諧振法提高非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度及測(cè)定等效電路參數(shù).pdf

1、近十來(lái)年發(fā)展起來(lái)的電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)器(C4D),測(cè)量電極與待測(cè)溶液隔離,不僅具有電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、池體積小的優(yōu)點(diǎn),而且避免了因電極與溶液接觸而造成的諸多問(wèn)題,徹底解決了電極污染、電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡,同時(shí)有效地消除了分離高壓對(duì)檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的電干擾,在毛細(xì)管及芯片電泳中獲得了廣泛的應(yīng)用.
　　因測(cè)量電極與待測(cè)溶液之間被高阻抗的絕緣管壁所隔,C4D的響應(yīng)行為與接觸式電極差別明顯,根據(jù) C4D中交流電流的傳導(dǎo)路徑分析所建

2、等效電路模型,僅能定性描述其響應(yīng)特性,理論模擬值與實(shí)際測(cè)量值之間相差甚遠(yuǎn),問(wèn)題不在模型本身,而在各參數(shù)的取值與溶液電導(dǎo)率、檢測(cè)池尺寸之間的關(guān)系不明確.本論文提出了一種諧振方法,不僅能夠測(cè)定 C4D的等效電路參數(shù),而且還能夠大幅度地提高 C4D的檢測(cè)靈敏度.
　　一、毛細(xì)管整體色譜柱非接觸電導(dǎo)檢測(cè)水體中無(wú)機(jī)陽(yáng)離子
　　以甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體,在內(nèi)徑為320?m的毛細(xì)管中聚合制備了陽(yáng)離子交換整體柱用于離子色譜分析.經(jīng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)

3、化,采用15mmol/L的甲磺酸為流動(dòng)相,對(duì)常見(jiàn)陽(yáng)離子(Li+,Na+,NH4+,K+)有良好的分離效率.但由于整體毛細(xì)管柱離子色譜系統(tǒng)的分離條件與 C4D檢測(cè)存在阻抗不匹配的問(wèn)題,使得 C4D的檢測(cè)靈敏度偏低.通過(guò)等效電路分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)定,提出了三種改進(jìn) C4D靈敏度的方法.通過(guò)優(yōu)化檢測(cè)器的設(shè)計(jì),最終采用基于電感、電容阻抗湮滅原理的諧振法,降低了C4D的管壁阻抗,獲得一種低阻抗型的C4D(LIC4D),具有與接觸電導(dǎo)檢測(cè)器相近的檢測(cè)靈敏

4、度,而且池體積更小,設(shè)計(jì)維護(hù)簡(jiǎn)單方便,可用于在柱檢測(cè)模式,有利于減小峰展寬.采用所制備的整體柱配合 LIC4D檢測(cè),無(wú)機(jī)陽(yáng)離子分離效果良好,Li+,Na+,NH4+,K+的檢測(cè)限分別為0.031,0.075,0.10,0.16mg/L,展示了整體毛細(xì)管柱-非接觸電導(dǎo)檢測(cè)器所構(gòu)成的離子色譜系統(tǒng)的良好應(yīng)用前景.
　　二、諧振法測(cè)定非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)器的阻抗參數(shù)
　　本章提出一種基于諧振原理阻抗測(cè)定方法,將壓電石英晶體(PQC)與

5、C4D串聯(lián),利用PQC的等效電感抵消了C4D的容抗,從而實(shí)現(xiàn) C4D阻抗實(shí)部與虛部的分別測(cè)定.利用該方法測(cè)定了在100kHz頻率下 C4D的管壁電容與溶液電阻值.并討論了溶液的電導(dǎo)率、電極間距、電極長(zhǎng)度、毛細(xì)管內(nèi)徑的影響.結(jié)果表明,在毛細(xì)管電泳條件下,實(shí)測(cè)響應(yīng)值明顯低于根據(jù)文獻(xiàn)中的公式所得的模擬預(yù)測(cè)值,響應(yīng)信號(hào)來(lái)自管壁電容隨待測(cè)溶液電導(dǎo)率的變化而非溶液電阻本身,提出一套動(dòng)力學(xué)模型定性解釋了各參數(shù)對(duì)C4D響應(yīng)的影響,本方法儀器設(shè)備簡(jiǎn)單,為