在線分析儀器在測量方法和傳感器件方面的變化
近20年來,和對于電于學(xué)方面的巨大變化,在線分析儀器在測量方法和傳感器件方面的變化則不大。
a.傳感器的微型化設(shè)計(jì)。微型熱導(dǎo)檢測器的體積只有傳統(tǒng)熱導(dǎo)檢測器體積的 1/10,熱導(dǎo)池的容積由毫升級降至微升級,測量下限由100pm數(shù)量級降至10ppm數(shù)量級,橫河HTCD可達(dá)到1ppm數(shù)量級。這種變化意味著TCD型色譜儀已可替代一部分 FID型色譜儀,后者須使用多種輔助氣體,維護(hù)量較大且價(jià)格較高。使用多個(gè)并聯(lián)的微型TCD實(shí)現(xiàn)柱間檢測和并行檢測也已成為一種時(shí)尚。
微流量檢測器在體積小、抗振能力強(qiáng)方面優(yōu)于薄膜電容檢測器,德國西門子和日本富士開發(fā)的微流量檢測器已用在許多紅外氣體分析儀和磁壓力式氧分析儀中。
b.光聲檢測器(PAD, photoacoustic detector)。國外已有在非分散紅外分析儀中使用PAD的報(bào)道。其原理和薄膜電容微音器相同,只是檢測器不帶接收氣室,直接與測量氣室(光聲池)相通。當(dāng)切光頻率在20Hz至20kHz之間時(shí),由于被測組分吸收產(chǎn)生的壓力脈沖可以作為聲波,被電容微音器檢測到。
PAD的靈敏度要高于氣動檢測器(薄膜電容或微流量檢測器),測量下限可低至ppm級和ppb級。在PAD中,光的吸收是直接測量的,如果氣室中無吸收氣體則無聲音產(chǎn)生,如果存在某種氣體就會產(chǎn)生某種聲音,如果存在多種氣體則會檢測到多種聲音,其信號的起始點(diǎn)(參比基準(zhǔn))為零。而在氣動檢測器中,是對樣品氣室和參比氣室的吸收差別加以比較進(jìn)行測量的,測量結(jié)果來自兩個(gè)大數(shù)量級信號I0和I的比值,這一點(diǎn)限制了氣動檢測器靈敏度的提高。
c. 光纖探頭和半導(dǎo)體陣列檢測器。光纖探頭使在線光學(xué)儀器擺脫了采樣和樣品處理方面的困擾,可方便地用于原位測量,半導(dǎo)體陣列檢測器(包括PAD、CCD等)無需借助狹縫元件和掃描機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)全譜接收?,F(xiàn)在光纖探頭和半導(dǎo)體陣列檢測器已用于紅外、近紅外、可見-紫外光譜儀中,使得這些儀器結(jié)構(gòu)簡化、性能提高,并適合用于在線分析。
d.用于液體檢測的探頭式傳感器發(fā)展較快。例如,離子選擇電極除玻璃膜電極外,還出現(xiàn)了晶體膜電極、液膜電極、氣敏電極、酶電極等。E+H公司率先開發(fā)的Menosens pH數(shù)字電極可以說是探頭式液體傳感器方面的一大革新。氟離子晶體膜電極、氨氣敏電極等已被列為標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。生物傳感器的研究備受關(guān)注,因?yàn)樗诖蠓肿訄F(tuán)檢測方面的優(yōu)勢可以解決生物化工在線檢測的難題。國外已有將酶電極用于過程分析的報(bào)道,不僅可以分析葡萄糖、乳酸等物質(zhì),對醇類也可以進(jìn)行高精度分析。其關(guān)鍵是解決生物材料及其壽命問題。