JPH11142386A - 検出器一体化分離カラム - Google Patents

検出器一体化分離カラム

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JPH11142386A
JPH11142386A JP9302490A JP30249097A JPH11142386A JP H11142386 A JPH11142386 A JP H11142386A JP 9302490 A JP9302490 A JP 9302490A JP 30249097 A JP30249097 A JP 30249097A JP H11142386 A JPH11142386 A JP H11142386A
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JP
Japan
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detector
column
flame
hydrogen
separation column
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Pending
Application number
JP9302490A
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English (en)
Inventor
Shigeyoshi Kawazoe
重義 川副
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Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Science Systems Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11142386A publication Critical patent/JPH11142386A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6004Construction of the column end pieces
    • G01N2030/6013Construction of the column end pieces interfaces to detectors

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明による検出器一体形分離カラムは各部品
の接続に伴って生ずる死容積を排除し、高カラム効率を
達成したガスクロマト装置の提供を狙いとしたものであ
る。 【解決手段】検出器一体形分離カラムは、石英製キャピ
ラリカラムおよび金属製キャピラリカラムの末端にFI
DあるいはPIDを一体化させた構造で成る。カラムで
分離された試料が一体化された検出器に流入するノズル
は、キャピラリカラム末端であると同時に検出器のコレ
クタ電極の対極を兼ねている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は物質を分離して定量
あるいは定性分析を行うガスクロマトグラフにおける分
離カラムと検出器とに関するもので、特に分離カラムと
検出器とが一体化された検出器一体形分離カラムを設置
したガスクロマト装置である。
【0002】
【従来の技術】ガスクロマトグラフの構成,原理,検出
器および利用範囲については、(株)広川書店発行「最
新ガスクロマトグラフィー」に詳述されている。ガスク
ロマトグラフの性能向上を図るためには、可能な限り低
濃度で微量な試料量を用いて、分離し検出することが要
求される。したがって、従来から高感度検出器および分
離カラムの研究開発が継続して行われてきた。これまで
開発され利用されている検出器の代表例としては、熱伝
導度検出器,水素炎イオン化検出器,電子捕獲検出器お
よび光イオン化検出器など高感度検出器の開発がなされ
てきた。
【0003】一方、分離カラムの開発も積極的に行われ
てきた。分離カラムにおける開発の要点は、分離効率の
向上である。分離カラムの分離能は分離カラムの単位長
さ当りの理論段数が多く、一理論段当りの高さが低いほ
ど分離カラムの分離能は高いことを示す。分離カラムの
分離能すなわちカラム効率を高めるには、分離カラム内
における分離作用をしない空間(一般に分離作用のない
空間を死容積と呼ぶ)をできるだけ少なくする必要があ
る。
【0004】この観点から、分離カラムの開発は径をで
きるだけ細くする方向で進められ、現在最も多く使用さ
れている分離カラムは内径0.25mmφ 程度のキャピラ
リカラムである。キャピラリカラムにはステンレス製と
石英ガラス製との2種類が使用されている。いずれのキ
ャピラリカラムも内壁面に液相が塗布されている。分離
カラムのカラム効率が著しく高くなるにつれて、ガスク
