气象色谱的原理及应用

（1）热导池检测器（TCD ）
检测原理 只有载气
载气+试样
电阻值变化相同
电阻值变化不同
电桥平衡状态
电桥平衡被破坏
记录直线——基线
记录信号——色谱峰
影响热导池检测器灵敏度的因素：
➢ 桥路电流——提高桥路电流可以提高灵敏度，但 桥路电流太大，会使噪音加大，基线不稳。 ➢ 载气——载气与样品气导热系数差别越大，灵敏 度越高。导热系数 H2>He>N2，为了提高灵敏度，常 采用H2作为载气。 ➢ 热敏元件的电阻值及电阻温度系数——选择阻值 大、温度系数高的热敏元件。 ➢ 池体温度——降低池体温度，使池体与热敏元件 的温差变大，可提高检测器的灵敏度。
标准曲线中线性部分的斜率，斜率越大， 灵敏度越高。
S R Q
2、检测器性能评价指标
（5）检出限D（敏感度）
检测器恰能产生三倍于噪声信号时的单 位时间内引入检测器的样品量（质量型）或 单位体积载气中样品的含量（浓度型）。
D 3RN S
检出限与灵敏度成反比，与噪声成正比，是衡 量仪器(主要是检测器)性能好坏的综合指标。
（1）热导池检测器（TCD ）
特点： TCD结构简单、性能稳定、线性范围宽； 适用于无机、有机物分析。
（2）氢火焰离子化检测器（FID ）
检测原理
载气(含样品)与 氢气混合
在离子室燃烧
样品发生离子化作用， 离解为正离子和电子
向两极定向运动， 形成了微电流，
放大并记录
（2）氢火焰离子化检测器（FID ）
5、温控系统：用于设定、控制、测量色谱柱炉、 气化室和检测器三处的温度。
温度控制
恒温 程序升温：沸点范围很宽的混合物
➢ 程序升温：指在一个分析周期内柱温随时间由低 温向高温作线性或非线性变化，以达到最短时间获 得最佳分离的目的。
三、检测器
1. 对检测器的总要求： 稳定性好、噪声低； 灵敏度高 线性范围宽 死体积小、响应快 检出限低
2、检测器性能评价指标
（1）噪声 （2）响应时间 （3）线性范围 （4）灵敏度S （5）检出限D （6）最小检测量
2、检测器性能评价指标
（1）噪声
在没有样品进入检测器时，基线在短期 内发生起伏的信号称为噪声N。
噪声是因仪器本身及其他操作条件所引 起，如载气、温度、电压等的波动。
4、检测和放大记录系统
根据检测原理不同，检测器分为两类： ➢ 浓度型检测器
——测量组分浓度的瞬间变化，即检测器的响应值和组 分的浓度成正比。如热导池检测器和电子捕获检测器。
➢ 质量型检测器 ——测量组分进入检测器的速度变化，即检测器的响
应值和单位时间内进入检测器的组分的质量成正比。如火 焰离子化检测器和火焰光度检测器。
2、检测器性能评价指标
（6）最小检测量
指产生三倍噪声信号时，色谱仪所需的进样量。
✓ 检出限只用来衡量检测器的性能； ✓ 最小检测量不仅与检测器性能有关，还与色谱 柱效及操作条件有关。
3、常用检测器
➢ห้องสมุดไป่ตู้度型检测器
热导池检测器 TCD 电子捕获检测器 ECD
➢质量型检测器
火焰光度检测器 FPD 氢火焰离子化检测器 FID
气相色谱法的原理与应用
气相色谱法 Gas Chromatography
§1 气相色谱仪 §2 气相色谱固定相 §3 毛细管柱气相色谱法 §4 气相色谱法操作条件的选择 §5 气相色谱分析的应用
一、气相色谱结构流程
1-载气钢瓶；2-减压阀； 3-净化干燥管；4-针形阀； 5-流量计; 6-压力表； 7-进样口； 8-色谱柱； 9-热导检测器；10-放大器； 11-记录仪； 12-温度控制器；
2、检测器性能评价指标
（2）响应时间
响应时间指进入检测器的某一组分的输出信 号达到其真值的63％所需的时间。
检测器的死体积小，电路系统的滞后现象小， 响应速度就快。一般都小于1s。
2、检测器性能评价指标
（3）线性范围
指利用一种方法取得精密度、准确 度均符合要求的试验结果，而且成线性 的待测物浓度的变化范围，其最大量与 最小量之间的间隔，线性范围的确定可 用作图法或计算回归方程来研究建立。
缺点： 只适用于含碳的有机化合物，不能
检测永久气体、水、一氧化碳、二氧化 碳、氮的氧化物、硫化氢等物质。
（3）电子捕获检测器（ECD ）
载气系统 1-6
进样系统 7
分离系统 8
检测和放大 记录系统
9-11
温控系统 12
二、气相色谱仪的结构 1.载气系统：获得纯净、流速稳定的载气
➢ 载气——氢气、氮气、氦气和空气等 ➢ 气路——单气路、双气路 ➢ 净化器——提高载气纯度 ➢ 稳压稳流装置——保持气流恒定
2、进样系统：包括进样器和气化室
➢ 线性范围越大，越有利于准确测定。 ➢ 样品种类不同，检测器不同，线性范围可能不同。
如氢焰检测器的线性范围可达107，热导检测器则在105左右。
2、检测器性能评价指标
（4）灵敏度S ：
在一定范围内，信号 R 与进入检测器的 样品量呈线性关系，灵敏度 S 就是响应信 号对进样量的变化率。
即：单位量的物质通过检测器时，产生的 响应信号的大小。
影响灵敏度的因素 ➢ 离子室的结构 ➢ 气体（载气、氢气和空气）流量和配比
的选择 ➢ 使用温度（ > 80 C）
（2）氢火焰离子化检测器（FID ）
特点： ➢ 结构简单，操作简便 ➢ 灵敏度高，比热导池高约103倍 ➢ 检出限低，可达10-12 gs-1 ➢ 死体积小，响应快 ➢ 线性范围宽
（2）氢火焰离子化检测器（FID ）
进样器 ➢ 注射器 —— 1L、5 L、10 L等， 一般用于液体样品。 （现已有全自动液体进样器）
➢ 六通阀：推拉式和旋转式两种。
气化室 —— 使样品瞬间气化而不分解。
(进样时间要短，气化速度要快)
旋转式六通阀
3、分离系统——色谱柱，是色谱仪的核心部件， 其作用是分离样品。
➢ 填充柱：由不锈钢或玻璃材料制成，一般直径 2~4mm，长1~10m，内装固定相。有 U 型和 螺旋 型 两种形状。 ➢ 毛细管柱：内径0.1~0.5mm的不锈钢、玻璃或石 英毛细管空心柱，长度30~300m，呈螺旋形，具有 分离效率高， 速度快，需样品量少，要求检测器 的灵敏度高，并且制备较难的特点。