气相色谱检测器FID-培训讲解

氢火焰离子化检测器/FID 介绍
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2、气相色谱检测器的 种类及分类方法
2.1 气相色谱检测器种类
气相色谱检测器种类较多，各种检测器各具特性，在选用的过程中， 一般根据检测的对象物质和相关要求而定。
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2.2 气相色谱检测器分类方法
在气相色谱法中，检测器 的分类较常用的有四种分类法。
氢火焰离子化检测器 — — FID /介绍
预警监测事业部 邱东东
2014-04-25
内容简介
1
氢火焰离子化检测器/FID-背景与概况
2
气相色谱检测器的种类及分类方法
3
FID-基本工作原理
4
FID-主要特点
5
FID-常见故障及维护
6
气相色谱—FID 应用实例
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1、氢火焰离子化检测器 /FID-背景与概况
（1）浓度型检测器 浓度型检测器测量
的是载气中组分浓度瞬间 的变化，也即检测器的响 应值取决于载气中组分的 浓度。例如：热导检测器 和电子捕获检测器等。
（2）质量型检测器 质量型检测器测量的
是载气中所携带的样品组 分进入检测器的速度变化， 也即检测器的响应值取决 于单位时间组分进入检测 器的质量。例如：氢焰检 测器、火焰光度检测器、 热离子化检测器
1.1 背景
发展背景
1958年Mewillan和Harley等分别
研制成功氢火焰离子化检测器（FID）
氢火焰检测器由于结构简单、性 能优异、稳定可靠、操作方便，所以经 过40多年的发展，今天的FID结构仍无 实质性的变化。
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1.2 概况
FID属于破坏性、质量型检测器， 是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能 源，当有机化合物进入以氢气和氧气 燃烧的火焰，在高温下产生化学电离， 电离产生比基流高几个数量级的离子， 在高压电场的定向作用下，形成离子 流，微弱的离子流（10-12～10-8A） 经过高阻（106～1011Ω）放大，成 为与进入火焰的有机化合物量成正比 的电信号，因此可以根据信号的大小 对有机物进行定量分析。
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FID基本工作原理
（9）最后，氢火焰离子化检测器根据色谱图对有机化合物进 行定性、定量分析。
只要载气流速、柱温等条件不变，气相色谱图则不变。载气纯 度越高、流速越小、柱温越低或固定相耐热性越好，气相色谱图的 基线越低；反之越高。
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6、气相色谱 — FID 应用实例
6.1 国产GC5890F气相色谱仪
GC5890F 南京科捷分析仪器有限公司
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6.1 国产GC5890F气相色谱仪
（1）可直接接驳HP5890微型单丝热导检测器、氢火焰离子化检测器及相关 检测器控制板。
3、最小检出量（Qmin）——又称最小检测量。 4、最小检出浓度（Cmin）——又称最小检测浓度，为最小检出量与 进样量（体积或质量）的比值。Cmin=Qmin/Q 5、线性范围——系指其响应信号与被测物质浓度之间的关系成线性的 范围，以呈线性响应的样品浓度上下限之比值来表示。
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≥10000mv.ml/mg ◎基线噪音：≤20μv ◎基线漂移：≤50μv/30min ◎线性：≥105
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6.2国产GC5890BX便携式气相色谱仪
应用范围： 便携式气相色谱仪可广泛应用于： 1) 建筑装饰材料、家具释放的有毒、有害气体现场检测 2) 办公大楼，居室内空气监测 3) 食品、农副产品、绿色蔬菜中农药残留等现场检测 4) 石油、化工、制药、化妆品生产部门等废水废气的排放监测 5) 大气质量监测网，水质监测网等定点连续检测 6) 汽车尾气综合测试 7) 刑侦、药物现场检测，易燃物、爆炸物及其残留物现场分析 8) 军事方面：对战地化学物质实时分析测试 9) 公共安全保障及疾病现场诊断等实时分析
（2）载气（氮气）携带有机化 合物CnHm和可燃气体（氢气），由 喷嘴喷出并进入火焰，有机化合物 CnHm在火焰裂解区发生裂解反应， 产生自由基（次甲基），反应如下： CnHm → —CH
（3）空气从四周向火焰聚集， 上述反应产生的自由基—CH在火焰反 应区与空气中的激发态原子氧（或分 子氧）发生如下反应： —CH + O → CHO++e—
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（3）按样品变化情况分类
（1）破坏型检测器
（2）非破坏型检测器
在检测过程中，被测物 质发生了不可逆变化（其分 子形式被破坏）。例如：氢 焰检测器、火焰光度检测器、 热离子检测器。
在检测过程中，被测物 质不发生不可逆变化（仍保 持其分子形式）。例如：热 导检测器和电子捕获检测器。
（3）氢火焰离子化检测器结构简单、性能优越、稳定可靠、操作方 便、响应迅速，因此经过40多年的发展，其结构仍无实质性的变化。
（4）氢火焰离子化检测器比浓度型检测器的灵敏度高出近3个数量 级，检测下限可达10-12g。
（5）氢火焰离子化检测器需要用到3种气体，作为载气的氮气（也 有使用氦气的）、作为可燃气体的氢气、作为助燃气体的空气。这3种气 体的流速和配比参数为：氮气：氢气：=1：（1~1.5），氢气：空气=1： 10。
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（2）微分型检测器
微分型检测器显示某一 物理量随时间的变化，也即 它所显示的信号表示在给定 的时间里每一瞬时通过检测 器的量。例如：热导检测器、 氢焰检测器、电子捕获检测 器和火焰光度检测器、等， 此类检测器为一般色谱分析 中的常用检测器。
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（2）按响应特性分类
