ДЕТЕКТОРЫ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ это:
ДЕТЕКТОРЫ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ
(лат. detector -тот, кто раскрывает, обнаруживает), устройства дляколичеств. и качеств. определения в-в разделяемой смеси в потоке подвижной фазы на выходе изхроматографич. колонки. Д. х. можно рассматривать также как преобразоват. элемент, в к-ром изменениесостава проходящей через него смеси преобразуется в изменение выходного сигнала. Различают Д. х. дифференциального и интегрального типа. Первые регистрируют мгновенное значение одной изхарактеристик (концентрации или потока), вторые суммируют кол-во в-ва за определенный промежутоквремени. Осн. характеристики Д. х.: чувствительность, предел обнаружения, линейный динамич. диапазон. Чувствительность - отношение изменения выходного сигнала к изменению концентрации (или массовойскорости) анализируемого в-ва, поступающего в детектор. Предел обнаружения миним. концентрация илиминим. массовая скорость анализируемого в-ва, к-рые еще можно обнаружить. Предел обнаруженияхроматографич. методики наименьшее содержание контрольного в-ва, определяемое Д. х. с заданнойдоверит. вероятностью; при этом выходной сигнал должен в 2 раза превышать уровень флуктуационныхшумов. Линейный динамич. диапазон интервал, в к-ром сохраняется линейная зависимость показанийдетектора от концентрации или кол-ва анализируемого в-ва. Он определяется как отношение макс. концентрации, при к-рой сохраняется линейность, к миним. определяемой концентрации. Значениечувствительности детектора в линейном динамич. диапазоне величина постоянная. Д. х. должны обладать:низким пределом обнаружения; миним. размыванием хроматографич. зон; широким линейным динамич. диапазоном; низким значением дрейфа выходного сигнала во времени под влиянием разл. факторов инизким уровнем шума; малой инерционностью; слабой зависимостью показаний от состава подвижной фазы, изменения скорости ее потока и пульсаций, а также от изменения т-ры; надежностью и простотой вобслуживании.
Детекторы в газовой хроматографии. В газовой хроматографии практически используют только детекторыдифференциального типа, к-рые подразделяют на концентрационные и потоковые. В концентрационномдетекторе значение выходного сигнала Е с= <s с </s Х с, где <s c -></s чувствительность (коэф. пропорциональности), с- мгновенное значение концентрации определяемого в-ва в объеме детектора; площадь хроматографич. пика<spc</s= <sc</s.q/F, где q - кол-во в-ва, прошедшего через камеру детектора, F - скорость потока газа-носителя. В такихдетекторах (площадь пика зависит от скорости потока) концентрацию в-ва рассчитывают по высоте пика. Впотоковом детекторе значение выходного сигнала Е j = Sj.j, где <sj -></s чувствительность, j- мгновенное значениемассовой скорости в-ва, поступающего в детектор, j= dq/dt(t-время); площадь пика <spj</s= Sj.q. В такихдетекторах кол-во в-ва определяют по площади пика. Принадлежность детекторов к одному из типовустанавливают измеряя зависимость его показаний от скорости газа-носителя. Концентрац. Д. х., как правило, недеструктивные (неразрушающие анализируемые в-ва), а потоковые - деструктивные. Осн. характеристикиприменяемых детекторов представлены в табл. Практически универсальным и высокочувствит. детекторомдля орг. соед. является пламенно-ионизационный Д. х. (ПИД). Относится к числу потоковых. В ПИДпроисходит ионизация орг. соед. в водородном пламени. В результате между электродами, одним из к-рыхслужит горелка, а другой расположен над пламенем, резко возрастает электрич. ток, сила к-рогопропорциональна массовой скорости Орг. в-ва, поступающего в пламя детектора. Чувствительность ПИДнесколько уменьшается в ряду: углеводороды > > эфиры > спирты > к-ты. Диапазон измеряемыхконцентраций 10-3-10-8 массовых долей от основного компонента. Модификация ПИД-термоионный Д. х. систочником ионов щелочного металла (напр., К, Rb, Cs), поступающих в пламя. Характеризуется повыш. чувствительностью к фосфор-, азот- и галогенсодержащим соед. В фотоионизационном Д. х. источникомионизации служит УФ излучение, под действием к-рого анализируемое в-во ионизируется, образуя ион иэлектрон. При этом энергия фотона должна быть больше потенциала ионизации анализируемого в-ва. Врезультате проводимость газовой