谐振法提高非接触式电导检测器的灵敏度及测定等效电路参数

摘要

近十来年发展起来的电容耦合非接触电导检测器(C4D),测量电极与待测溶液隔离,不仅具有电极结构设计简单、维护方便、池体积小的优点,而且避免了因电极与溶液接触而造成的诸多问题,彻底解决了电极污染、电解过程中产生的气泡,同时有效地消除了分离高压对检测信号产生的电干扰,在毛细管及芯片电泳中获得了广泛的应用.
　　因测量电极与待测溶液之间被高阻抗的绝缘管壁所隔,C4D的响应行为与接触式电极差别明显,根据 C4D中交流电流的传导路径分析所建等效电路模型,仅能定性描述其响应特性,理论模拟值与实际测量值之间相差甚远,问题不在模型本身,而在各参数的取值与溶液电导率、检测池尺寸之间的关系不明确.本论文提出了一种谐振方法,不仅能够测定 C4D的等效电路参数,而且还能够大幅度地提高 C4D的检测灵敏度.
　　一、毛细管整体色谱柱非接触电导检测水体中无机阳离子
　　以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体,在内径为320?m的毛细管中聚合制备了阳离子交换整体柱用于离子色谱分析.经实验优化,采用15mmol/L的甲磺酸为流动相,对常见阳离子(Li+,Na+,NH4+,K+)有良好的分离效率.但由于整体毛细管柱离子色谱系统的分离条件与 C4D检测存在阻抗不匹配的问题,使得 C4D的检测灵敏度偏低.通过等效电路分析与实验测定,提出了三种改进 C4D灵敏度的方法.通过优化检测器的设计,最终采用基于电感、电容阻抗湮灭原理的谐振法,降低了C4D的管壁阻抗,获得一种低阻抗型的C4D(LIC4D),具有与接触电导检测器相近的检测灵敏度,而且池体积更小,设计维护简单方便,可用于在柱检测模式,有利于减小峰展宽.采用所制备的整体柱配合 LIC4D检测,无机阳离子分离效果良好,Li+,Na+,NH4+,K+的检测限分别为0.031,0.075,0.10,0.16mg/L,展示了整体毛细管柱-非接触电导检测器所构成的离子色谱系统的良好应用前景.
　　二、谐振法测定非接触式电导检测器的阻抗参数
　　本章提出一种基于谐振原理阻抗测定方法,将压电石英晶体(PQC)与 C4D串联,利用PQC的等效电感抵消了C4D的容抗,从而实现 C4D阻抗实部与虚部的分别测定.利用该方法测定了在100kHz频率下 C4D的管壁电容与溶液电阻值.并讨论了溶液的电导率、电极间距、电极长度、毛细管内径的影响.结果表明,在毛细管电泳条件下,实测响应值明显低于根据文献中的公式所得的模拟预测值,响应信号来自管壁电容随待测溶液电导率的变化而非溶液电阻本身,提出一套动力学模型定性解释了各参数对C4D响应的影响,本方法仪器设备简单,为理解 C4D的响应提供了一种新的信息,由PQC+C4D构成的低阻抗测量系统,在谐振条件下可以大幅度提高 C4D响应灵敏度.

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第一章 绪 论

1.1 非接触电导检测的研究发展历史

1.2 在毛细管电泳中的非接触电导检测(C4D)

1.3 非接触电导检测(C4D)在芯片上的研究

1.4 非接触电导检测(C4D)在其他方面的研究

1.5 非接触电导检测(C4D)与其他仪器的联用

1.6 非接触式电导检测(C4D)的应用

1.7 本论文的研究工作与意义

第二章 毛细管整体色谱柱非接触电导检测水体中无机阳

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 谐振法测定非接触式电导检测器的阻抗参数

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

致谢