现代仪器分析GC4检测器

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1、现代仪器分析主讲教师曾宇中药化学与分析教研室气相色谱(GC)Gaschromatography2021/10/71第四节气相色谱检测器将经色谱柱分离后的各组分按其特性及含量转换为相应的电讯号。组分的分离效果与含量需要通过检测器反映出来;检测器性能的好坏决定了色谱分析灵敏度的高低。检测器位置检测器的分类气相色谱检测器种类繁多，介绍最常用的几种检测器：1.热导检测器(Thermalconductivitydetector,TCD);2.氢火焰离子化检测器(Flameionizeddetector,FID);3.

2、电子捕获检测器(Electroncapturedetector,ECD);4.火焰光度检测器也称硫磷检测器(Flamephotometricdetector,FPD);5.氮磷检测器（NPD）也称热离子检测器(Thermionicdetector,TID);按检测器的响应原理，可将其分为浓度型和质量型检测器。浓度型：检测的是载气中组分浓度的瞬间变化，即响应值与浓度成正比（如TCD，ECD）质量型：检测的是载气中组分进入检测器中速度变化，即响应值与单位时间进入检测器的量成正比。（如FID，FPD）按应用可分为

3、：广普型（通用型，如热导检测器）对所有物质都有响应专属型（对特定物质有高灵敏响应，如电子俘获检测器；）。1.热导检测器(TCD)TCD是一种应用较早的检测器，现在仍在广泛应用。原理：由于不同气态物质所具有的热传导系数不同，当它们到达处于恒温下的热敏元件（如钨丝）时，其电阻将发生变化，那么电阻变化通过某种方式转化为可以记录的电压信号，从而实现其检测功能。构成：由池体和热敏元件构成。通常将参比臂和样品臂组成Wheatstone电桥。如图。池体:（一般用不锈钢制成）热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工

4、的钨丝制成。参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。测量臂：需要携带被分离组分的载气流过，则连接在紧靠近分离柱出口处。1.热导检测器的结构2.检测原理2.1平衡时（无样品通过时）:电桥如右图。不同的气体有不同的热导系数。钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：R参=R测;R1=R2则：R参/R测=R1/R2无电压信号输出；记录仪走直线（基线）2.2进样后:载气携带试样组分流过测量臂使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，而这时参考臂流过的仍是纯载气，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R

5、测则：R参/R测≠R1/R2这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。1）在只有载气通过时，四个臂的温度都保持不变，电阻值也不变。此时，调节电路电阻使电桥平衡，AB两端无电压信号输出；2）当有样品随载气进入两个样品臂时，此时测量臂的热导系数发生变化，电阻亦发生变化，电桥失去平衡，AB两端有电压信号输出。当载气和样品的混合气体与纯载气的热导系数相差越大，则输出信号越强。TCD工作过程：TCD示意图影响TCD灵敏度的因素：1）桥电流i

6、：i增加——热敏元件温度增加——元件与池体间温差增加——气体热传导增加——灵敏度增加。但i过大，热敏元件寿命下降。电流通常选择在100~200mA之间(N2作载气，100~150mA；H2作载气，150~200mA)。2）池体温度：池体温度低，与热敏元件间温差大，灵敏度提高。但温度过低，可使试样凝结于检测器中。通常池体温度应高于柱温。3）载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，则灵敏度越高。通常选择热导系数大的H2和Ar作载气。用N2作载气，热导系数较大的试样(如甲烷)可出现倒峰。某些气体与蒸气的热导系数(

7、λ)，单位：J/cm·℃·s4）热敏元件阻值：阻值高、电阻温度系数大（随温度改变，阻值改变大，或者说热敏性好）的热敏元件，其灵敏度高。TCD特点：对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽、价格便宜、应用范围广。但灵敏度较低。TCD的使用注意：较大的桥电流、较低的池体温度、低分子量的载气以及具有大的电阻温度系数的热敏元件可获得较高的灵敏度。2.氢火焰离子化检测器（FID）又称火焰离子化检测器。主要用于可在H2-Air火焰中燃烧的有机化合物(如烃类物质)的检测。原理：含碳有机物在H2-Air火焰中

8、燃烧产生碎片离子，在电场作用下形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离的组分。结构：主体为离子室，内有点火线圈、发射极[又叫极化极（阴极），此图中为火焰顶端]和收集极（阳极）。工作过程：来自色谱柱的有机物与H2-Air混合并燃烧，产生电子和离子碎片，这些带电粒子在火焰和收集极间的电场作用下（几百伏）形成电流，经放大后测量电流信号（10-12A）。氢火焰离子化检测器(flameionizationd