氣相色譜檢測器

1、2022-3-18第第二二章章氣相色譜分析法氣相色譜分析法一、檢測器特性一、檢測器特性specific property of detectorspecific property of detector二、熱導檢測器二、熱導檢測器TCDTCDthermal conductivity detector三、氫火焰離子化檢測器三、氫火焰離子化檢測器flame ionization detector, FID四、電子捕獲檢測器四、電子捕獲檢測器electron capture detector, ECD五、其他檢測器五、其他檢測器other detector第三節(jié)第三節(jié) 氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器g

2、as chromatographic analysis, GCdetector of gas chromatograph2022-3-18一、檢測器特性一、檢測器特性1.檢測器類型濃度型檢測器： 測量的是載氣中通過檢測器組分濃度瞬間的變化，檢測 信號值與組分的濃度成正比（熱導檢測器).質(zhì)量型檢測器： 測量的是載氣中某組分進入檢測器的速度變化，即檢測信號值與單位時間內(nèi)進入檢測器組分的質(zhì)量成正比(氫火焰離子化檢測器） 。廣普型檢測器：對所有物質(zhì)有響應，熱導檢測器；專屬型檢測器：對特定物質(zhì)有高靈敏響應(電子俘獲檢測器)。2022-3-182.2.檢測器性能評價指標檢測器性能評價指標 響應值（或靈敏度

3、）響應值（或靈敏度）S ： 表示單位質(zhì)量的物質(zhì)通過檢測器時，產(chǎn)生的響應信號的大小。S值越大，檢測器（也即色譜儀）的靈敏度也就越高。2022-3-183.3.最低檢測限（最小檢測量）最低檢測限（最小檢測量） 噪聲水平?jīng)Q定著能被檢測到的濃度（或質(zhì)量）。噪聲水平?jīng)Q定著能被檢測到的濃度（或質(zhì)量）。 如果要把信號從本底噪聲中識別出來，則組分的響應值就一如果要把信號從本底噪聲中識別出來，則組分的響應值就一定要高于定要高于N。 檢測器響應值為檢測器響應值為2倍噪聲水平時的試樣濃度（或質(zhì)量），倍噪聲水平時的試樣濃度（或質(zhì)量），被定義為最低檢測限被定義為最低檢測限（或該物質(zhì)的最小檢測量）。或該物質(zhì)的最小檢測量）

4、。2022-3-184.4.線性度與線性范圍線性度與線性范圍 檢測器的線性度定義：檢測器檢測器的線性度定義：檢測器響應值的對數(shù)值與試樣量響應值的對數(shù)值與試樣量對數(shù)值之間呈比例的狀況對數(shù)值之間呈比例的狀況。 檢測器的線性范圍定義：檢測器在線性工作時，檢測器的線性范圍定義：檢測器在線性工作時，被測物被測物質(zhì)的最大濃度（或質(zhì)量）與最低濃度（或質(zhì)量）之比質(zhì)的最大濃度（或質(zhì)量）與最低濃度（或質(zhì)量）之比。2022-3-18 平衡電橋。平衡電橋。 熱敏電阻對不同的氣體有不同的熱導系數(shù)熱敏電阻對不同的氣體有不同的熱導系數(shù)。鎢絲通電，加熱與散熱達到平衡后，兩臂電阻值：鎢絲通電，加熱與散熱達到平衡后，兩臂電阻值：

5、 R參參=R測測 ; R1=R2 則：則： R參參R2=R測測R1 無電壓信號輸出；無電壓信號輸出； 記錄儀走直線（記錄儀走直線（基線基線）二、熱導檢測器二、熱導檢測器 thermal conductivity detector,TCD2022-3-18進樣后進樣后: 載氣攜帶載氣攜帶試樣組分流過測量臂試樣組分流過測量臂而這時參考臂流過的仍是而這時參考臂流過的仍是純載氣，使純載氣，使測量臂的溫度改變測量臂的溫度改變，引起，引起電阻的變化電阻的變化，測量臂和，測量臂和參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，參考臂的電阻值不等，產(chǎn)生電阻差，R參參R測測 則：則： R參參R2R測測R1 這時電橋失去平衡，這

