Real vs. 1 was used in all subsequent studies.
上記の実験のすべてにおいて、信号に対するノイズが一定であるように観察され た。システムにおけるノイズの可能性のある源を決める努力において、バイアス 電圧をもたらすのに用いられたフィルターしたdC”![源が。In all of the above experiments, the noise relative to the signal is observed to be constant. Ta. Bias in an effort to determine possible sources of noise in a system The filtered dC used to provide the voltage! [source.
30ボルト電池により置換された。この置換は、5のファクターで観察したノイ ズを低下させた。この理由によシ、30ポル)!池が、実験1のすべての次の実 験においてバイアス電圧をもたらすのにdel!源の代りに用い六。Replaced by 30 volt battery. This substitution is based on the observed noise by a factor of 5. This reduced the For this reason, 30 points)! The pond is the next fruit of experiment 1. del! to provide the bias voltage in the experiment. Used in place of source6.
研究した他のファクターは、純粋なエタノールが炎に定常速度で吸引されたとき 、観察した信号に対するチョッピング周波数の効果であった。第10図は、この 研究の結果を示す。図から、最大の信号が約90Hzのチョッピング周波数につ いて得ることが分る。この研究に基づいて86 )Izのチョッピング周波数が Pb5e検出器を用いる実験1のすべての研究で用いた。The other factor studied was that when pure ethanol is drawn into a flame at a steady rate, , was the effect of chopping frequency on the observed signal. Figure 10 shows this Presenting the results of the research. From the figure, the largest signal is around the chopping frequency of about 90Hz. I know what I can do. Based on this study86) Iz chopping frequency is A Pb5e detector was used in all studies in Experiment 1.
この研究に用いた0、5mモノクロメータ−は、実験室におけるその入手性に単 に基づいて選択され、そして光学上の考慮に基づいていない。事実、より短い長 さの分散システムが好ましかったであろう。150本の溝/−の格子を備えたと き、システムは13 nm /−の反面線分散を有し、それはここで記述したタ イプの赤外線の仕事にりいて必要なものよりも非常に低い。その上、入ロスリッ トtj:Pb5e検出器の巾(1冑)よりも広い(3−)ため2分散システムは 、0.04μmに等しいベース及び0.01μmK等しい7ラツトピークを有す る台形スリット機能により特徴付けられた。非理想スリット機能にかかわらず、 システムの有効スはクトル帯巾は、研究される分子放射帯(〜0.4μm)の半 分の巾よりはるかに小さく、ハンドの形の装置上の歪みは問題ではない。高い分 解能が要求されないので、より短い焦点距離システム及びそれにともなう反面線 分散に関するより高い値は。The 0.5 m monochromator used in this study was simple due to its availability in the laboratory. and not based on optical considerations. In fact, shorter length A more distributed system would have been preferable. Equipped with a grid of 150 grooves/- and the system has an inverse line dispersion of 13 nm/-, which is This is much lower than what is needed for infrared work. In addition, tj: Because it is wider (3-) than the width of the Pb5e detector (1 helmet), the two-dispersion system is , with a base equal to 0.04 μm and a 7 rat peak equal to 0.01 μm K. It was characterized by a trapezoidal slit feature. Regardless of the non-ideal slit function, The effective cost of the system is approximately half the molecular radiation band (~0.4 μm) being studied. Much smaller than the width of a minute, distortion on the hand-shaped device is not a problem. Expensive As resolution is not required, shorter focal length systems and the associated The higher the value in terms of dispersion.
赤外線バンドからのより大きいエネルギーを、現在のシステムによシ生ずるよう に何れかの仰でそれを分散することよりもむしろ検出器上に集中させてきた。よ り低い分解能のシステムにより積分バンド強度を測定することは、それ故システ ムの感度をかなり上昇させることが予想されるだろう。As current systems generate more energy from the infrared band, have concentrated it on the detector rather than distributing it on either side. Yo Measuring the integrated band intensities with a system of lower resolution is therefore would be expected to significantly increase the sensitivity of the system.
水素/空気の炎が、4.3μmのCOzバンドの付近のその低いバックグラウン ドのために選択された。第11図は、 Pb5e検出器を用いて水素/空気の炎 及びアセチレン/空気の炎に関するシステムについて得たスはクトルの比較を示 す。アセチレン/空気の炎で得たスはクトルは、炭素含有燃料を用いるとき得た 結果の代表的なものでおり、そしてブンゼンの炎についてPlyler (Pl yler。The hydrogen/air flame has its low background near the 4.3 μm COz band. selected for de. Figure 11 shows hydrogen/air flame detection using a Pb5e detector. The results obtained for the acetylene/air flame systems show a comparison of vectors. vinegar. The amount of carbon obtained with an acetylene/air flame is the same as that obtained when using carbon-containing fuels. The results are representative, and about Bunsen's flame Plyler (Pl. yler.
E、に、 ; J、 Res、 Nat、 Bur、 5tand、 1948 .40゜113)により得たスはクトルと一致している。4.3μmの放射バン ドは単に励起した二酸化炭素にのみよるので。E, Ni; J, Res, Nat, Bur, 5tand, 1948 .. 40°113) is consistent with Kutle. 4.3μm radiation ban This is because the amount of carbon dioxide depends solely on the excited carbon dioxide.
それは水素/空気の炎中に大きな割合で存在しない。一方、17μmのバンドは 、水及び二酸化炭素の両方によシそしてそれ故両方の炎に存在する。水素/空気 の炎と比べて、スズクトルにおける顕著な差は、水素720%酸素・80%アル ゴンの炎が用いられたとき、観察されなかった。水素/20チ酸素・80チアル ゴンの炎の使用が4.3μmにおいて低いバックグラウンドを生ずることが予想 された。それは、空気と比較して、この気体混合物が二酸化炭素を含まなかった からである。低下したバックグラウンドが観察されなかったので、20チ酸素・ 80%アルゴンの気体混合物の使用は中止した。It is not present in significant proportions in hydrogen/air flames. On the other hand, the 17μm band , both water and carbon dioxide and therefore present in both flames. hydrogen/air The notable difference in the tin flame compared to the flame of Not observed when Gon's flame was used. Hydrogen/20th Oxygen/80th It is expected that the use of Gon's flame will result in low background at 4.3 μm. It was done. That is, compared to air, this gas mixture did not contain carbon dioxide. It is from. Since no reduced background was observed, 20% oxygen The use of the 80% argon gas mixture was discontinued.
有機化合物が水素/空気の炎に導入されるとき43μmで観察した放射が真に二 酸化炭素の放射によったものであることを証明するために、炎に導入される二酸 化炭素ガスのスはクトルを、エタノールが炎に導入されたとき得たスはクトルと 比較した。第12図は、同一のスペクトルが、有機化合物が燃焼するか又は二酸 化炭素が炎に直接導入されるかにかかわらず、生成することを示す。When an organic compound is introduced into a hydrogen/air flame, the radiation observed at 43 μm is truly two-dimensional. diacid introduced into the flame to prove that it is due to the emission of carbon oxide The gas obtained when ethanol is introduced into the flame is compared. Figure 12 shows that the same spectrum shows that organic compounds are burned or diacids are burned. shows that carbon dioxide is formed whether or not it is introduced directly into the flame.
第13図は、炎に導入される二酸化炭素の流速の関数として4.3pmで得た信 号を示す。第14図は1種々の容量のエタノールが液体クロマトグラフから溶離 したとき得られる信号を示す。液体クロマトグラフにより観察される零のオフセ ットは、溶離溶媒中のメタノールによるバックグラウンド信号に帰因した。両方 の実験は較正曲線を生じ、それはザーミスターによる非分散性研究で得た結果と は対照的に上方にカーブした。成長白線のこの上方への曲りは、アルカリ金属が 炎に導入されるときイオン化により生じた効果の名残りである。解説がどうであ れ、効果は二酸化炭素のみを明らかに含む。それは。Figure 13 shows the values obtained at 4.3 pm as a function of the flow rate of carbon dioxide introduced into the flame. Indicates the number. Figure 14 shows various volumes of ethanol eluted from a liquid chromatograph. The signal obtained when Zero offset observed by liquid chromatography This was attributed to background signal due to methanol in the elution solvent. both The experiment yielded a calibration curve that matched the results obtained in the nondispersion studies by Thermistor. In contrast, it curved upward. This upward bending of the growth white line indicates that alkali metals It is a remnant of the effect caused by ionization when introduced into the flame. How about the explanation? , the effect clearly includes only carbon dioxide. it is.
二酸化炭素及び水の両方のバンドが同時にモニターされるときそれが観察されな いからである。It is not observed when both carbon dioxide and water bands are monitored simultaneously. It is the body.
2本の強いバンド(Z7μm及び4.3μm)のみがPb5e検出器によシ近づ くことのできる波長間隔で観察された。2本のバンドの中で、それが二酸化炭素 の存在のみから生ずるので、4.3pmのバンドが分析上最も有用なように見え た。波長を変えることが必要なように思えなかったので、モノクロメータ−が、 光学上の処理量を増すととKよシ感度を憎太させる努力において高域光学フィル ターにより置換された。この手段により、システムの波長レスポンスは、フィル ターの短波長カットオフにより低い波長でそして検出器それ自体のレスポンスに よシ高い波長で制限された。モノクロメータ−をフィルターによシ置換すること は、約2〜3次の大きさの感度を増加させた。Only two strong bands (Z7 μm and 4.3 μm) approach the Pb5e detector. observed at wavelength intervals that can be Among the two bands, it is carbon dioxide. The 4.3 pm band appears to be the most useful analytically since it arises solely from the presence of Ta. It didn't seem necessary to change the wavelength, so a monochromator In an effort to increase the amount of optical processing and increase the sensitivity, high-frequency optical filters are used. replaced by the ter. By this means, the wavelength response of the system is the detector's short wavelength cutoff at lower wavelengths and the response of the detector itself. limited by higher wavelengths. Replacing the monochromator with a filter increased the sensitivity by about 2-3 orders of magnitude.