ロマト装置を構成する試料注入部や検出器の死容積もで
きるだけ少なくし、ガスクロマト装置全体として性能向
上が図られてきている。
【0005】ガスクロマト装置において、試料が通気す
る各単位部品の死容積を少なくすることは、試料の濃度
拡散による広がりをできるだけ防止し、カラム効率を高
めるためである。そこで分離カラムの末端が検出器の検
出部位まで達するように接続されるように工夫されてい
るが接続部に死容積が生じ易い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ガソリン,石油,生体
内試料などのような複雑な混合試料の分離分析の高効率
化を図るには、ガスクロマト装置のカラム効率をさらに
向上させる必要がある。ガスクロマト装置の高効率化に
は、従来のようにガスクロマト装置を構成要素に分割
し、それぞれの性能向上を図る方式も一方法である。し
かし、各構成要素を機械的に接続すると不必要な空間す
なわち死容器が生じ易い。
【0007】一般的な石英製キャピラリカラムは外径
0.4mmφ〜0.5mmφ,内径0.25mmφである。この
カラムと水素炎イオン化検出器や光イオン化検出器との
接続は、捻子とパッキングとの組合せによる接続方法に
なる。検出器とキャピラリカラムとの接続はガス漏れな
どを起こさないように機密性の高い接続が必要であり、
捻子は機械的な強度が要求されるので外径5φ程度の捻
子径になり、石英製キャピラリカラムの外径に比較し
て、接続部の空間容積はどうしても大きくなる。
【0008】そのため、分離カラムで得られた高いカラ
ム効率もカラムと検出器との接続部で阻害される。この
接続部に生ずる空間容積の悪影響を防ぐためパージガス
を追加するなどの本質的な技術以外の工夫が必要になっ
ているため、接続部構造が複雑化している。
【0009】本発明は、これらの点に着目してなされた
ものである。目的とするところは、ガスクロマト装置か
らカラム効率を阻害する死容積を可能な限り除去するこ
とである。
【0010】
【課題を解決するための手段】水素炎イオン化検出器
(以下FIDと記す)は空気と水素とで生じる炎を利用
した検出器で、炎の中心は水素とキャリアガスとが主成
分で、外炎は空気が充分供給され1600℃程度高温で
ある。FIDは有機物専用の検出器である。このFID
の検出原理はFIDの内心炎に試料である有機物が流入
すると熱分解を受け、数万から数十万個の炭素原子が集
合したクラスターが生じこのクラスターがイオン化さ
れ、そのイオン電流を計測することで検出される。この
炭素原子のクラスターは水素炎の外炎で燃焼され二酸化
炭素になる。
【0011】したがって、FIDは酸素結合した炭素に
対しては検出能力はない。
【0012】一方、光イオン化検出器(以下PIDと記
す)は、一気圧下でのヘリウム(He),アルゴン(A
r),ネオン(Ne)あるいはHeと水素との混合ガス
の雰囲気中でのグロー放電によって生ずる光を試料に照
射してイオン化し、そのイオン電流を計測することで検
出する。
【0013】本発明は、FIDおよびPIDを石英製キ
ャピラリおよび金属製キャピラリカラムの末端に直接成
形して、検出器と分離カラムとの接続部に生じ易い死容
積をなくすことが狙いである。
【0014】FIDを石英製キャピラリカラムの末端に
成形する手段は幾通りも考えられるが以下一例だけを記
述する。
【0015】先ず、石英製キャピラリカラムの末端は水
素炎のノズルとしての役割を十分果すことができる。検
出器としてFIDを用いる際はキャリアガスには窒素
(N2)が使用されることが多い。このキャリアガスに水
素を混入する必要があるがキャリアガスの流調器内で混
入することで石英製キャピラリ内に水素を供給すること
が可能である。したがって、石英製キャピラリの末端ノ
ズルからはキャリアガスと共に水素が流れることにな
る。
【0016】石英製キャピラリカラム末端ノズルに水素
炎を発生させるためには、空気または酸素が必要であ
る。空気または酸素はキャピラリカラムの末端の外周部
に供給できる構造にすることで水素炎を発生することが
可能であり、FIDとして作用し、死容積のない検出手
段が可能となる。
【0017】PIDを石英製キャピラリカラムの末端に
成形するには、キャピラリカラムの内径が0.25mmφ
と細すぎるので、He,Ar等のグロ放電部とコレクタ
ー部はキャピラリカラムとは別の石英ガラスで作成し、
石英キャピラリカラムとガラスセメントを使用して融着
し接合し検出器とキャピラリカラムとの一体化を具現化
する。金属キャピラリカラムとFIDおよびPIDの一
体化は金属と熱膨張係数の近いガラスの融着を介するこ
とで可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明による検出器一体形分離カ
ラムの実施例の構成図を図1に示す。検出器一体形分離
カラムは当然なことながら、機能別に検出器と分離カラ
ムとで構成されている。
