Катарометр

Катарометр, или детектор по теплопроводности (сокр. ДТП) — это универсальный детектор, весьма часто используемый в газовых хроматографах, в основе которого лежит принцип изменения сопротивления материалов от температуры. Согласно ГОСТ 17567, «катарометр» считается недопустимым термином, вместо этого предписывается использовать «детектор по теплопроводности».^[1]

Принцип действия

Схема работы детектора по теплопроводности. Разность потенциалов возникает за счёт обдувания нитей накаливания газами с разными коэффициентами теплопроводности.

В полость металлического блока ДТП помещена нить накаливания из металла с высоким термическим сопротивлением (Pt, W, их сплавы, Ni и др.). В результате прохождения через нить постоянного тока она нагревается. В случае, когда нить омывается чистым газом-носителем, она теряет постоянное количество теплоты и её температура остаётся постоянной. Содержащий примеси газ, поступающий из хроматографической колонки, имеет другие показатели теплопроводности, следовательно, изменяется и температура нити. Это приводит к изменению сопротивления нити, которое измеряют с помощью моста Уинстона. Сравнительный поток газа-носителя омывает нить R4, а газ, поступающий из колонки хроматографа, омывает нить R3. Мост будет находиться в равновесии, если у обоих нитей будет одинаковая температура и, следовательно, одинаковое сопротивление. Если изменить состав газа, выходящего из колонки хроматографа, то сопротивление нитей ячеек R3 и R4 изменяется, равновесие нарушается и генерируется выходной сигнал. Детектор реагирует на все компоненты, за исключением газа-носителя, и не разрушает их.^[2]

Большинство ДТП используют две нити накаливания (в ячейках R3 и R4, обдуваемых газом). R1 и R2, как правило, представляют собой постоянные или подстраиваемые резисторы. В некоторых конструкциях (например, ДТП фирмы «Аджилент») используется конструкция с одной нитью, на которую по очереди направляются поток из колонки и поток сравнения.

Применение

В качестве газа-носителя рекомендуется использовать гелий или водород, поскольку их теплопроводность сильно отличается от теплопроводности большинства измеряемых в газовой хроматографии веществ. Однако бывают случаи, когда необходимо измерить именно гелий или водород в газовой смеси, или замаскировать какой-либо компонент. Например, в ситуации, когда надо определить концентрацию кислорода в продуктах сжигания, используют в качестве газа-носителя аргон, поскольку в воздухе, используемом для сжигания, аргон присутствует в довольно значительных количествах (0,916 мол. % в сухом воздухе^[3]) и, естественно, остаётся в неизменном виде в продуктах сгорания, а хроматографически разделить его с кислородом сложно.^[2]

По чувствительности ДТП уступает большинству специфических детекторов. Его главные преимущества — универсальность и неразрушающий характер измерения. Максимальная чувствительность достигается при миниатюризации компонентов детектора, что позволяет достичь нижнего предела обнаружения до 1 ppm (0,0001 мол. %)^[4][5]

Источники

• Хроматограф.ру  (Проверено 19 мая 2009)

Ссылки

1. ↑ ГОСТ 17567-81 «Хроматография газовая. Термины и определения». — Пункт 25.
2. ↑ ^{1 2} ИСО 14532: «Природный газ. Словарь». Пункт 2.4.9.
3. ↑ ГОСТ 31369-2008. Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава. Табл. B.2 — Молярный состав сухого воздуха.
4. ↑ Портативный хроматограф Agilent 490 Micro GC.
5. ↑ В. В. Чупин., И. Н. Жильцов. Сравнительный обзор современных средств измерений компонентного состава природного газа. «Газовая промышленность», № 4, 2011 г. Стр. 13-16.