Катарометр

Катаро́метр, или дете́ктор по теплопрово́дности (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 действияПравить

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

В полость металлического блока ДТП помещена нить накаливания из металла с высоким температурным коэффициентом сопротивления (W,Pt, 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 Витстона. Сравнительный поток газа-носителя омывает нить R4, а газ, поступающий из колонки хроматографа, омывает нить R3. Мост будет находиться в равновесии, если у обеих 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 с R3 и R4, обдуваемых газом). R1 и R2, как правило, представляют собой постоянные или переменные резисторы. В некоторых конструкциях (например, ДТП фирмы «Аджилент») используется конструкция с одной нитью, на которую по очереди направляются поток из колонки и поток сравнения.

ПрименениеПравить

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 (до 0,0001 молярных %)[4][5].

ИсточникиПравить

  • Хроматограф.ру  (Дата обращения: 19 мая 2009)
  •  Столяров Б. В., Савинов И. М., Витенберг А. Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии.

ПримечанияПравить

  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 (недоступная ссылка).
  5. Чупин В. В., Жильцов И. Н. Сравнительный обзор современных средств измерений компонентного состава природного газа. «Газовая промышленность», № 4, 2011 г. Стр. 13—16.