气体到高沸点的物质，安装氦离子化检测器PDHID以后可以检测高纯气 体，最小检测浓度50PPb以上。
主要指标： 温度范围：环境温度至250℃ 升温速度：1～10℃/秒
FID检测器： 灵敏度：5×10-11g/s 线性范围：106
TCD热导检测器 ◎敏感度：S≥3000mv.ml/mg(正十六烷/异幸烷)其中μTCD
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5、FID — 常见故障 及维护
5.1 常见故障
故障排除和解决方法内容比较多，以下是FID最常见的5种故障， 故障的解决方法不在此作详细的介绍。
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5.2 日常维护
（1）更换或清洗碰嘴 在实验达到一定次数，仪器灵敏度降低、造成色谱噪声和尖峰信
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6.1 国产GC5890F气相色谱仪
（4）检测器系统：火焰离子 检测器容易拆卸和安装，便于 清洁或更换喷嘴；高阻值单柱 热导检测器检测灵敏度高，基 线稳定快（１５分钟即可稳 定）；输入信号可进行对数放 大，减少干扰，提高灵敏 度．可选配TCD、ECD、NPD、 FPD。
有时也把上述分类法结合起来。例如：把热导检测器称为微分-浓 度-非破坏-多用型检测器，氢焰检测器称为微分-质量-破坏-多用型检测 器
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2.3 相关术语定义
1、灵敏度（S）——系指单位量的物质通过检测器时所产生信号的大 小，亦称检测器对该物质的响应值。
2、检测限（D）——又称敏感度，通常认为，产生色谱峰高两倍噪音 时的量为检测限量。
（6）在一定范围内，微电流大小与进入离子室的有机化合物质量 成正比，正因为如此，氢火焰离子化检测器归属于质量型检测器的一种。 有机化合物在火焰中的电离率很低，大约只有1/500000碳原子被电离。
（7）收集极对微电流进行收集、输出，然后经高电阻放大获得可 测的电信号。
（8）电信号输出到记录仪，得到峰面积与有机化合物质量成正比 的色谱图。
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3、FID基本工作原理
FID基本工作原理
氢火焰离子化检测器以氢气和空气燃烧生成的火焰为电离源（如 图1），其工作原理图如图2所示，具体过程如下：
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FID基本工作原理
（1）氢火焰离子化检测器拥有 两个电极，一个为极化极（或发射 极），用来喷射燃烧火焰，另一个为 收集极，在一定极化电压下用来收集 火焰中的离子。
（2）独特的进样口设计，双柱补偿功能不仅解决升温带来的程序漂移，而且 减去背景噪音的影响，可以得到更低的最小的检测限。
（3）可同时安装两种进样系统：填充柱、毛细管分流/不分流进样系统（具有 隔膜清扫功能）；可同时安装两种相同或不同的检测器：氢火焰离子化检测器 （ＦＩＤ）、热导检测器（ＴＣＤ）．可选配自动／手动气体六通进样阀进样器、 顶空进样器、热解析进样器、裂解炉进样器、甲烷转化炉。
（1）按响应时间分类 （2）按响应特性分类 （3）按样品变化情况分类 （4）按选择性能分类
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（1）按响应时间分类
（1）积分型检测器
积分型检测器显示某一 物理量随时间的累加，也即 它所显示的信号是指在给定 时间内物质通过检测器的总 量。例如：质量检测器、体 积检测器、电导检测器和滴 定检测器等，此类检测器在 一般色谱分析中应用较少。
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（4）按选择性能分类
（1）多用型检测器 对许多种类物质都
有较大响应信号的检测器 称为多用型检测器。例如： 热导检测器和氢焰检测器 等属于多用型检测器。
（2）专用型检测器 仅对某些种类物质有
较大响应信号，而对其他 种类物质的响应信号很小 或几乎不响应的检测器则 称为专用型检测器。例如： 电子捕获检测器、火焰光 度检测器等。
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6.2 国产GC5890BX便携式气相色谱仪
GC5890BX 便携式气相色谱仪 主要配置：FID、TCD、FPD、ECD、NPD、PDHID可选。
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6.2 国产GC5890BX便携式气相色谱仪
主要特点： 体积小、重量轻(6KG)、分析速度快，可在数十秒内分析几十种从
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4、FID — 主要特点
FID —主要特点
（1）氢火焰离子化检测器是一种典型的质量型检测器，测量的是气 相色谱载气中某组分的质量变化速度，响应值与单位时间内某组分进入 检测器的质量成正比，峰面积与载气流无关。
（2）氢火焰离子化检测器对有机化合物具有很高的灵敏度，但对无 机气体、水、二硫化碳、四氯化碳等含氢少或不含氢的化合物灵敏度较 低，甚至不响应。
号时，更换或清洗。定期更换或清洗。
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5.2 日常维护
（2）清洗收集极 在实验达到一定次数，仪器灵敏度降
低、造成色谱噪声和尖峰信号时，更换 或清洗。 （3）更换FID点火线圈 注意事项：
氢火焰离子化检测器使用的燃气是氢 气，如果打开了氢气流量，而色谱柱未 与检测器和进样口接头连接，氢气会流 入柱箱而引起爆炸。检测器接头必须始 终与色谱柱或堵头连接。
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FID基本工作原理
（4）生成的正离子CHO+ 与火焰中的水分子碰撞发生如下反应： CHO++H2O → H3O++CO （H3O+：水合氢离子）
（5）化学电离产生的正负离子在极化电压形成的微电场定向作用 下分别向相反极性的电极运动，（正离子被负极收集、电子被征集捕获） 形成微电流（约10-6~10-14A）。