炎に導入された有機化合物の検出の手段として赤外線放射の可能性を立証するた めに、メタノール、エタノール及びプロパツールの混合物を液体クロマトグラフ ィにより分離しそしてPb5e フィルター配置を用いて赤外線放射により検出 した。第15図は、3種の成分の等容量混合物の50μを注入について得た結果 を示す。To demonstrate the potential of infrared radiation as a means of detecting organic compounds introduced into a flame. For liquid chromatography, a mixture of methanol, ethanol and propatool and detected by infrared radiation using a Pb5e filter arrangement. did. Figure 15 shows the results obtained for injection of 50μ of an equal volume mixture of three components. shows.
4.3μmの赤外線放射は、炎に導入した少量の有機サンプルを検出する鋭敏な 手段をもたらす。放射波長は変化しないので、比較的低コストフィルター装置が 所望の放射をモニターするために構成できる。検出器は、液体及び気体の両方の クロマトグラフィへの応用に適している。気体クロマトグラフによる検出器の使 用は、メタノール/水混合物が用いられるとき存在する溶離液からバックグラウ ンド信号の不存在のため、液体クロマトグラフによるよりも成る点でより容易で ある。The 4.3 μm infrared radiation is sensitive enough to detect small amounts of organic samples introduced into the flame. bring the means. Since the emission wavelength does not change, a relatively low-cost filter device can be used. Can be configured to monitor desired emissions. The detector detects both liquid and gas Suitable for chromatography applications. Use of gas chromatograph detectors The background is removed from the eluent present when a methanol/water mixture is used. is easier to construct than with liquid chromatography due to the absence of a be.
この応用に報告した実験は、実験室で入手できる装置により行われた。用いたバ ーナーアセンブリーは、実験室におけるその入手容易性に基づいて選ばれ、そし て必ずしもクロマトグラフィ検出にとり理想的なシステムではない。それはバー ナーにより生成する炎は実際に必要なのよりはるかに太きいからであるっこの応 用についてさらに適切なバーナーは、実験2で以下に記述される。The experiments reported in this application were performed with laboratory available equipment. The bar used The inner assembly was selected based on its availability in the laboratory and is not necessarily an ideal system for chromatographic detection. it's a bar This solution is not recommended because the flame produced by the ner is much thicker than is actually needed. Further suitable burners for use are described below in Experiment 2.
実験2 この第二の研究に用いる実験配置は、第16図に示される。Hamamatsu 鉛セレニド光伝導セル(P4O10−1,Hamamatsu Corp、、 San Jose、 CA)を赤外線検出器として用い、そして下記の特にデザ インされたバーナー160に保たれた水素/空気の炎を見るように位置した。高 塚フィルター168 (Corion Corp。Experiment 2 The experimental setup used for this second study is shown in FIG. Hamamatsu Lead selenide photoconductive cell (P4O10-1, Hamamatsu Corp,... San Jose, CA) as an infrared detector, and the following specific design It was positioned to look into the hydrogen/air flame maintained in burner 160, which was turned on. high Tsuka Filter 168 (Corion Corp.
Ho1liston、 MA ) (3,5pmの短波長カットオフを有する) を、実験1に記述したPb5e検出器164の前のハウジング中に設けて、3. 5μm〜約5μmのレスポンスを検出システムに与えた。検出器のためのこの研 究で用いる電源及び前置増巾群回路は、又実験1に記載された通シであった。炎 からの放射は、実験室に構成されたチョッパー165にニジ90 Hzで変調し た。変調した信号Fi、 Model 128 A Pr1nceton Ap plied Re5earchロツク・イン増巾器(Pr1nceton Ap plted Re5earch。Holliston, MA) (with short wavelength cutoff of 3.5 pm) in the housing in front of the Pb5e detector 164 described in Experiment 1; 3. A response of 5 μm to about 5 μm was provided to the detection system. This training for the detector The power supply and preamplifier group circuit used in the study were also the same as described in Experiment 1. flame The radiation is modulated at 90 Hz into a chopper 165 configured in the laboratory. Ta. Modulated signal Fi, Model 128A Pr1nceton Ap plied Re5earch lock-in amplifier (Pr1nceton Ap pltedRe5search.
Pr(neeton、 NJ )の入力に入り、増巾した信号はVarian Aerograph ストリップチャートレコーダーにディスプレイされた。M odel 3120TX BILscom−Turnerデジタル・データ獲得 システム(BaseomTurner Inatrumenta、 Norvo od、 MA )を用いて。The amplified signal that enters the input of Pr (neeton, NJ) is Varian Displayed on an Aerograph strip chart recorder. M odel 3120TX BILscom-Turner digital data acquisition System (BaseomTurner Inatrumenta, Norvo od, MA).
ピーク面積測定が行われた成る実験についてデータを貯えそしてディスプレイし た。Store and display data for the experiments in which peak area measurements were made. Ta.
Model 705 Varian Aerograph 気体クロマトグラフ (varian Instruments、 Pa1o Alto、 OA ) のオープン及び注入口を、気体クロマトグラフィに関する炎赤外線放射検出シス テムの性能を評価するために。Model 705 Varian Aerograph Gas Chromatograph (varian Instruments, Pa1o Alto, OA) Open and inlet the flame infrared radiation detection system for gas chromatography. to evaluate system performance.
Chromasorb W−T(P 上の10%0V−101をパックした”/ 4 ” (0,635cm )のステンレス鋼のカラムとともに用いた。気体ク ロマトグラフの側面の出口を利用して、GCカラムを検出システムに接続した。Chromasorb W-T (packed with 10% 0V-101 on P”/ It was used with a 4” (0,635 cm) stainless steel column. The GC column was connected to the detection system using an outlet on the side of the romatograph.
し4″(0,635の)のGCカラムと0.10”(0,254(7))のOD ステンレス鋼毛管(バーナーシステムかう)トの間のインターフェースは、真ち ゅうから作られたアダプターにニジなされた。4" (0,635) GC column and 0.10" (0,254(7)) OD The interface between the stainless steel capillary (burner system) and It was made with an adapter made from wood.
マウント及び検出器のシールド11.アルミニウムシートの金属から作り、そし てGCオープンにより生じた熱力・ら及び空気のドラフト又は他の熱源から検出 器を単離するのに用いた(検出システムは、室内を動く人間からの熱を検出する 程十分に鋭敏でおる)。検出器に対しているバッフルの表面の側面は、検出器ユ ニットの開口への周囲からのIRエネルギーの反射を避けるために、平らに戻す ように塗られていた。Mount and detector shield 11. Made from aluminum sheet metal and Detection from thermal forces and air drafts caused by GC opening or other heat sources (The detection system detects heat from people moving around the room.) reasonably sensitive). The side of the baffle surface facing the detector is Flatten back to avoid reflection of IR energy from the surroundings into the knit aperture. It was painted like that.
カラム担体気体の流れ及び圧力は、ヘリウムの流れについて較正された第16図 の Brooks InstrumentDivision流速計169 (B rooks Instrument]]visfon、 Ernerson E lectric Co、、 Hatfield。Column carrier gas flow and pressure were calibrated for helium flow in Figure 16. Brooks Instrument Division current meter 169 (B rooks Instrument]] visfon, Ernerson E Electric Co., Hatfield.
PA)によりモニターされた。定量弁及び分離しゃ新井は、ヘリウム供給の気体 ラインに設けられた。すべての気体の計測は、GC及びカラムの上流で行われた 。PA). The metering valve and separator Arai are helium supplied gas. placed on the line. All gas measurements were performed upstream of the GC and column. .
すべての実験は、検出器の周囲を熱的平衡に到達させるために、30分間のウオ ームアツプ時間後行われた。All experiments were performed with a 30 minute warm-up period to allow the area around the detector to reach thermal equilibrium. This took place after the warm-up time.
炎からの放射は、90)(zでチョップされ、そして一連の電池から得た30ボ ルトの検出器バイアス電圧を用いた。注入は、液体サンプルでは標準の10及び 50μを注射器(Hamilton Co、 Reno、ネパダ)そして気体サ ンプルではs o o ptのガス注射器(Hamilton Co。The radiation from the flame is chopped at 90) (z and 30 volts obtained from a series of batteries). The default detector bias voltage was used. Injection is standard 10 and 50μ in a syringe (Hamilton Co, Reno, Nepal) and a gas supply. In the sample, an SO PT gas syringe (Hamilton Co.
Reno、ネバダ)を用いてなされた。すべてのクロマトグラムは、他に記載し ていない限540d/分の担体ガスの流速で得られた。用いたすべての化合物F i、イーストマン98チであったはメタンを除いて、試薬又は分光測定グレード でちった。Reno, NV). All chromatograms are listed elsewhere. A carrier gas flow rate of 540 d/min was obtained. All compounds F used i, Eastman 98 CH was reagent or spectrometry grade, except for methane. It was made.
異る担体ガスの流速に関する検出器のレスポンスが測定されているすべての実験 において、GCオーブンの温度は、サンプルがカラムを流下するとき静置の液相 とのサンプルの相互反応を避けるために十分に高い値に保たれた。このやシ方は 、これらの実験で得られた読みを変更するすべてのカラムの効果を最小にした。All experiments where the detector response for different carrier gas flow rates was measured. , the temperature of the GC oven is such that the stationary liquid phase remains constant as the sample flows down the column. The value was kept high enough to avoid interaction of the sample with. This way is , which minimized the effect of all columns altering the readings obtained in these experiments.
0.5μtより少い注入では、関心のある化合物の溶液は、カラムによりサンプ ルから容易に分離できるサンプルよりも高い沸点を有する溶媒中で調製した。オ ーブンの温度は2次に関心のある化合物の沸点よシ高く保たれるが7分離を最大 にしそしてサンプルへのカラムの作用を最小にするために、溶媒のそれよシ低い 。For injections smaller than 0.5 μt, the solution of the compound of interest is sampled by the column. prepared in a solvent with a higher boiling point than the sample that can be easily separated from the sample. O The temperature of the oven is then kept above the boiling point of the compound of interest, but only to a maximum of 7 separations. lower than that of the solvent to minimize the effect of the column on the sample. .
少量の種々の気体状サンプル(Matheson Gas Pro−duets 、 5eeaneus、 NJ ) をレフチャー・ボトルから水の上で集めた 。これら気体サンプルのクロマドグ2ムは、気体注射器によりクロマトグラフ中 に500μmの気体を注入することにより得た。Small amounts of various gaseous samples (Matheson Gas Pro-duets) , 5eeaneus, NJ) were collected over water from leftcher bottles. . The chromatographs of these gas samples are transferred into the chromatograph using a gas syringe. It was obtained by injecting 500 μm of gas into the sample.
