检测器

检测器性能及规格

一、热导检测器

TCD是一种应用较早的通用型检测器，又称导热析气计。

一、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Pt, Au, W, 半导体）时，其电阻将发生变化，将引起的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。

二、构成：由池体和热敏元件构成。

TCD检测器特点：

三、优点：

1）通用型，应用广泛

2）结构简单

3）稳定性好

4）线性范围宽

5）不破坏组分，可重新收集制备

四、缺点：与其他检测器比灵敏度稍低（因大多数组分与载气热导率差别不大）

五、影响TCD灵敏度的因素：

1）桥电流i：

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。检测器的响应值S ∝i3，但稳定性下降，基线不稳。桥电流太高时，还可能造成钨丝烧坏,电流通常选择在50~200 mA之间

2）池体温度：

不同温度允许的桥电流值是不同的。温度高时桥电流不能太高，因为可能烧坏钨丝。

TCD灵敏度与热丝和池体温度差成正比。显然，热丝与池体温度相差越大，越有利于热传导，检测器的灵敏度也就越高。增大温差有二种方法:一是提高桥面流，以提高热丝温度，前面已讨论过。二是降低池体温度，但是池体温度不能低于样品的沸点。以防止试样组分在检测器中冷凝。因此对沸点不是很低的样品，采用此法提高灵敏度是有限的。而对于气体样品，特别是永久气体，采用此法可达到较好的效果。

3）载气种类：

载气与试样的热导系数相差越大，在检测器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。载气的热导系数大，通过的桥路电流也可适当加大，则检测灵敏度进一步提高。

通常选择热导系数大的H2 和He 作载气。因为H2、He的热导系数远远大于其它化合物。灵敏度高，峰形正常、线性范围宽、易于定量。氢的热导系数最大，传热好，通过的桥电流也可适当加大，灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数，安全，但价格较高。N2与Ar作载气，灵敏度低，易出W峰，线性范围窄、一般只在分析H2、He气时用。用N2作载气时，热导系数较大的试样(如甲烷)可出现倒峰。

毛细管柱接TCD时，最好加尾吹气，加尾吹气的种类同载气。

六、TCD使用注意事项

（1）.确保毛细柱插入TCD深度合适

毛细柱端必须插至测量池腔入口处合适的深度。

（2）.避免热丝温度过高被烧断

任何热丝都有一最高承受温度，高于此温度则烧断。热丝温度的高低（桥电流的大小）是由载气种类和池体温度决定的。商品色谱仪出厂时均附有这三者的关系曲线，见下图所示，按此图调节桥电流，就能保证热丝温度不会太高。

（3）.通桥电流前，务必要先通载气

为确保热丝不被烧断，在TCD通桥电流前，务必要先通载气，检查整个气路的气密性是否完好，调节TCD出口处的流速，稳定10～15分钟后，才能加桥电流。分析过程中，若需要更换色谱柱、进样垫或钢瓶，务必要先关桥电流，再更换。关机时也一定要先关桥电流，后关载气(否则检测器热丝会烧断)，最后关主机电源。

（4）.确保载气净化系统正常

载气和尾吹气应加净化装置，以除去氧气。载气净化系统使用一定时间后，因吸附饱和而失效，应立即更换，以确保载气正常净化。如不及时更换，载气净化系统就成了温度诱导漂移的根源。当室温下降时，净化器不再饱和，又开始吸附杂质，于是基线向下漂移。当室温升高，净化器处于气固平衡状态，向气相中解吸杂质增多，于是基线向上漂移。

(5). TCD温度必须高于柱温，否则组分会在池体内冷凝。

二、火焰离子化检测器（FID）

又称氢焰离子化检测器。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。

一、原理：含碳有机物在H2-Air火焰中燃烧产生碎片离子，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。

二、结构：主体为离子室，内有石英喷嘴、发射极(极化极，此图中为火焰顶端)和收集极。

(1) 在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（100—300V）构成一个外加电场。

(2) 氢焰检测器要用到三种气体：

N2 ：载气携带试样组分；

H2 ：为燃气；

空气：助燃气。

使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳

三、影响FID灵敏度的因素：

FID检测器可供色谱工作者选择的参数有：毛细柱插入FID喷嘴深度；载气种类；载气、氢气、空气的流速；温度等。

（1）毛细柱插入喷嘴深度

毛细柱插入喷嘴深度对改善峰形十分重要。通常是插入至喷嘴口平面下1～3㎜处。若太浅，组分与金属喷嘴表面接触，产生催化吸附，峰形拖尾。若插入太深，会产生很大噪声，灵敏度要下降。

（2）气体种类、流速和纯度

1．载气、尾吹气种类和流速

2．氢气、空气的流速

3．气体纯度

（3）极化电压：在500V 以下时，电压越高，灵敏度越高。但在500V 以上，则灵敏度增加不明显。通常选择 100～ 300V的极化电压。

（4）FID为质量型检测器：对温度变化不敏感，但柱温变化影响基线漂移，检测器温度变化影响FID灵敏度和噪声，但汽化室温度变化对FID无直接影响。由于FID中氢燃烧产生大量的水蒸气，若检测器温度太低，水蒸气不能从检测器中排出，会冷凝成水，使灵敏度下降，噪声增加。若有氯代溶剂或氯代样品时，还易造成腐蚀。所以FID检测器温度务必在120℃以上。

四、FID 特点：典型的质量型检测器

1）灵敏度高(～10 -12 g/s)；

2）线性范围宽(～10 7 数量级)；

3）噪声低；

4）结构简单、稳定性好、响应迅速等特点;耐用且易于使用；

5）为质量型检测器，色谱峰高取决于单位时间内引入检测器中组分的质量。在样品量一定时，峰高与载气流速成正比。因此在用峰高定量时，应控制流速恒定！

6）对有机化合物具有很高的灵敏度；对无机物、永久性气体和水基本无响应，因此FID 特别适于水中和大气中痕量有机物分析或受水、N 和S 的氧化物污染的有机物分析。