среды в детекторе резко увеличивается и возрастает пропорциональноконцентрации в-ва. Детектор состоит из источника излучения, примыкающего к ионизационной камере сдвумя электродами, используемыми для измерения тока ионизации. Используя лампу с энергией излучения11,7 эВ, возможно анализировать соед. разл. классов, включая алифатич. углеводороды. Подбирая излучениес подходящей энергией, можно избирательно анализировать соед., обладающие разл. потенциаламиионизации. Детектор относится к концентрационному недеструктивному типу, поэтому целесообразноиспользовать его при последоват. соединении с др. детекторами, напр. ПИД. Электронозахватный Д. х. представляет собой камеру с двумя электродами, к-рые используют для измерения ионного тока, ирадиоизотопным источником для ионизации газов. В качестве источника используют b-активные (напр., 63Ni) и a-активные (напр., 239 Рu) излучатели, а в качестве газа-носителя N2, H2, Не. Под влиянием радиоактивногоизлучения газ ионизируется с образованием электронов. Если приложить к электродам камерыопределенный потенциал, возникает заметный фоновый ток.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Триггер
|
|
|
В серии микросхем К155 имеется несколько модификаций D-триггеров, однако наиболее распространена микросхема К155ТМ2. В одном 14-выводном корпусе размещены два независимых D-триггера. Единственное, что их объединяет это общая цепь питания. Каждый триггер имеет четыре входных сигнала логического уровня и, соответственно, два выхода. Это прямой выход и инверсный, с которыми мы уже знакомы по рассказу об RS-триггере. Здесь они выполняют ту же самую функцию. На рисунке 1 представлен D-триггер.
Также имеются микросхемы, содержащие в одном корпусе по четыре D – триггера: это такие микросхемы как К155ТМ5 и К155ТМ7. Иногда в литературе их называют четырехразрядными регистрами.
Рисунок 1. Микросхема К155ТМ2.
На рисунке 1а показана вся микросхема в том виде, как ее обычно изображают в справочниках. На самом деле на схемах каждый триггер, находящийся в корпусе, может быть изображен вдалеке от своего «напарника», при этом на чертеже могут не показываться выводы, которые в данной схеме просто не используются, хотя на самом деле они есть. Пример такого начертания D-триггера показан на рисунке 1б.
Рассмотрим более подробно входные сигналы. Это будет сделано на примере триггера с выводами 1…6. Соответственно, все сказанное будет справедливо и в отношении другого триггера (с номерами выводов 8…13).
Сигналы R и S выполняют ту же функцию, что и аналогичные сигналы RS триггера: при подаче на вход S уровня логического нуля триггер установится в единичное состояние. Это означает, что на прямом выходе (вывод 5) появится логическая единица. Если же теперь подать логический нуль на R-вход, то триггер сбросится. Это значит, что на прямом выходе (вывод 5) появится уровень логического нуля, а на инверсном (вывод 6) будет присутствовать логическая единица.
Вообще, когда говорят о состоянии триггера, имеется в виду состояние его прямого выхода: если триггер установлен, то на его прямом выходе высокий уровень (логическая единица). Соответственно, подразумевается, что на инверсном выходе все с точностью до наоборот, поэтому инверсный выход часто при рассмотрении работы схемы просто не упоминают.
Логическую единицу на входы R и S можно подавать сколько угодно: состояние триггера не изменится. Это говорит о том, что для входов R и S рабочим является низкий уровень. Именно поэтому входы RS начинаются с маленького кружочка, который обозначает, что рабочий уровень сигнала низкий или, что то же самое, инверсный. Такой маленький кружочек у входных сигналов можно встретить не только у триггеров, а и в изображении некоторых других микросхем, например, дешифраторов или мультиплексоров, что также говорит о том, что рабочим уровнем данного сигнала является низкий уровень. Это общее правило для всех условных графических обозначений микросхем.
Кроме RS входов D-триггер имеет еще вход данных D, от английского Data (данные), и вход синхронизации C от английского же Clock (импульс, строб). Используя эти входы можно заставить триггер работать либо как элемент памяти, либо как счетный триггер. Для того, чтобы разобраться в работе D-триггера лучше собрать небольшую схему и провести несложные опыты.