無鉛ガソリンについて得たクロマトグラムは、4分間55℃にカラム温度を保ち 次に7分かけて200℃に温度を上げることにより得られた。The chromatogram obtained for unleaded gasoline was obtained by holding the column temperature at 55 °C for 4 minutes. This was then obtained by raising the temperature to 200°C over 7 minutes.
この研究に用いる検出器システムは、第2図について前述され、そしてシステム の操作について同一の条件がこの作業には漕足しうろことが分った。スば一スの 考Iにより、前述の研究で用いた市販のチョッパーを、実験室で組立くられそし て同期ACモータを用いたより小さいユニットにより置換した。検出器に放射を 集中する光学コンポーネントを用いなかったため、検出器/チョッパーの組合わ せを炎に近付けて置くことが重要であり。The detector system used in this study was described above with respect to Figure 2, and the system It was found that the same operating conditions were sufficient for this task. awesome According to consideration I, the commercially available chopper used in the above research could be assembled in the laboratory. It was replaced by a smaller unit using a synchronous AC motor. radiation to the detector Since no focusing optical components were used, the detector/chopper combination It is important to keep the flame close to the flame.
これは小さなチョツ、4−によってのみ達成できた。種々の源からのパックグラ ウンド信号は検出器の視野を最小にし、そしてその内表面が反射を最小にするた めに平らに塗布されたシート金属バッフルにより検出器によって見られる小さい 面積をシールドすることによシ最小にした。このシールドは、又炎に影響する空 気のドラフトを最小に保った。前記の研究で焦点要素として用いた直径106n の球状の伊の使用は、これがシールドを必要とする面積を許容できない量に増大 させると思われたので。This could only be achieved by a small chot, 4-. Pacgra from various sources The sound signal minimizes the field of view of the detector and its inner surface minimizes reflections. A sheet metal baffle coated flat to prevent small particles seen by the detector. The area was minimized by shielding. This shield also has a sky effect that affects flames. Air draft was kept to a minimum. A diameter of 106n used as a focal element in the above study. The use of a spherical shape increases the area required for shielding to an unacceptable amount. Because it seemed like it would let me do it.
拒絶された。Rejected.
前記の研究で用いた原子吸収バーナーユニットは、原子吸収バーナーにより生成 する炎が必要よシも非常に大きいので、より小さい特に作成された前混合バーナ ー(第17図)により置換された。The atomic absorption burner unit used in the above research is The flame is also very large, so a smaller specially created pre-mix burner is required. - (Figure 17).
第17図に概略的に示された特別なバーナーは、小さい水素/空気の前混合した 炎を生成するようにデザインされた。バーナーはアルミニウムのブロックから加 工され、そしてゴムの0−リングシール172によシボデー170中に保持され た混合室170a及びバーナーへラド171を有するバーナーボデー170 よ りなった。バーナーボデーの側面の開口173a及び173bは、バーナーをし て Swagelok (Crawford Fitting Co、。A special burner, schematically shown in Figure 17, uses a small hydrogen/air premix Designed to generate flame. The burner is made from a block of aluminum. and is held in the body 170 by a rubber O-ring seal 172. A burner body 170 having a mixing chamber 170a and a burner rad 171. It became. Openings 173a and 173b on the side of the burner body allow the burner to Swagelok (Crawford Fitting Co.)
5alon、 OH)管仕上けによる燃焼ガス供給に接続させる。5alon, OH) connected to the combustion gas supply by pipe finishing.
この応用で記述されたバーナーシステムは、一群のステンレス鋼の毛管174に ょシ小さいサイズの安定な炎を生成する。これらの管174は約Z5onの長さ に切断されそしてフラッシュバックからの問題なしに、非常に遅い水素/空気支 持ガスの流速の使用を可能にした。燃焼ガスは、エポキシセメントによりバーナ ーヘッド中の小さな孔に固定されたODo、10” (0,254Qll)及び ID O,06” (0,1524の)の6本のステンレス鋼毛管の円状の集り (第17.1図)を通ってバーナーヘッドから流出した。この応用で実施したバ ーナーデザインにおいて2円状の集シに配置された6本の毛管は、燃焼ガス用の オリフィスを形成するのに用いた。The burner system described in this application consists of a series of stainless steel capillary tubes 174. Generates a small, stable flame. These tubes 174 are approximately Z5on long very slow hydrogen/air branch without any problems from flashback. Enables the use of gas flow rates. Combustion gas is transferred to a burner using epoxy cement. - ODo fixed in a small hole in the head, 10" (0,254Qll) and Circular collection of 6 stainless steel capillaries with ID O,06” (0,1524) (Figure 17.1) and exited the burner head. The process performed in this application In the inner design, six capillaries arranged in two circular collectors are used for combustion gas. It was used to form an orifice.
毛管の円状の集シは、それを通ってカラムの溶離液が水素/空気の炎の中心に直 接流入し、それ故バーナーと気体クロマトグラフとの間の接続として働く、中心 の毛管175を囲んだ。中心の毛管175Fi、直角で曲って側面の口176を 通ってバーナーボデーを出て、そして管仕上げにゴムシールにより保持された。A circular collection of capillaries passes the column eluent directly into the center of the hydrogen/air flame. the center, which flows directly into the air and therefore acts as a connection between the burner and the gas chromatograph. surrounding the capillary tube 175. Center capillary 175Fi, bent at right angle and side opening 176 through and exited the burner body and was retained by a rubber seal to the tube finish.
新しいバーナーデザインは2強調されねはならない二。The new burner design must emphasize 2.
三の重要な利点を有する。炎へのサンプルの添加の速度は、担体ガスの流速によ ってのみ決められそして燃焼ガスの流速によっては決められないので、炎へのサ ンプルの添加の速度は、燃焼ガスの流速に関係なく変化し、それにより炎のサイ ズ又は化学量論における変化を避ける。It has three important advantages. The rate of sample addition to the flame depends on the carrier gas flow rate. Since it is determined only by the flow velocity of combustion gas and not by the flow rate of combustion gas, the The rate of sample addition varies independent of the combustion gas flow rate, thereby increasing the flame size. Avoid changes in concentration or stoichiometry.
中心毛管から炎へ直接サンプルを導入することにより。By introducing the sample directly into the flame through the central capillary.
混合室にともなうピークの拡がりは避けられる。毛管は小さい内径[: ID O,06” (0,1524譚)〕を有するので、カラム後の容量は、i&小に 保つことができる(管の0.5Wd、/30C長さ)。虻後に、狭い内径の毛管 の使用は、炎の中心を上昇する早い線速度のガスジェットに導く。(例えば40 −7分の担体ガスの流速は、40crn/秒という毛管中の線速度をもたらす) 。40α/秒の速度で、GCカラムの終りから炎へ移動する長さ30Gの露出し た毛管を通る溶離したサンプルに関する移動時間は、約750 msである。線 速度は、この研究において調査した最大のサンプル容量について、たとえ絶縁又 は加熱がなくても、霧出した毛管の壁土のサンプルの凝縮を避けるのに十分なよ うに見える。Peak broadening associated with mixing chambers is avoided. The capillary has a small inner diameter [: ID O,06" (0,1524 tan)], the capacity after the column is i & small. (0.5Wd, /30C length of tube). After the horsefly, a capillary with a narrow inner diameter The use of directs the center of the flame into an ascending gas jet with high linear velocity. (For example, 40 -7 min carrier gas flow rate results in a linear velocity in the capillary of 40 crn/sec) . An exposed beam of length 30G moving from the end of the GC column to the flame at a speed of 40α/s The travel time for the eluted sample through the capillary tube is approximately 750 ms. line The speed is significant for the largest sample volume investigated in this study, even with insulation or is sufficient to avoid condensation of the atomized capillary wall soil sample without heating. It looks like a sea urchin.
最初に、溶離液の毛管が、クロマトグラフィの溶離液の凝縮を避けるために、G Cオーブン又はバーナーボデーの外側の外界の空気にそれが露出した短い長さに ついて絶縁されるべきであると考えられた。溶離液の毛管のこの部分を加熱すべ きであるという可能性も考慮された。First, the eluent capillary is connected to the G C. Outside the oven or burner body for a short length of time exposed to ambient air. It was thought that it should be insulated. This part of the eluent capillary should be heated. The possibility that the
これらの選択可能なものの何れも、サンプルの大きさにかかわりなく、この実験 で研究されたサンプルのどんなものでも不必要であることが分った。この研究で 用いた担体ガスの流速(それはノミツクした〇〇カラムについて代表的な相体ガ スの流れである)は、溶離液の毛管中の気体速度をもたらし、それは余りに早く てサンプルの成分が壁に凝縮するのに十分な時間がないと信じられる。Any of these options will work for this experiment, regardless of sample size. Any of the samples studied in was found to be unnecessary. In this study The flow rate of the carrier gas used (which is the typical phase gas for the designed 〇〇 column) (the flow of gas) causes the gas velocity in the capillary of the eluent to become too fast. It is believed that there is not enough time for the components of the sample to condense on the walls.
30〜40−7分という代表的な担体ガス流速を用いたが、約10−7分という 流れも問題なく用いられた。Typical carrier gas flow rates of 30-40-7 min were used; The flow was used without any problems.
300d/分及び800m/分という燃焼ガスの流速がそれぞれ水素及び空気に ついて用いられた。流速のこの組合わせは、高さ約2〇四及び巾3w13の炎を 生じ、そして定量装置及び毛管の大きさの所定の組合わせが炎の脈動又は燃えつ きなしに用いられる最小の炎を生じた。The combustion gas flow velocities of 300 d/min and 800 m/min are applied to hydrogen and air, respectively. It was used accordingly. This combination of flow rates produces a flame approximately 204 cm high and 3 W13 wide. and the predetermined combination of metering device and capillary size produces flame pulsations or burnouts. It produced the smallest flame used for burning.
