低阻抗型非接觸式電導(dǎo)檢測器的響應(yīng)理論研究.pdf

1、電導(dǎo)檢測是一種簡單通用型的檢測技術(shù)，作為一種色譜檢測器主要應(yīng)用于無機(jī)離子及某些其它檢測手段難以檢測的有機(jī)離子的分析。電導(dǎo)檢測中的電極有兩種放置方式，一種是把兩電極放置于溶液當(dāng)中(接觸式電導(dǎo)檢測)，另一種是電極與溶液被絕緣材料隔離(非接觸式電導(dǎo)檢測)。接觸式電導(dǎo)檢測器在毛細(xì)管電泳的應(yīng)用中遇到了困難，如在毛細(xì)管壁上打孔置入電極需要較高的制備工藝，檢測電極容易被污染，電極的清洗和更換不便，分離電壓干擾嚴(yán)重等。
　　電容耦合非接觸式電導(dǎo)檢

2、測(C4D)是近幾年發(fā)展起來的一種用于毛細(xì)管電泳和微流控芯片的新型檢測技術(shù)。這種檢測池具有池體積小，結(jié)構(gòu)簡單、制備方便，徹底解決了接觸電導(dǎo)檢測存在的檢測電極易污染、受被測系統(tǒng)高場強(qiáng)電壓干擾等問題，是一種應(yīng)用前景良好的檢測器。與 C4D的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大相比，有關(guān) C4D的理論研究報(bào)道較少，雖然文獻(xiàn)中也提出了一些等效電路模型分析其響應(yīng)特性，但大多停留在對實(shí)驗(yàn)規(guī)律的簡單定性描述，未涉及各參數(shù)的取值及其計(jì)算方法，因此相關(guān)的理論研究目前依然

3、是薄弱環(huán)節(jié)。在毛細(xì)管電泳的實(shí)驗(yàn)條件下，源自非接觸電極與管壁之間的電阻抗很高，并成為制約 C4D的檢測靈敏度的關(guān)鍵因素之一。針對這兩個(gè)問題，本論文討論在不同條件下各參數(shù)的取值規(guī)律，進(jìn)而模擬分析 C4D的響應(yīng)特性，并在此基礎(chǔ)上開展了一種低阻抗型電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測器(LIC4D)的響應(yīng)理論與應(yīng)用研究。主要工作如下:
　　一、非接觸式電導(dǎo)檢測器的等效電路模擬與分析
　　基于C4D的等效電路模型，設(shè)計(jì)了接觸式并排電極、平面雙并排電

4、極、接觸式圓管電極、非接觸式并排電極、非接觸式圓管電極等簡化的電極系統(tǒng)，模擬C4D的阻抗行為，通過阻抗測定與分析，討論在不同條件下各等效電路參數(shù)的取值規(guī)律，為模擬分析 C4D的響應(yīng)特性、優(yōu)化該檢測器的參數(shù)提供有價(jià)值的技術(shù)參數(shù)。
　　二、低阻抗型非接觸式電導(dǎo)檢測器響應(yīng)研究與應(yīng)用
　　為降低C4D檢測池體積，設(shè)計(jì)了對電極式的C4D，但該裝置阻抗虛部的絕對值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)部的絕對值，限制了檢測溶液電導(dǎo)率變化的靈敏度。為提高對電極式C

5、4D的響應(yīng)靈敏度，采用阻抗湮滅原理，將壓電石英晶體與C4D串聯(lián)組合，在其諧振頻率下，檢測回路中阻抗的虛部為零，有效地降低了其管壁電容的高阻抗對C4D檢測靈敏度的制約，通過理論模擬與實(shí)際驗(yàn)證，其檢測靈敏度接近于接觸式電導(dǎo)檢測。
　　三、基于縱波響應(yīng)的液體密度壓電傳感器
　　石英晶體微天平是一種高靈敏的質(zhì)量傳感器，在界面?zhèn)髻|(zhì)過程監(jiān)測中有廣泛的應(yīng)用，當(dāng)壓電傳感器在液相諧振時(shí)，除產(chǎn)生厚度剪切波外，通常伴隨縱波，縱波可能對厚度剪切波產(chǎn)