ＰＩＤ检测器主要由紫外光源、电离室和连接附件组成。整体结构装配如图２所示。

３．１．１　紫外灯的选择　紫外光源为电离室提供一

定能量的光子流，是ＰＩＤ的关键部件。一般采用玻璃封装结构的紫外灯作激发源，内充低气压惰性气体，通过激发放电，产生远紫外辐射光。常见的紫外灯有氙灯、氪灯和氩灯。本设计中选择绝对光通量输出大、灵敏度高的氪灯（１０．２ｅＶ）。

３．１．２　电离室的设计　ＰＩＤ的灵敏度在很大程度上取决于电离室的性能。传统的ＰＩＤ喷嘴和电极分开，结构复杂；受制于电极的结构，紫外灯与收集极须保持一定距离，才不会引入较大的噪声，因此电离室的体积难以缩小，不利于组分的充分电离。重新设计电离室的结构，将喷嘴和电极整合为一体，实现了结构优化，同时避免了噪声的引入。电离室体积仅３０"Ｌ，在检测过程中，样品在其中充分电离，大大提高了ＰＩＤ的灵敏度。使用一段时间后，紫外灯的窗口会附着大量残留物，电离效率降低。针对此问题，在电离室内增加一路窗口吹扫气路，可直接对窗口进行吹扫清洗，大大减少了残留样品对窗口的污染，提高了紫外灯的使用效率，方便客户使用与维护。

３．１．３　连接附件设计　紫外灯高压连接方式由刚性连接改为弹性连接，即ＢＮＣ引线通过灯高压输入端与弹簧连接，弹簧压接在紫外灯电极上，灯头用螺丝螺母旋紧固定，大大提高了供电的可靠性。将紫外灯底座嵌于聚四氟乙烯套中，外用不锈钢固定套压紧，固定套的螺纹连接于ＰＩＤ电离池体。该固定方式解决了ＰＩＤ电离室与紫外灯的密封问题，可靠性高。

３．２　硬件电路的设计

硬件电路主要包含紫外灯供电电源模块、微弱电流信号放大器、ＭＣＵ 通讯及控制部分。其中，微弱电流放大器的设计是硬件电路设计中的难点。

３．２．１　紫外灯供电电源模块的设计　外灯激发的方式通常有３种：直流（１～２ｋＶ）、射频（７５～１２５ｋＨｚ）和微波（２４５０ＭＨｚ）。本设计采用１～２ｋＶ直流高压激发。目前市场提供的高压电源模块的稳定性和体积不能充分满足ＰＩＤ设计和实验要求，研制了一种小型高稳定性的紫外灯供电高压模块，整体结构如图３所示，由变压器、升压电路、反馈控制和驱动芯片构成。电源基于ＢＯＯＳＴ拓扑结构，其特点在于能够将较低的输入电压升高为较高的调整输出电压。电路采用升压变压器和倍压整流结构，输出再经滤波便可得到所需高压。在反馈电路中采用电阻分压采样，经低噪声放大器和反馈补偿环节，调节ＰＷＭ 占空比，以保证输出电压的平稳。电路结构简单，所需元件少。在额定电压工作时，最大输出电流可达２ｍＡ。变压器采用封闭式磁芯，有效减少电磁干扰。用绝缘硅胶灌封，保证了高压模块的安全可靠。经测试，额定电压输出电源稳定在±０．０１％，电源纹波在±０．０５％范围内，完全符合紫外灯供电标准。此高压电源模块输入电压范围宽（１２±３）Ｖ，输

出电压从０～１．２ｋＶ连续可调。体积小（４０ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍ），重量轻。可用于板级设计，以减小仪器体积。模块集成了电压调节接口（可选）以及电流检测输出接口。对负载电流的实时监测，改变可调外部接口的电压，实现灯电流的控制功能，调节更便捷。

３．２．２　微弱信号检测电路的设计　ＰＩＤ电离被测气体所形成的电流小（１０－１４　Ａ），属于微弱信号，需要进行电流／电压（Ｉ／Ｖ）转换，放大为易于检测的电压信号，同时不能引入较大的噪声。假定采用１Ｇ的反馈电阻，为达到微伏级的电路噪声，则需要ｆＡ级的输入偏置电流的放大器。因此需选用超低输入偏置电流、低噪声、低温漂的精密放大器，并要做好滤波和屏蔽工作。本设计中选用ＡＤＩ的ＡＤ５４９作为放大器。电离室中的金属喷嘴兼作极化电极和收集极　图４　微弱电流信号放大电路Ｆｉｇ．４　Ｓｃｈｅｍｅｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ是本设计的独特之处，在电路中增加了一级抗较高共模电压的差分放大器。微弱信号检测电路如图４所示，ＡＤ５４９部分电路构成一个Ｉ／Ｖ转化器，Ｒ１ 作为反馈电阻，Ｃ１ 用于抑制噪声和闭环补偿，降低带宽，可防止电路震荡。Ｒ２ 作为限流电阻，同时确保在输入短路时反馈环路的闭合。Ｒ３ 用于防止外部干扰串入极化电压中而影响系统测量精度。Ｒ６，Ｒ８，Ｃ８ 形成滤波电路用来滤去尖峰噪声，截止频率为１／（２π（Ｒ６／／Ｒ８）Ｃ８）。被紫外光照射而电离的正离子和电子在极化电场的作用下，分别向两极板撞击，形成微弱离子电流。经过ＡＤ５４９构成的Ｉ／Ｖ变换放大后，输入到抗高共模信号的差分放大器，经滤波处理后，输入数据采集卡，采集和处理。

３．２．３　极化电压对信号的影响　加在收集极上的直流电压为极化电压。电离室中喷嘴兼作收集极，将极化电压加在喷嘴上。考察极化电压对苯样品峰高响应值的影响，结果见图５。从５～２４Ｖ范围内，信号随电压的增加而增强；当电压大于２４Ｖ，信号稳定，但噪声增加。综合考虑，选用极化电压２４Ｖ。３．３　ＧＣ１２６－ＰＩＤ的应用将ＰＩＤ检测器安装于ＧＣ１２６气相色谱仪上，检测浓度为０．９×１０－６　ｍｏｌ／ｍｏｌ的苯标准气体。实验表明，ＧＣ１２６－ＰＩＤ的噪音为１５"Ｖ，漂移控制在１００"Ｖ／３０ｍｉｎ内，检出限低于１×１０－１０ｇ／Ｌ。图６为苯标样由ＧＣ１２６－ＰＩＤ分析得到的气相色谱图。重复进样５次，ＰＩＤ检测器对０．９×１０－６　ｍｏｌ／ｍｏｌ苯标准气体均有很高的响应，峰形对称尖锐，无拖尾现象。无论保留时间还是峰面积，均表现出良好的重复性，峰面积的相对标准偏差（ＲＳＤ）为１．２４％。综上所述，本ＰＩＤ检测器灵敏度高、性能可靠、测定快速。同时，ＰＩＤ可用空气作载气，成本低廉，简便安全。信噪比达到了国际先进检测器的标准，优良的重复性将成为客户可靠的分析工具。