用いた燃料対面他剤の比は大体化学量論的混合物に相当し、そして良好な信号の 条件と一致する最小の可能な炎を生じた。最良の信号対ノイズの比が、検出器が 炎の二次燃燐帯の上部を見るように位置したとき、得られた。The ratio of fuel to other agents used corresponded to a roughly stoichiometric mixture and resulted in a good signal. produced the smallest possible flame consistent with the conditions. The best signal-to-noise ratio is when the detector obtained when the flame was positioned to look at the top of the secondary phosphorus zone.
検出器を適切な炎の帯と配列するに当って、炎それ自体が見えないため問題が生 じた。配列の目的で炎を見えるようにするため、少量の1M塩化ナトリウムをバ ーナー毛管の外側の表面に適用して可視のナトリウム(黄)放射を生じさせた。A problem arises in aligning the detector with the appropriate flame band because the flame itself is not visible. It was. Add a small amount of 1M sodium chloride to the buffer to make the flame visible for alignment purposes. was applied to the outer surface of the inner capillary to produce visible sodium (yellow) radiation.
このナトリウム信号はシステムが配列された後しばらく続いたが、炎がなお黄色 でらった間採られた二、三の化合物のクロマトグラム中に見られる検出器の信号 に影響を与えなかった。炎赤外線放射検出システムの一つの利点は、それが炎又 は他の外界の源例えば室内の照明からの可視の放射に応答しないことである。This sodium signal lasted for some time after the system was aligned, but the flame was still yellow. Detector signals seen in chromatograms of a few compounds taken during detection had no impact. One advantage of flame infrared radiation detection systems is that they is that it does not respond to visible radiation from other external sources, such as indoor lighting.
観察された炎赤外線放射検出システムの他の利点は、窒素が検出器のレスポンス を何ら変化させることなくヘリウムの代シに担体ガスとして用いることでちった 。Another advantage of the observed flame infrared radiation detection system is that nitrogen reduces the detector response. This was achieved by using helium as a carrier gas instead of helium without any change. .
Pb5e検出器からの信号が周囲の領域の温度変化により変るので、約30分と いうウオームアツプ時間が必要でおることが分った。バーナー/検出器の組合わ せのすべてのコンポーネントが熱的平衡に達したとき(約30分)、定常のベー スラインがレコーダーから得られた。Since the signal from the Pb5e detector changes due to temperature changes in the surrounding area, it takes about 30 minutes. It turns out that a warm-up time is necessary. Burner/detector combination When all components of the system have reached thermal equilibrium (approximately 30 minutes), a steady base A sline was obtained from the recorder.
炎を囲むバッフルに、クロマトグラフのオーブンからの赤外線放射から炎の領域 を絶縁する追加の効果を有し。The area of the flame from the infrared radiation from the chromatograph oven is placed on the baffle surrounding the flame. It has the additional effect of insulating.
それによシ検出器からのバックグラウンド信号を低下させた。バックルの設置前 に、GCオープン温度における変化は、クロマトグラフィがさらに行われる前に 安定化時間を必要としたベースラインの移動を生じさせた。シールドすることF i、炎中に導入される担体ガスの温度の変化によると思われるわずかなベースラ インの変化を除いて、検出器信号に対するGCオーブン温度の効果を殆んど完全 に排除した。この僅かなベースラインのシフトは、第18図に見られ、それは無 鉛ガソリンの5μを注入により得られる温度プログラムクロマトグラムを示す。It thereby reduced the background signal from the detector. Before buckle installation Before further chromatography is performed, the change in GC open temperature This resulted in a baseline shift that required stabilization time. To shield F i, a slight base radiation that may be due to changes in the temperature of the carrier gas introduced into the flame; Almost completely eliminates the effect of GC oven temperature on the detector signal, except for the change in was excluded. This slight baseline shift can be seen in Figure 18; A temperature programmed chromatogram obtained by injecting 5μ of leaded gasoline is shown.
第18図に示されるクロマトグラムは、又炎赤外線放射検出器が実際の気体クロ マトグラフィの分離に検出器として成功して用いられたことを立証した。この研 究の目的は検出器の性能を立証することにあったので、ガソリンのサンプルにつ いて分離条件を最適又は改善するのに努力は払われなかった。The chromatogram shown in Figure 18 also shows that the flame infrared radiation detector is It has been proven that it has been successfully used as a detector in matographic separations. This lab Since the purpose of the study was to verify the performance of the detector, a sample of gasoline was No effort was made to optimize or improve the separation conditions.
第19図は2種々の容量のはメタンが純粋なサンプルとしてクロマトグラフ中に 注入されたとき、システムから得る代表的なピークの形を示す。カラム効果の影 響なしに種々の化合物に対する検出器それ自体のレスポンスを研究するために、 GCオーブンは研究中の化合物の沸点よシ高い温度に保持された。これはサンプ ルをして。Figure 19 shows two different volumes of methane in the chromatograph as pure samples. Shows typical peak shapes obtained from the system when injected. Column effect shadow To study the response of the detector itself to various compounds without The GC oven was maintained at a temperature above the boiling point of the compound under study. This is a sump Do the le.
種々の化合物に関して保持時間(即ち互に数秒内)における類似性により示され るように静止相との相互反応が殆んどなくカラム中を移動させた。このやり方は 、又第19図に示すように高い対称性のピークをもたらした。indicated by similarity in retention times (i.e. within seconds of each other) for various compounds. The sample was moved through the column with almost no interaction with the stationary phase. This method is , also resulted in a highly symmetrical peak as shown in FIG.
このようなピークFi、レスポンスの比較をピーク面積とは反対にピークの高さ に基づいて行わしめる必要があった。ピークの積分け、この作業の多くを通して 用いられる実験的な設備では不可能であったので、高い対称性のピークが望まれ た。それはこれらのピークがピークの高さと存在する量の化合物(即ちピークの 面積)との間の最良の相関関係を示したからである。同様な形のピークを得るた めに、40d/分の一つの担体ガスの流速を全体を通して用いた。存在する化合 物の量の目安としてピークの高さを用いることは、較正曲線について得たデータ の適合度により正当化された。In contrast to the peak area, the comparison of peak Fi and response is based on the peak height. It had to be done based on. Through much of this work, integration of peaks Highly symmetrical peaks were desired, as this was not possible with the experimental equipment used. Ta. It is because these peaks are related to the peak height and the amount of compound present (i.e. the peak This is because it showed the best correlation between To obtain peaks of similar shape, A single carrier gas flow rate of 40 d/min was used throughout. Compounds that exist The use of peak height as a measure of quantity is based on the data obtained on the calibration curve. justified by the goodness of fit.
第20.21及び22図は、ジクロロメタン、トリクロロトリフルオロエタン及 び四塩化炭素についてピークの高さ対注入容量のプロットを示す。これらの化合 物は。Figures 20.21 and 22 show dichloromethane, trichlorotrifluoroethane and Figure 3 shows a plot of peak height versus injection volume for carbon tetrachloride and carbon tetrachloride. These compounds Things.
入手可能性に基づいて選ばれ、そしてそれらを燃焼して二酸化炭素にする炎の能 力を調べた。炭化水素及び他の化合物例えば芳香族及びシクロアルカンは実際に 炎中の燃料となることは明らかであったが、他の化合物例えば前記で利用したハ ロカーボンが十分に燃焼して信号を発するかどうかは明らかでなかった。図から 、レスポンスは再現できそして注入した量の直線又は殆んど直線の関数であるこ とが分った。これは、たとえ二酸化炭素への完全な燃焼がやや疑問がらる場合で すら、研究した化合物のすべてについて生じた。第23図に示す二酸化炭素に関 する較正曲線を作成して、検出器によシ観察されている現象が事実二酸化炭素か らの放射であることに一致し、セして又得られた信号は導入した二酸化炭素の量 と直線的に変化したことを示す。第23図に示されるデータは、原子吸収バーナ ーを用いて前記の研究に得た結果とは対照的に、ピークの高さとサンプルの容量 との間の直線的な関係を示すことを注意すべきでおる。この研究で得た直線的な 関係は、より小さい炎、より少い量の注入した二酸化炭素及びサンプルの導入の 方法の使用によるものと思われる。chosen based on availability and the ability of the flame to burn them to carbon dioxide. I checked the power. Hydrocarbons and other compounds such as aromatics and cycloalkanes are actually Although it was clear that they would serve as fuel for the flames, other compounds, such as the halide used above, It was not clear whether the locarbon would burn enough to emit a signal. From the diagram , the response is reproducible and is a linear or nearly linear function of the amount injected. I understood. This is true even if complete combustion to carbon dioxide is somewhat questionable. even occurred for all of the compounds studied. Regarding carbon dioxide shown in Figure 23, Create a calibration curve to determine whether the phenomenon observed by the detector is in fact carbon dioxide. The obtained signal also indicates the amount of carbon dioxide introduced. It shows that it changed linearly. The data shown in Figure 23 is based on atomic absorption burners. In contrast to the results obtained in the aforementioned studies using It should be noted that it shows a linear relationship between The straight line obtained in this study Connection: smaller flame, lower amount of injected carbon dioxide & sample introduction This seems to be due to the use of methods.
第24図は、二酸化炭素、ペンタン、1.L2−)リクロl’ −1,2,2− ) IJフルオロエタン、ジクロロメタン及び四塩化炭素について得た5本の較 正曲線を示す。第24図において1点は単一の注入を表し、平均の再生度は7− 75チを表す。これらの曲線は、同一の条件下ですべて得られ、そして検出器の レスポンスの交差比較を行うために注入した化合物のモルでプロットされる。炭 化水素、芳香族及びシクロアルカンのような化合物が炎中の燃料として働くこと は明らかであったが、ハロカーボンが信号を発する程十分に燃焼するかどうかは 明らかでなかったー (炎イオン化検出器はこのような化合物に対してよく知ら れているように貧弱なレスポンスしか与えない)。第24図から、炎放射システ ムは39のハロゲン化化合物に十分に応答し、二酸化炭素が最大のレスポンス( 即ち最大のスロープ)を生じた。検出器のレスポンスは、炎中に存在する二酸化 炭素のモル数に比例すべきなので、これらの曲線は、第24図にプロットされた 有機化合物の何れも炎中で二酸化炭素に完全に酸化されていないことを明らかに 示す。Figure 24 shows carbon dioxide, pentane, 1. L2-) Licro l’-1,2,2- ) Five comparisons obtained for IJ fluoroethane, dichloromethane and carbon tetrachloride Shows a positive curve. In Figure 24, each point represents a single injection, and the average degree of regeneration is 7- Represents 75 chi. These curves were all obtained under identical conditions and the detector Plotted in moles of compound injected to perform cross-comparison of responses. charcoal Compounds such as hydrogen oxides, aromatics and cycloalkanes act as fuel in flames was clear, but it was unclear whether the halocarbons would burn enough to generate a signal. It was not clear (flame ionization detectors are not well known for such compounds). gives a poor response as shown). From Figure 24, the flame emission system The membrane responds well to 39 halogenated compounds, with carbon dioxide having the largest response ( i.e. the maximum slope). The detector response is based on the carbon dioxide present in the flame. These curves are plotted in Figure 24 because they should be proportional to the number of moles of carbon. Reveals that none of the organic compounds are completely oxidized to carbon dioxide in the flame show.