【0019】図1はFIDを石英製キャピラリカラムに
一体化した実施例である。FID1は水素炎を発生させ
るノズル2、コレクタ3およびノズルの先端に白金を蒸
着させ、これをコネクタ対極4とに接地してある。ノズ
ル2は石英製キャピラリの末端である。キャリアガス,
空気および水素の流量を制御する流量調節器5を通して
キャリアガスと共に供給される。本発明による図1によ
る実施例ではFIDは石英キャピラリカラムの一部であ
り、死容積が生ずる余地はほとんどない。
【0020】図2は、石英製キャピラリカラムにPID
を一体化した実施例である。PID6は放電電極である陽極
7,陰極8,コレクタ9およびコレクタ対極10とで構
成されている。コレクタ対極10は石英製キャピラリカ
ラムの末端であり、この末端の外周部は白金が蒸着さ
れ、接地されている。
【0021】図3は、金属製キャピラリカラム30にF
ID31を一体化した実施例である。
【0022】金属製キャピラリカラムの末端はFID3
1のノズル32であると同時にコレクタ33の対極であ
る。FID31はガラス製で、金属キャピラリカラム3
0はステンレス製であるが、両者の接合は金属キャピラ
リの末端表面に熱膨張係数の小さいモリブデン(M
o),マンガン(Mn)およびニッケル(Ni)の3元
系合金をメッキし、コバール系ガラスを融着して、FI
Dを金属製キャピラリカラムに一体化することができ
る。図3に示した実施例の場合もFIDのノズルが金属
製キャピラリカラムの末端であり、死容積が生じる余地
はなく、カラムの高効率化が可能である。
【0023】図4は、金属製キャピラリカラム41にP
ID42を一体化した実施例である。PID42はガラ
ス製であるが、金属製キャピラリカラムとの接合は図3
に示した実施例と同様である。図4の実施例の場合も同
様ノズル43は金属製キャピラリの末端であり、コレク
タ対極を兼ねており、死容積の生ずる余地がない。
【0024】
【発明の効果】本発明による検出器一体形分離カラム
は、検出器と分離カラムとを接続する際に生ずる死容積
を排除することが可能となり、ガスクロマト装置の高カ
ラム効率化を達成できる。またガスクロマト装置の小形
軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施である検出器一体形分離カラムの
構成図である。
【図2】本発明の実施である検出器一体形分離カラムの
構成図である。
【図3】本発明の実施である検出器一体形分離カラムの
構成図である。
【図4】本発明の実施である検出器一体形分離カラムの
構成図である。
【符号の説明】
1,31…FID、2,43…ノズル、3,9,33…
コレクタ、4,10…コレクタ対極、5…流調器、6,
42…PID、7…陽極、8…陰極、30,41…金属
製キャピラリカラム、32…ノズル(コレクタ対)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気体状物質の混合物をそれぞれの単一成分
    に分離し、分離された物質の濃度または量を検出する手
    段あるいは装置において、混合物を分離するカラムと物
    質の濃度を検出する検出器とが一体化されてなる検出器
    一体形分離カラム。
  2. 【請求項2】請求項1に記載した検出器一体形分離カラ
    ムにおいて、石英製キャピラリー分離カラムの末端に水
    素炎イオン化検出器が一体化された検出器一体形分離カ
    ラム。
  3. 【請求項3】請求項1に記載した検出器一体形分離カラ
    ムにおいて、石英製キャピラリー分離カラムの末端に光
    イオン化検出器が一体化された検出器一体形分離カラ
    ム。
  4. 【請求項4】請求項1に記載した検出器一体形分離カラ
    ムにおいて、ステンレス製分離カラムの末端に水素炎イ
    オン化検出器または光イオン化検出器が一体化された検
    出器一体形分離カラム。
  5. 【請求項5】請求項1から4記載の検出器一体形分離カ
    ラムを設置したガスクロマト装置。
JP9302490A 1997-11-05 1997-11-05 検出器一体化分離カラム Pending JPH11142386A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017065163A1 (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 アルプス電気株式会社 流路構造体および測定対象液体の測定装置

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JPWO2017065163A1 (ja) * 2015-10-14 2018-08-30 アルプス電気株式会社 流路構造体および測定対象液体の測定装置
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