6、時電橋失去平衡，a、b兩端存在著電位差，兩端存在著電位差，有電壓信有電壓信號輸出。信號與組分濃度相關號輸出。信號與組分濃度相關。記錄儀記錄下組分濃度隨時間記錄儀記錄下組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。變化的峰狀圖形。2022-3-18三、 氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器 flame ionization detector, FID1. 1. 特點特點 (1) 典型的典型的質(zhì)量型檢測器質(zhì)量型檢測器; (2) 對有機化合物具有很高的靈敏度對有機化合物具有很高的靈敏度; (3) 無機氣體、水、四氯化碳等無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應靈敏度低或不響應

7、; (4) 氫焰檢測器具有結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、氫焰檢測器具有結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點響應迅速等特點; (5) 比熱導檢測器的靈敏度高比熱導檢測器的靈敏度高出近出近3個數(shù)量級，檢測下限個數(shù)量級，檢測下限可達可達10-12gg-1。 對于沸點范圍較寬的試樣，宜采用對于沸點范圍較寬的試樣，宜采用程序升溫程序升溫。2022-3-182. 2. 測器原理測器原理 (1) 在發(fā)射極和收集極之間在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（加有一定的直流電壓（100300V）構成構成一個外加電場一個外加電場。 (2) 氫焰檢測器氫焰檢測器需要用三種需要用三種氣體氣體： N2 ：載氣攜

8、帶試樣組分； H2 ：為燃氣； 空氣：助燃氣。 使用時需要使用時需要調(diào)整三者的比例關調(diào)整三者的比例關系，檢測器靈敏度達到最佳系，檢測器靈敏度達到最佳。2022-3-18當含有機物當含有機物 CnHm的載氣由噴嘴噴出的載氣由噴嘴噴出進入進入火焰時，在火焰時，在C層發(fā)生裂解反應產(chǎn)生自由基層發(fā)生裂解反應產(chǎn)生自由基 ： CnHm CH產(chǎn)生的自由基在產(chǎn)生的自由基在D層火焰中層火焰中與外面擴散進與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生反應來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生反應： CH + O CHO+ + e生成的正離子生成的正離子CHO+ 與火焰中大量水分子與火焰中大量水分子碰撞而碰撞而發(fā)生分子離子反應發(fā)生分

9、子離子反應： CHO+ + H2O H3O+ + COA A區(qū)：預熱區(qū)區(qū)：預熱區(qū)B B層：點燃火焰層：點燃火焰C C層：熱裂解區(qū)：層：熱裂解區(qū)：溫度最高溫度最高D D層：反應區(qū)層：反應區(qū)2022-3-18化學化學電離產(chǎn)生的正離子電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定和電子在外加恒定直流電場的作用下直流電場的作用下分別向兩極分別向兩極定向定向運動而產(chǎn)運動而產(chǎn)生微電流生微電流（約（約10-610-14A）；）； 在一定范圍內(nèi)，微電流的大小在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以，所以氫焰檢測氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器。器是質(zhì)量型檢測器。 組分在氫焰中

10、的電離效率很低，大約五組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。十萬分之一的碳原子被電離。離子電流信號輸出到記錄儀，得到離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)2022-3-18四、電子捕獲檢測器四、電子捕獲檢測器 electron capture detector, ECD高選擇性檢測器，高選擇性檢測器，僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度, ,檢測下限檢測下限1010-14 -14

11、g /mLg /mL，對大多數(shù)烴類沒有響應對大多數(shù)烴類沒有響應。較多應用于農(nóng)副產(chǎn)品較多應用于農(nóng)副產(chǎn)品、食品及環(huán)境中農(nóng)藥、食品及環(huán)境中農(nóng)藥殘留量的測定。殘留量的測定。2022-3-18五、其他檢測器五、其他檢測器 other detector1.1.火焰光度檢測器火焰光度檢測器( (flame photometric detector,FPDflame photometric detector,FPD) ) 化合物中硫、磷在富氫火焰中被還原，激發(fā)后，輻射出400、550 nm 左右的光譜，可被檢測； 該檢測器是對含硫、磷化合物的高選擇性檢測器；2.2.熱離子檢測器熱離子檢測器( (thermionic