プロパン(図示せず)の較正曲線が、二酸化炭素について得たのより殆んど正確 に3倍のスロープを有し、炎中の殆んど完全なf焼を示していることは興味深い 。完全な燃焼について予想される値(即ちにメタンの場合二酸化炭素に関するレ スポンスの5倍、1,1.2−)リクロロー1.42−トリフルオロエタンの場 合二酸化炭素に関するレスポンスの2倍など)との第24図に示す4種の化合物 について得たレスポンスの比較は、すべての4種が単に約7〜11%のみ燃焼す ることを示している。従つて、炎赤外線放射検出器は成る化合物依存レスポンス (FIDに似た)を示−′Jが、多くの化合物は大体同じ程度に燃焼するように 見える。この結論は、炭素1モル当り大体同じ信号を発した15種装置Pn−ア ルカン及びシクロアルカンの予備研究によりさらに支持される。The calibration curve for propane (not shown) is almost more accurate than that obtained for carbon dioxide. It is interesting that it has a slope three times that of the previous one, indicating almost complete burnout during the flame. . the expected value for complete combustion (i.e. the value for carbon dioxide in the case of methane). 5 times the sponse, 1,1.2-)lichloro1.42-trifluoroethane (e.g. twice the response with respect to combined carbon dioxide) and the four types of compounds shown in Figure 24. A comparison of the responses obtained for all four species shows that all four species only burn about 7-11%. Which indicates that. Therefore, a flame infrared radiation detector consists of a compound-dependent response (similar to FID) indicates that many compounds burn to roughly the same extent. appear. This conclusion is based on the fact that 15 different devices, Pn-A, gave roughly the same signal per mole of carbon. Further support is provided by preliminary studies with lucan and cycloalkanes.
第開表は、一連の1μを注入の4種の異る化合物について得られるピークの高さ によりレスポンスの再現性を示す。表におけるそれぞれの記載事項は、単一の注 入について得るピークの高さを表す。すべて4種の化合物について観察されたピ ーク高さの平均相対標準偏差は2−75%であった。The table below shows the peak heights obtained for four different compounds in a series of 1μ injections. shows the reproducibility of the response. Each entry in the table is a single note. represents the height of the peak obtained for the input. The peaks observed for all four compounds The average relative standard deviation of the peak height was 2-75%.
m=表 4種の化合物に関するレスポンスの再現性CC4F−CClF2 Cs Hp CC14CH〆4相対的ピークの高さ 50 64’31 49 標準偏差 0、8 Z O,91 相対標準偏差チ L7 a5 3.I Z7 検出システムの直線的動的範囲は、テスト化合物としてペンタンを用いて研究さ れた。第25図は、0.02〜50μtに及ぶサンプルの容量についてクロマト グラフに導入されるはメタンのサンプルの容量対クロマドグ2フイのピークの高 さのlog −logプロットを示す。0.5μtより多いサンプルの容量が、 純粋なサンプルの直接注入によりクロマトグラフに導入された。0.5μtより 少いサンプルの容量に和尚する信号は、ヘキサンに溶解したはメタンの適切な量 を注入することによシ得られた。m = Table Reproducibility of response for 4 types of compounds CC4F-CClF2 Cs Hp CC14CH〆4 Relative peak height 50 64’31 49 standard deviation 0, 8 Z O, 91 relative standard deviation L7 a5 3. IZ7 The linear dynamic range of the detection system was studied using pentane as the test compound. It was. Figure 25 shows the chromatography for sample volumes ranging from 0.02 to 50 μt. Introduced into the graph is the volume of the methane sample versus the peak height of the Chromadog2F A log-log plot is shown. If the sample volume is larger than 0.5 μt, The pure sample was introduced into the chromatograph by direct injection. From 0.5μt The signal increases with a small sample volume and an appropriate amount of methane dissolved in hexane. obtained by injecting.
この範囲のサンプルの容量にわたってデータを得るために、異る程度の増巾が必 要とされ、それはロック・イン増巾器の利得設定の変化を必要とした。これらの 利得変化の正Z”、−宮は、異る増巾器の設定の下へキサンの1μを注入につい て得た信号を比較することによりチェックしたつ第25図は、最低のレベルから 成る下降の曲線が生ずる約20〜30μを容量の注入に工り得るレスポンスを示 す。較正曲線のこの下降曲I;!は、三、四のファクターにより、それらは信号 の目安としてピーク面積の代りのピーク高さの使用、多量のサンプルの注入の結 果としてカラムの流れ出し及び炎中の放射の自己吸収を含む。Different degrees of amplification are required to obtain data over this range of sample volumes. required, which required changes in the gain settings of the lock-in amplifier. these The positive Z” of gain change, − sign, for injecting 1μ of xane under different amplifier settings. This was checked by comparing the signals obtained from the lowest level to A descending curve of approximately 20 to 30 µm is produced, indicating a possible response to the injection of a volume of vinegar. This descending curve I of the calibration curve;! By three or four factors, they are signal The use of peak height instead of peak area as a guideline for injection of large amounts of sample The consequences include column runoff and self-absorption of radiation in the flame.
もし下降曲線が自己吸収によるのであれば、log−1og生長曲線の予想され るスロープは半分であろう。予想されるように、log−1ogプロットの直線 部分の測定したスロープは1本であり、そして曲線領域において作業しうる多数 のデータの点がないので、スロープは半分にならないように見えた。その結果、 信号のドロップオフはカラムの効果によったものと考えられ、その予想は大きな ピークのレコーダーのトレースを追跡するP察により裏付けされた。If the downward curve is due to self-absorption, the expected log-1log growth curve The slope will be half. As expected, the straight line in the log-1log plot The measured slope of the section is one, and there are many that can be worked in the curve area. It appeared that the slope was not halved because there were no data points for . the result, The signal drop-off is thought to be due to the column effect, and the prediction is that there is a large This was corroborated by P-detection following the recorder trace of the peak.
第25図に示されたデータから、炎赤外線放射検出器の動的範囲は104のオー ダーにあると評価された。このデータから、もし見られうるペンタンの最小の容 量をo、ozptとするならば、これは約4.6 X 10’ q/ aのはメ タンの検出限界に相当するだろう。0.02μtについて得られる信号がパック グラウンドの上で容易に測定可能なため、これは実際には検出限界の非常に控え 目な評価である。From the data shown in Figure 25, the dynamic range of the flame infrared radiation detector is 104 It was rated as being at the top of the list. From this data, the smallest volume of pentane that could be found is If the quantity is o, ozpt, this is about 4.6 x 10' q/a. This would correspond to the detection limit of tan. The signal obtained for 0.02μt is packed This is actually a very modest detection limit since it can be easily measured above ground. This is a good evaluation.
検出器のレスポンスに対する化合物の構造の効果を決めるために、レスポンスの データは、笑験室で入子可能なそして用いるGCカラムと両立しうる数シリーズ の化合物について集められた。用いた化合物は、それらの構造に基づいて三、四 のカテゴリーに分類され、セしてn−アルカン及びシクロアルカンとともに置換 したメタン及びエタンを含んだ。気体状の化合物例えばメタン。To determine the effect of compound structure on detector response, the response The data is a number series that is nestable in the laboratory and compatible with the GC column used. were collected for the following compounds. The compounds used were categorized into three or four based on their structure. classified into the category of , and substituted with n-alkanes and cycloalkanes Contains methane and ethane. Gaseous compounds such as methane.
−酸化炭素及び二酸化炭素が、気体注射器により500μtの化合物を注入する ことによシ研究された。種々の液体化合物に関するレスポンスは、1μtの純粋 な化合物を注入することにより得られた。注入したそれぞれの液体化合物につい て、炭素1モル当りのレスポンスは。- Carbon oxide and carbon dioxide inject 500 μt of the compound by gas syringe It has been extensively studied. The response for various liquid compounds is 1 μt pure obtained by injecting a compound. for each liquid compound injected. So, what is the response per mole of carbon?
注入容量、液体の密度、化合物の大重量及び化合物中の炭素の数から計算された 。Calculated from the injection volume, the density of the liquid, the bulk weight of the compound and the number of carbons in the compound .
第26図は1等容量(即ち等モル)の1個の炭素の気体について得た相対的レス ポンスを示すっもしメタン及び−酸化炭素の両方が炎中で二酸化炭素に完全に燃 焼したならば、それらのレスポンスは等量の二酸化炭素について得たのに等しい ことが予想されるだろう。第26図に示すデータが実!誤差内で等しいように見 えるので。Figure 26 shows the relative response obtained for one equal volume (i.e., equal mole) of one carbon gas. If both methane and carbon oxide are completely burned to carbon dioxide in the flame, If baked, their responses are equivalent to those obtained for an equal amount of carbon dioxide. That would be expected. The data shown in Figure 26 is real! They appear to be equal within error. Because I can.
これらの気体の完全な燃焼の仮説は正しいことを示唆している。This suggests that the hypothesis of complete combustion of these gases is correct.
第27図は、15種の化合物に存在する炭素の数の関数として炭素1モル邑りに 得た相対的レスポンスを示す。Figure 27 shows the amount of carbon per mole as a function of the number of carbons present in 15 compounds. The relative responses obtained are shown.