Обратите внимание на изображение входа C: правый по рисунку конец этого вывода заканчивается небольшой наклонной чертой в направлении слева – вверх – направо. Эта черта говорит о том, что переключение триггера по входу C происходит в момент перехода входного сигнала из нуля в единицу. На рисунке 3 показана возможная форма импульсов на входе С.
Работа D триггера по RS входам
При включении один из светодиодов HL2 или HL3 должен обязательно зажечься. Предположим, что это будет HL3, следовательно, при включении триггер установился в единицу, хотя может установиться и в нуль. Входные сигналы низкого уровня на входы RS будем подавать с помощью отрезка гибкого проводника соединенного с общим проводом.
Сначала попробуем подать низкий уровень на вход S, просто замыкая вывод 4 на общий провод. Что при этом произойдет? На выходах триггера сигналы останутся в том же состоянии, что и были при включении. Почему? Все очень просто: триггер уже находится в единичном состоянии или установлен, и подача управляющего сигнала на вход S просто подтверждает это состояние триггера, изменение состояния не происходит. Такой режим работы для триггера нисколько не вреден и достаточно часто встречается в работе реальных схем.
Теперь с помощью той же проволочки подадим низкий уровень на вход R. Результат не заставит себя ожидать: триггер перейдет в состоянии низкого уровня, или как еще говорят, сбросится. Повторная и последующая подача низкого уровня на вход R также просто подтвердит состояние, на этот раз нулевое, в точности так же, как это было описано чуть выше, для входа S. Из этого состояния его может вывести либо подача низкого уровня на вход S, либо комбинация сигналов на входах C и D.
Следует отметить, что иногда D – триггер может применяться просто как RS – триггер, то есть входы C и D не используются. В этом случае для повышения помехоустойчивости их следует через резисторы сопротивлением 1 КОм подключить к шине +5 В, либо соединить с общим проводом.
Билет №13
1. Рассказывая про логические микросхемы мы идём по пути повышения сложности логических элементов. После логических элементов НЕ и буферных микросхем следующие элементы, о которых идёт речь, выполняют простейшие логические операции: операция логического умножения и логического сложения. Такие элементы называются логические элементы И (AND) и логический элемент ИЛИ (OR). Данные логические элементы объединяет то, что они имеют несколько равноправных входов (от 2 до 12), а выход всего один. На выходе сигнал соответствует комбинации сигналов на входе, над которыми выполнена соответствующая функция. Ниже показано условное графическое обозначение элементов И и ИЛИ.
Обозначение элементов И и ИЛИ: слева логический элемент И и ИЛИ (DIN); справа логический элемент И и ИЛИ (ANSI).
Кроме многочисленных логических элементов И и ИЛИ существуют такие логические элементы, которые на выходе инвертируют сигнал. К названию таких элементов добавляется в конце частичка НЕ, то есть элемент И с инверсией сигнала на выходе называется И-НЕ (NAND), а элемент ИЛИ соответственно ИЛИ-НЕ (NOR). Ниже показано условное графическое обозначение элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
Обозначение элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ: слева логический элемент И-НЕ и ИЛИ-НЕ (DIN); справа логический элемент И-НЕ и ИЛИ-НЕ (ANSI).
Как указывалось выше, данные элементы имеют несколько равноправных входов, поэтому для чёткого распознавания логических элементов с разным количеством входов перед названием логического элемента ставят число, которое соответствует количеству входов логического элемента. Например, обозначение двухвходового элемента И с инверсией на выходе будет иметь обозначение 2И-НЕ, а пятивходового элемента выполняющего функцию ИЛИ с инверсией – 5ИЛИ-НЕ.
Отечественная система обозначений чётко определяет наименования микросхем, выполняющих различные функции. Такие обозначения различаются суффиксами: для логических элементов выполняющих функцию И наименование содержит суффикс ЛИ (например, К155ЛИ2, КР1533ЛИ10), для элементов И-НЕ – суффикс ЛА (например, К155ЛА3, К555ЛА13), для элементов ИЛИ – суффикс ЛЛ (например, К155ЛЛ1, К1533ЛЛ4), для элементов ИЛИ-НЕ – суффикс ЛЕ (например, К155ЛЕ1, К1533ЛЕ10).
Как известно для каждого логического элемента выполняющего соответственную функцию существует своя таблица истинности. Ниже приведена сводная таблица истинности для двухвходовых логических элементов И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ.
| Сигналы на входе | Сигналы на выходе
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||||||