第■表は、炭素1モル自りの計算した信号とともに15種の化合物の1μを注入 について得た実際のデータを示す。Table ■ shows the injection of 1μ of 15 compounds with the calculated signal of 1 mole of carbon itself. We present actual data obtained for
第■表 研究した化合物に関する炭素1モル当りの相対的レスポンス シクロパンタン 65 70.13 0.745 5 1.22X10@シクロ ヘキサン 62 84.16 0.779 6 1.12X106シクロヘブタ ン s5 9S、18 0.81o 7 9.52xtO’シクロオクタン 2 0 11Z21 0.839 8 3.34X10’メチルシクロベキナン 6 3 99.18 0.769 7 1.15 X 10’ジクロロメタン 19 .3 84.94 1.336 1 1.23X10’トリクロロメタン 14 .5 119.39 1.489 1 1.16X10’テトラクロロメタン IZI 15L、84 1.594 1 1.17X10・n−ペンタン 61 .5 ’113 0.626 5 1.42X10’n−ヘキサン 60 86 .17 0.659 6 1.31X10’n−へブタン 60 100.2 0.684 7 1.26X10”エタノール 37.9 46,07 0.7 89 2 1.11X10’ブロモエタノール 35.5 10B、94 1. 46 2 1.32X10’トリクロロエタノ+ 24 131.4 1.46 6 2 1.08X10’シクロはメタン及びシクロオクタンを例外として、第 27図は、約7個の炭素数まで大体同一の相対的レスポンスが化合物中の炭素の 数に関係なく得られたことを示す。これは、もし二酸化炭素に完全に燃焼しない ならば。Table ■ Relative response per mole of carbon for the compounds studied Cyclopantane 65 70.13 0.745 5 1.22X10@Cyclo Hexane 62 84.16 0.779 6 1.12X106 cyclohebuta s5 9S, 18 0.81o 7 9.52xtO' cyclooctane 2 0 11Z21 0.839 8 3.34X10' Methylcyclobequinane 6 3 99.18 0.769 7 1.15 X 10' dichloromethane 19 .. 3 84.94 1.336 1 1.23X10' trichloromethane 14 .. 5 119.39 1.489 1 1.16X10'Tetrachloromethane IZI 15L, 84 1.594 1 1.17X10・n-pentane 61 .. 5'113 0.626 5 1.42X10'n-hexane 60 86 .. 17 0.659 6 1.31X10’n-hebutane 60 100.2 0.684 7 1.26X10” Ethanol 37.9 46,07 0.7 89 2 1.11X10' Bromoethanol 35.5 10B, 94 1. 46 2 1.32X10' trichloroethano + 24 131.4 1.46 6 2 1.08 Figure 27 shows that up to about 7 carbons, roughly the same relative response occurs for the number of carbons in the compound. Indicates that the result is obtained regardless of the number. This means that if it does not burn completely to carbon dioxide If so.
前記の2種を除いて研究した化合物のすべてが、炭素数又は化合物の構造の影響 がほとんどなく大体同じ程度に燃焼することを示唆する。シクロヘプタン及びシ クロオクタンについて得たこのルールの例外は、これら化合物について得たピー クの形が対称ではないので、実際よりも明らかだろう。その結果、生成した信号 の定量的な目安としてのピークの高さの使用は、実際のピーク面積の信頼できる 指標ではないだろう。シクロヘプタン及びシクロオクタンに関するデータを除く と、第■衣中の炭素1モル当シの平均信号はlXl0’単位であシ、それは二酸 化炭素について予測した炭素1モル当りの信号の約50チに相当する。この比較 は、液体のサンプルが炎中で二酸化炭素に完全には転換されなかったことを示唆 する。All of the compounds studied except for the above two types showed that the influence of the number of carbon atoms or the structure of the compound This suggests that there is very little and the combustion rate is about the same. Cycloheptane and cycloheptane The exception to this rule obtained for clooctane is the This may be more obvious than it actually is, since the shape of the ku is not symmetrical. As a result, the generated signal The use of peak height as a quantitative measure of the actual peak area It's not an indicator. Excludes data on cycloheptane and cyclooctane and the average signal per mole of carbon in the coating is in lXl0' units, which is the diacid This corresponds to about 50 g of the signal per mole of carbon predicted for oxidized carbon. This comparison suggests that the liquid sample was not completely converted to carbon dioxide in the flame. do.
クロマトグラフィのピーク面積に対する担体ガスの流速の影響は、検出システム が濃度依存検出器又は質量/流速依存検出器として動作したかどうかをめるため の努力で研究した。これらの二つの異る検出器のレスポンスのカテゴリーは、所 定のサンプルの大きさについて得たクロマトグラフィのピーク面積に対する担体 ガスの流速の効果に基づいて互に区別できる。濃度依存検出器の場合、クロマト グラフィのピーク面積は担体ガスの流速と逆比例して変化し、一方質量/流速検 出器によりクロマトグラフィのピーク面IFrFi担体ガスの流速とは無関係で あろう(McNair、 H,M、、 Bonelli、 E、J、、 Bag ieGas Chromatography、 5版、 Varian Ing trumvatDiviaion、 Pa1o Alto、 CA、1969. 81〜5=−ジ)。The effect of carrier gas flow rate on chromatographic peak area is determined by the detection system. to determine whether it operated as a concentration-dependent detector or a mass/flow rate-dependent detector. researched with great effort. These two different detector response categories are Support for chromatographic peak area obtained for a given sample size They can be distinguished from each other based on the effect of gas flow velocity. For concentration-dependent detectors, chromatography The peak area of the graph varies inversely with the carrier gas flow rate, while the mass/flow rate detection The peak surface of the chromatography is independent of the flow rate of the IFrFi carrier gas. (McNair, H, M, Bonelli, E, J, Bag ieGas Chromatography, 5th edition, Varian Ing trumvat Division, Pa1o Alto, CA, 1969. 81~5=-di).
第28図は、ピークの高さが事実担体ガスの流速とともに増大することを示すが 、関係は厳密には直線ではない。第29図は、30mg/分より早い担体ガスの 流速では、クロマトグラフィのピークの面積は増大する担体ガスの流速によシ僅 かに変化するに過ぎないことを示す。Figure 28 shows that the peak height in fact increases with carrier gas flow rate. , the relationship is not strictly linear. Figure 29 shows the flow rate of carrier gas faster than 30 mg/min. At flow rate, the area of the chromatographic peaks increases slightly with increasing carrier gas flow rate. It shows that it only changes slightly.
質量の流速の行、動からの見掛けの偏差は、炎の冷却、不完全な混合及び希釈に 帰因している。担体ガスの流速が増加するにつれ、炎へのヘリウムの増大する量 の導入は。Apparent deviations from the mass flow velocity line, motion are due to flame cooling, incomplete mixing and dilution. Attributable to Increasing amount of helium to the flame as carrier gas flow rate increases The introduction of.
炎ガスの希釈とともに炎の温度を小さく低下させる。これらのファクターの両方 は、検出器のレスポンスの低下に寄与する。さらに、炎ガスによるサンプルの混 合は。As the flame gas is diluted, the flame temperature decreases slightly. both of these factors contributes to a decrease in detector response. In addition, sample contamination by flame gas If so.
早い流速では完全でなくなり、不完全な燃焼となる。If the flow rate is high, the combustion will not be complete, resulting in incomplete combustion.
非常に遅い担体ガスの流速(3ONt、7分以下)では。At very slow carrier gas flow rates (3 ONt, 7 min or less).
ピーク面積の測定の再現性が非常に損われるが(第29図)、一方りロマトグラ フイのピークの高さは制限値に近付き勝ちである。これらの遅い流速の条件下で は、すべての場合における炎中に存在する二酸化炭素の全景は少く、小さな信号 をもたらすので、サンプルの除去が主要な工程である。さらに、遅い担体ガスの 流速はよυ長い保持時間そしてそれに相当した広いピークの帯域中を意味する。Although the reproducibility of peak area measurements is greatly impaired (Figure 29), on the other hand, romatograph The height of the peak of the peak approaches the limit value, which is a win. Under these slow flow conditions The overall view of the carbon dioxide present in the flame in all cases is less and a smaller signal sample removal is the main step. In addition, the slow carrier gas The flow rate means a longer retention time and a correspondingly broader peak band.
ピークの帯域中が増大するにつれ、すべての場合における炎中に導入されるサン プルの濃度は低下する。二酸化炭素の最低濃度が、炎赤外線放射検出器により測 定可能な信号を生成することを必要とするので、増大したサンプルの混合及び燃 焼を好んで行いつつ、担体ガスの流速を低下させることは、検出度の限界以下に 炎中のCOzレベルをすることになろう。これらの流速では。As the band of peaks increases, the sun introduced into the flame in all cases The concentration of pull decreases. The minimum concentration of carbon dioxide is measured by a flame infrared radiation detector. Increased sample mixing and combustion is required to produce a quantifiable signal. Decreasing the flow rate of the carrier gas while still favoring quenching can reduce detection below the limit. It's going to be a flaming COz level. At these flow rates.
レスポンス及び再現性の両者は、観察されたやり方で低下すべきである。Both response and reproducibility should decrease in the observed manner.
炎赤外線放射検出器を用いることによシRンタンについて得た検出限界を報告す る前に、いかに検出限界がクロマトグラフィ測定からめられるかどうかを論する のが意義がある。炎赤外線放射検出器が質量の流れのやり方に相当するので、検 出限界は最小ベースラインのノイズ及び検出器のレスポンスに依存しよう。検出 器のレスポンスRは、検出器に信号S対質量の流速Mfをプロットすることによ シ得た較正曲線のスロープからめられる。We report the detection limits obtained for SiR by using a flame infrared radiation detector. Before proceeding, we will discuss how detection limits are factored into chromatographic measurements. is significant. Since the flame infrared radiation detector corresponds to the way the mass flows, the detection The output limit will depend on the minimum baseline noise and detector response. detection The response R of the detector is determined by plotting the signal S versus the mass flow rate Mf at the detector. It can be determined from the slope of the calibration curve obtained.
R=ΔS/ΔM f(1) wq/秒として表される質量の流速は、得られたクロマトグラフィのピークの帯 域1〕により、注入したサンプルの全質量(W)を割ることによ請求められる。R=ΔS/ΔM f(1) The mass flow rate expressed as wq/sec is the band of the resulting chromatographic peaks. area 1] is calculated by dividing the total mass (W) of the injected sample.
もし検出器への質量の流速対信号をプロットすることにより得る較正曲線(即ち S=RMf)がニジ小さい質量の流速値に外そうするならば、信号がもはやクロ マトグラムのに−スラインのノイズから区別できない点に達するだろう。If you obtain a calibration curve by plotting the signal versus the mass flow rate into the detector (i.e. If S = RMf) is removed to a flow rate value of a much smaller mass, the signal will no longer be clogged. A point will be reached where the line of the matogram cannot be distinguished from the noise.
もしこの点が二乗平均(rrns)のベースラインノイズの2倍に等しい信号と するならば、検出限界は。If this point is a signal equal to twice the root mean square (rrns) baseline noise, If so, what is the detection limit?
S =RMf=2 (rmiベースラインノイズ)(2)により示される。Mf について式(2)を解くと。S = RMf = 2 (rmi baseline noise) (2). Mf Solving equation (2) for .
(Mf)dt=2 (rmsベースラインノイズ)/R(3)(式中(Mf)d tH検出器への最小の検出可能な質量の流速(W?/秒)である) となる。(Mf)dt=2 (rms baseline noise)/R(3) (in the formula (Mf)d is the minimum detectable mass flow rate (W?/sec) into the tH detector) becomes.
炎赤外線放射のエラな質量の流速の性能を熱伝導検出器(TCD)と比較するた めに、最小の検出可能な質量の流速は、担体ガスの流速にニジ割られてCdL (w?/1)=2 (rmsベースラインノイズ)/RF (4)(式中Fは担 体ガスの流速(wt/秒)でありCd/、は検出器が感知できる最低濃度でちる ) となる。観察されたr m s ベースラインノイズが増巾器の時定数に依存す るので、検出限界を報告するときシステムの時定数を特定するのが重要である。To compare the performance of erroneous mass flow rate of flame infrared radiation with thermal conduction detector (TCD). For this purpose, the flow rate of the smallest detectable mass is divided by the flow rate of the carrier gas to give CdL. (w?/1)=2 (rms baseline noise)/RF (4) (in the formula, F is the The flow rate of body gas (wt/sec), Cd/, is the lowest concentration that can be detected by the detector. ) becomes. The observed r m s baseline noise depends on the time constant of the amplifier. Therefore, it is important to specify the system time constant when reporting detection limits.
式(3)Kより、ペンタンに関する検出限界は、検出器レスポンス測定から決め られ、セして rmsベースラインノイズの推定は3秒の増巾器時定数について 4.6XIF’+19/秒であった。rms ノイズは、ピーク対ピークベース ラインノイズの1分の−と推定した。40−7分の担体ガスの流速について検出 器に入るサンプルの濃度では。From equation (3) K, the detection limit for pentane is determined from the detector response measurement. The rms baseline noise estimation is for an amplifier time constant of 3 seconds. It was 4.6XIF'+19/sec. rms noise is on a peak-to-peak basis It was estimated to be -1/1 of the line noise. Detected for carrier gas flow rate of 40-7 min At the concentration of the sample entering the vessel.
はメタンの最低の検出可能な濃度は式(4)からめられて7 X 10−’Ql /−又はI X 10−’モル/eXrのペンタンであった。標準の温度及び圧 力として、前記のペンタンのfi!#度は容量ベースで224 ppm に相当 する。The lowest detectable concentration of methane is given by equation (4) as 7×10−’Ql /- or IX 10-' mol/eXr of pentane. Standard temperature and pressure As the force, the fi! of the aforementioned pentane! # Degree is equivalent to 224 ppm on a capacity basis do.
比較によシ、炎イオン化検出器(FID)により得た同様な化合物に関する検出 限界は、10””η/秒のオーダーであり、そして熱伝導率検出器(TCD)で は、検出限界は、操作条件に応じて10−6〜10−7モル/−のオーダーと代 表的に考えられる( Karger、 B−L・ら。For comparison, detections for similar compounds obtained by flame ionization detector (FID) The limit is on the order of 10””η/s, and with a thermal conductivity detector (TCD) The detection limit is on the order of 10-6 to 10-7 mol/- depending on the operating conditions. Considered superficially (Karger, B-L. et al.
An Introduction to 5eparation 5cienc e、 Wiley。An introduction to 5 separations e, Wiley.
New York、 1973.232〜236A−ジ)。上記の議論から、炎 赤外線放射検出器がTCDよシも鋭敏であるが、FIDよりかなシ鋭敏でないこ とが分る。それ故感度の顕著な増大が、炎赤外線放射検出器がFIDと競合する 前に、必要でちることは明らかでおる。それにもかかわらず、実験2に記載した 検出器は原型に過ぎず。New York, 1973.232-236A-di). From the above discussion, flame Although infrared radiation detectors are more sensitive than TCDs, they are much less sensitive than FIDs. I understand. Therefore a significant increase in sensitivity makes flame infrared radiation detectors competitive with FIDs. It is clear from the beginning that it is necessary. Nevertheless, as described in Experiment 2 The detector is just a prototype.
そして感度におけるかなりの改善が、検出システムがさらに精密にされそして制 限ノイズ源が同定されるとき。And considerable improvements in sensitivity are expected as detection systems become more precise and controlled. When a limited noise source is identified.
予想できる。It's predictable.
第30図は、はメタン、LL2−トリクロロ−L2.2−トリフルオロエタン、 ヘキサン及び四塩化炭素の1:2:1:3の混合物(容量)よりなる合成サンプ ルについて等温条件下で炎赤外線放射システムの性能を示す。このクロマトグラ ムは、50℃に保ったApiezonLカラムによりこの混合物の5μを注入に より得た。Figure 30 shows methane, LL2-trichloro-L2.2-trifluoroethane, Synthetic sump consisting of a 1:2:1:3 mixture (by volume) of hexane and carbon tetrachloride We demonstrate the performance of the flame infrared radiation system under isothermal conditions for 300 nm. This chromatograph 5μ of this mixture was injected through an Apiezon L column kept at 50°C. I got more.
Pb5e検出器はキロヘルツの範囲の強度変化に応答するため、炎赤外線放射検 出器は、気体クロマトグラフから成分の溶離中に生成した比較的遅い強度の変化 を追うのに困難はない。Pb5e detectors respond to intensity changes in the kilohertz range, making them suitable for flame infrared radiation detection. The relatively slow intensity changes produced during the elution of components from a gas chromatograph There is no difficulty in following.
炎赤外線放射検出システムは、気体クロマトグラフィにとり比較的簡単且つ安価 な検出器であることを示す。Flame infrared radiation detection systems are relatively simple and inexpensive for gas chromatography. This indicates that the detector is
現在用いられている他の検出システムと比べて、赤外線放射の使用は多くの利点 を有するっシステムは熱伝導率に基づいていないので、窒素は、熱伝導率検出器 により必要なよシ高価なヘリウムの代りに担体ガスとして用いることができる。Compared to other detection systems currently in use, the use of infrared radiation has many advantages. Since the system is not based on thermal conductivity, nitrogen is not a thermal conductivity detector. It can be used as a carrier gas instead of the more expensive helium required.
この応用に記述されたシステムは、放射測定の広い動的範囲の特性を表示するこ とを示す。検出器は比較的早いレスポンス時間を有し、それは毛管カラム気体ク ロマトグラフィによシ得られると思われる狭いクロマトグラフィのを検出できる という可能性のおる利点である。The system described in this application is capable of displaying a wide dynamic range of radiometric properties. and The detector has a relatively fast response time, which It is possible to detect narrow chromatography that can be obtained by chromatography. This is a possible advantage.
前述の赤外線放射の分析上の応用は、二酸化炭素からの赤外線放射の測定に集中 したが、他の燃焼生成物例えば窒素及び硫黄の酸化物は他の波長で赤外線放射を 生ずる。従って、三、四の検出器/フィルターの組合わせを有する検出システム を製造でき、それは炭素の存在ばかりでなく窒素及び硫黄にも同様に応答する。The analytical applications of infrared radiation mentioned above center on the measurement of infrared radiation from carbon dioxide. However, other combustion products, such as oxides of nitrogen and sulfur, emit infrared radiation at other wavelengths. arise. Therefore, a detection system with three or four detector/filter combinations , which responds to the presence of carbon as well as nitrogen and sulfur.
前記の検出システムFi、炎に導入される化合物の燃焼による生ずる二酸化炭素 に応答するように見え、そしてサンプルの構造上の性質により大きく影響されな いように見える。それらは又炎イオン化検出器とは十分に応答しない成る気体例 えば−酸化炭素及び二酸化炭素に応答実験2の小さな毛管・ヘッドバーナーを液 体サンプルについて用いられるように変形した。前記のバーナーはバーナーヘッ ドの中心に気体クロマトグラムからの気体の流れを行わせることを目的としたの で、バーナーは噴霧した液体サンプルについて変形された。中心のサンプル注入 毛管を除き、そしてバーナーヘッド中の小さな孔の毛管の数を6本から19本に 増加した(毛管の内径は0.6−でめった)。バーナーオリフィスの全直径は0 .5mであった。毛管ヘッドバーナーに、Jarrell−AI+hモデルX− 88原子吸収十字流ネブライザー及び長さ3の×直径4cInのテフロン製噴霧 室を取付けた。ネブライザー及び噴霧室は、バーナーボデー(毛管ヘッドに垂直 )の側面に1インチの孔を開けそしてバーナーに噴霧室/ネブライザーアセンブ リーを圧入することによりバーナーボデーに取付けた。said detection system Fi, the carbon dioxide produced by the combustion of the compounds introduced into the flame; , and appears to be largely unaffected by the structural properties of the sample. It looks ugly. They also do not respond well to flame ionization detectors, such as gases made of For example - the small capillary head burner of experiment 2 that responds to carbon oxide and carbon dioxide modified for use with body samples. The burner mentioned above has a burner head. The purpose is to direct the flow of gas from the gas chromatogram to the center of the At, the burner was modified for the atomized liquid sample. Center sample injection Remove capillaries and increase the number of small hole capillaries in the burner head from 6 to 19 increased (the internal diameter of the capillary was 0.6-). The total diameter of the burner orifice is 0 .. It was 5m. Jarrell-AI+h model X- for the capillary head burner 88 atomic absorption cross-flow nebulizer and 3 length x 4 cIn diameter Teflon spray Installed the room. The nebulizer and nebulizing chamber are connected to the burner body (perpendicular to the capillary head). ) and attach the spray chamber/nebulizer assembly to the burner. It was attached to the burner body by press-fitting the lee.
1:lの水素/空気の炎の化学量論物をすべての測定に用い、そして燃料及び醸 化剤の流速を200d/分に保った。1:1の燃料/酸化剤の混合物は、高さ約 4α×巾1Gの安定な炎を生じた。赤外線放射は、バーナーの頂部からL56R の高さで集中した1訓の垂直部分にわたって観察された。試薬グレードの液体サ ンプルをネブライザーによる吸引を経て炎に導入した。A 1:l hydrogen/air flame stoichiometry was used for all measurements, and the fuel and The flow rate of the curing agent was kept at 200 d/min. A 1:1 fuel/oxidizer mixture has a height of approx. A stable flame of 4α×width 1G was generated. Infrared radiation is transmitted from the top of the burner to L56R. It was observed over the vertical part of one kun concentrated at a height of . Reagent grade liquid solution The sample was introduced into the flame via suction with a nebulizer.
すべての炎赤外線放射スはクトルは、ノミージをしないMattson Cyg nus 100フ一リエ変換分光計で得られた。フーリエ変換赤外線放射分光測 定は、多波長非金属分析を可能にする。データ獲得の複合した性質のため。All flame infrared radiation does not do nommy Mattson Cyg Obtained on a NUS 100 Fourier transform spectrometer. Fourier transform infrared radiation spectrometry This enables multi-wavelength nonmetallic analysis. Due to the complex nature of data acquisition.
フーリエ変換分光計は、マルチチャンネル装置であり。A Fourier transform spectrometer is a multichannel device.
そしてそれ故すべての赤外線の波長を同時にモニターできる。非金属分子放射が 赤外線のスはクトル領域で生ずるので、すべての標準の市販されているフーリエ 変換干渉計が、特別な光学機械、ビームスプリッタ−又は検出器の必要なしに利 用できる。フーリエ変換装置は、又赤外線放射分光について二2三の利点をもた らす。これらの利点は以下のものを含む。元素及び分子の両方の分析に関する単 一の装置、高い光学的処理量、良好なスペクトル分解、正確な波長記録(標準レ ーザーによる)、共添加による信号平均への能力及びスはクトル減法を行う能力 。And therefore all infrared wavelengths can be monitored simultaneously. Nonmetal molecule radiation Since infrared radiation occurs in the vector region, all standard commercially available Fourier Conversion interferometers can be used without the need for special optics, beam splitters or detectors. Can be used. Fourier transform devices also have several advantages for infrared radiation spectroscopy. Ras. These benefits include: Units for both elemental and molecular analysis single instrument, high optical throughput, good spectral resolution, accurate wavelength recording (standard ), the ability to average the signal by co-addition, and the ability to perform vector subtraction. .
第31図は、実験3に関するバーナー310.鏡312及びフーリエ変換干渉計 314の配置を概略的に示す。FIG. 31 shows burner 310 for Experiment 3. Mirror 312 and Fourier transform interferometer 314 schematically shows the arrangement of 314.
論の焦点距離、10鍔の直径のアルミニウム鏡312を用いて、炎からの赤外線 放射を集めそして平行にした。Using an aluminum mirror 312 with a focal length of 10 mm and a diameter of The radiation was focused and parallelized.
赤外線集束鏡312 Fi約30°光軸をはずれて置かれることに注意すべきで らる。顕著な省略の欠点は観察されなかった。It should be noted that the infrared focusing mirror 312 Fi is placed approximately 30° off the optical axis. Ruru. No significant omission defects were observed.
室温トリグリシンサルフェート(TGS)検出器(D*=2X10”WIFl” /”)及びKBr ビームスプリッタ−をフーリエ変換干渉計314に用いた。Room temperature triglycine sulfate (TGS) detector (D*=2X10"WIFl" /'') and KBr beam splitters were used in the Fourier transform interferometer 314.
すべてのスペクトルは、0.321:1117秒の鏡の速度で4ニー1の分解で 得られた。Beer −Norton 中位(F2)アポデイゼーション関数を IXXスフアイリング用い、そして放射スペクトルの分かれた線の性質により、 相の補正はなされなかった。その代り、単一ビームパワースはクトルを計算しそ してプロットし、さらに第32〜37図のススクトルのトレモ、装置上のレスポ ンスについて補正しなかった。All spectra are with a resolution of 4 knee 1 with a mirror speed of 0.321:1117 seconds. Obtained. Beer-Norton medium (F2) apodization function Due to the use of IXX sphere rings and the nature of the separated lines in the emission spectrum, No phase correction was made. Instead, single beam powers calculate Plot the tremo of the Suscuttle in Figures 32 to 37, and the response on the device. No correction was made for
水素/空気の炎を選択して、燃料ガスからの二酸化炭素の放射を排除するために 、関心のめる分子を励起した。Choose a hydrogen/air flame to eliminate carbon dioxide emissions from the fuel gas. , excited the molecule of interest.
他の点では、二酸化炭素としての炭素の測定は非常に損われた。Otherwise, the measurement of carbon as carbon dioxide was severely compromised.
第32〜37図は、四塩化炭素、メタンスルホニルフルオリド、■2/空気炎ノ シツクグラウンド、メタノール。Figures 32 to 37 show carbon tetrachloride, methanesulfonyl fluoride, ■2/air flame Thick ground, methanol.
トリクロロトリフルオロエタン及びテトラメチルシランに関する特徴的な赤外線 放射スはクトルでおる。これらのスペクトルは、F80及びCO:からのもの以 外のバンドが炎中に観察されることを明らかに示す。Characteristic infrared radiation for trichlorotrifluoroethane and tetramethylsilane Radiation is located in Kutle. These spectra are from F80 and CO: It clearly shows that the outer band is observed in the flame.
他の態様において、炎赤外線放射検出器は、炎イオン化検出器と組合わされる( 同じ炎が用いられて同時に両方のタイプの検出を行う)。炎赤外線検出器は、化 合物中に存在する炭素のモルのよシ良好な定量をもたらし。In other embodiments, the flame infrared radiation detector is combined with a flame ionization detector ( The same flame is used to perform both types of detection at the same time). Flame infrared detector yields a good quantification of the moles of carbon present in the compound.
−1炎イオン化検出器は、非常に少量の炭化水素に対してより裏い感度をもたら す。さらに、炎赤外線放射検出器は、炎イオン化検出器により観察されない化合 物例えば−酸化炭素及び二酸化炭素を検出できる。炎赤外線放射・炎イオン化組 合わせ検出器に関する実験的な概略図を第38図に示される。バーナーボデー3 80は、実験2について用いられるのと同一である。水素/空気が。-1 Flame ionization detector provides greater sensitivity for very small amounts of hydrocarbons vinegar. Additionally, flame infrared radiation detectors detect chemical compounds that are not observed by flame ionization detectors. For example - carbon oxides and carbon dioxide can be detected. Flame infrared radiation/flame ionization group An experimental schematic for a combined detector is shown in FIG. burner body 3 80 is the same as used for Experiment 2. Hydrogen/air.
Swagelok T 383 a、383 bを通してバーナーの毛管に供給 される燃料/醒他剤の混合物として用いられる。Supply to burner capillary through Swagelok T 383a, 383b used as a fuel/stimulant mixture.
サンプルを中心の毛管386を通して供給する。炎イオン化検出器は、電極アセ ンブリー382中の2個の電極を利用し、約300 VDCの電位が電源により 電極間で調節される。電位計は、条間のイオン流を測定する。The sample is delivered through the central capillary tube 386. Flame ionization detectors Using two electrodes in assembly 382, a potential of approximately 300 VDC is applied by the power supply. Adjusted between electrodes. The electrometer measures the ion flow between the rows.
、赤外線放射は、Pb5e検出器384により同時に検出される。炎からの放射 は、光学的チョツ/(−385により変調される。赤外線検出器384は電極を 「見てはなラス」(黒体放射バックグラウンドにより)、それ故開口装置は赤外 線検出器ユニットに設けられる。, infrared radiation is simultaneously detected by Pb5e detector 384. radiation from flame is modulated by the optical switch/(-385. Infrared detector 384 connects the electrode to ``See the laser beam'' (due to the blackbody radiation background), therefore the aperture device is infrared installed in the line detector unit.
本発明は成る好ましい態様に関連して記載したが、新規な赤外線検出手段及び方 法を制限されないことを目的としており、それにより種々の変化は、前記の記述 1図面及び下記の請求項の趣旨及び広い範囲内に入るものとして包含されること を目的としている。Although the present invention has been described in relation to preferred embodiments comprising novel infrared detection means and methods, The purpose is not to limit the law, so that various changes may be made in accordance with the foregoing description. 1 drawings and as falling within the spirit and broad scope of the following claims. It is an object.
浄書(内容に変更なし) FIG、1 +30■ FIG、5 FIG、6 FIG、9 FIG、IO 2、ひm4.3μm 2.7μm 4,3μmFIG、11.I FIG、11 .2 FIG、l3 FfG、I4 FIG、I5 FIG、I9 t!9怖4疹肴 ゛オiチj イ参f FIG、24 掬夜をへ槽f(l乙σ2つ FIG、28 FIG、30 蚊 射γ 手続補正書 国際調査報告 1I11e+書114−^−−ζ身噛内鴫PCT/US 88703798m1 内+*A−’Aa*’c11”0PCT/US 8810379BEngraving (no changes to the content) FIG.1 +30■ FIG.5 FIG.6 FIG.9 FIG, I.O. 2. Him 4.3 μm 2.7 μm 4.3 μm FIG, 11. IFIG, 11 .. 2 FIG, l3 FfG, I4 FIG.I5 FIG.I9 T! 9 fear 4 side dish ゛゛゛ FIG. 24 Two tank f (l otsu σ) to go to the night FIG. 28 FIG. 30 Mosquito shot γ Procedural amendment international search report 1I11e+Book 114-^--ζMikanaishi PCT/US 88703798m1 +*A-’Aa*’c11”0PCT/US 8810379B
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