氣相色譜儀原理及構(gòu)造

關(guān)于氣相色譜儀原理及構(gòu)造第1頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五氣相色譜儀構(gòu)造1.氣路系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制閥門和壓力表等；

2.進(jìn)樣系統(tǒng)：包括進(jìn)樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）等；

3.分離系統(tǒng)：包括色譜柱和柱溫控制裝置（色譜柱箱）等；

4.檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置等；

5.操作系統(tǒng)：包括中文顯示器、觸摸式參數(shù)輸入鍵盤；

6.記錄系統(tǒng)：包括放大器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（色譜工作站）等。第2頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五汽化室TCD檢測器FID檢測器氣源部分第3頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五汽化室back第4頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五熱導(dǎo)池檢測器（TCD）工作原理：熱導(dǎo)檢測器由熱導(dǎo)池體和熱敏元件組成。熱敏元件是四根電阻值完全相同的金屬絲(鎢絲或白金絲)，R1R2R3R4是阻值相等的熱敏電阻作為四個(gè)臂接入惠斯頓電橋中，由恒定的電流加熱。如果熱導(dǎo)池只有載氣通過，載氣從兩個(gè)熱敏元件帶走的熱量相同，四個(gè)熱敏元件的溫度變化是相同的，其電阻值變化也相同，電橋處于平衡狀態(tài)。如果樣品混在載氣中通過測量池，由于樣品氣和載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同，兩邊帶走的熱量不相等，熱敏元件的溫度和阻值也就不同，從而使得電橋失去平衡，記錄器上就有信號(hào)產(chǎn)生。也就是說當(dāng)參比池（只通過純載氣）與測量池都只有一定流量的純載氣通過時(shí)，電橋平衡(R1R4=R2R3)，無信號(hào)輸出(0mv，走基線)，當(dāng)樣品組分加載氣通過測量池時(shí)，此時(shí)參比池還是由純載氣通過，由于組分與載氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同，使熱敏元件的電阻值和溫度發(fā)生變化，電橋失去平衡(R1R4≠R2R3)，圖3-9的AB兩端產(chǎn)生電位差，有信號(hào)輸出，且信號(hào)與組分濃度成正比。back第5頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五氫火焰檢測器（FID）原理：氫氣由噴嘴加入，與空氣混合點(diǎn)火燃燒，形成氫火焰。通入空氣助燃。極化極和收集極通過高阻、基流補(bǔ)償和50～350V的直流電源組成檢測電路，測量氫火焰中所產(chǎn)生的微電流。該檢測電路在收集極和極化極間形成一高壓靜電場。H2+O2燃燒能產(chǎn)生2100℃高溫，使被測有機(jī)組分電離。載氣(N2)本身不會(huì)被電離，只有載氣中的有機(jī)雜質(zhì)和流失的固定液會(huì)在氫火焰中被電離成正、負(fù)離子和電子。在電場作用下，正離子移向收集極(正極)。負(fù)離子和電子移向極化極(負(fù)極)。形成的微電流經(jīng)高電阻，在其兩端產(chǎn)生電壓降，經(jīng)微電流放大器放大后從輸出衰減器中取出信號(hào)，在記錄儀中記錄下來即為基流，或稱本底電流、背景電流。只要載氣流速、柱溫等條件不變，基流亦不變。如載氣純度高，流速小，柱溫低或固定相耐熱度性好，基流就低，反之就高?；髟叫【驮饺菀诇y到信號(hào)電流的微小變化。通常通過調(diào)節(jié)“基流補(bǔ)償”使輸入電阻的基流降至零。一般進(jìn)樣前均要使用“基流補(bǔ)償”，將記錄儀上的基線調(diào)至零。無樣品時(shí)兩極間離子很少，當(dāng)載氣加組分進(jìn)入火焰時(shí)，在氫火焰作用下電離生成許多正、負(fù)離子和電子，使電路中形成的微電流顯著增大。此即組分的信號(hào)，離子流經(jīng)高阻放大、記錄即得色譜峰。有機(jī)物在氫氣中燃燒，被裂解產(chǎn)生含碳的自由基CnHm-------CH生成的自由基，與火焰外面擴(kuò)散的激發(fā)態(tài)氧反應(yīng)。CH+O*———2CHO++e+ΔH形成的CHO+與氫氣燃燒產(chǎn)生的水蒸氣相碰撞，生成H3OCHO++H2O-----------H3O++CO在外電場作用下，CHO+和H3O+等正離子向負(fù)極移動(dòng)，而被正極吸收，形成微電流。所產(chǎn)生的離子數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入火焰的碳原子質(zhì)量有關(guān)，因此，氫焰檢測器是一種質(zhì)量型檢測器。這種檢測器對(duì)絕大多數(shù)有機(jī)物都有響應(yīng)，其靈敏度比熱導(dǎo)檢測器要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可用于痕量有機(jī)物分析。其缺點(diǎn)是不能檢測惰性氣體、空氣、水、C0，CO2、NO、S02及H2S等。FID的靈敏度與氫氣、空氣和氮?dú)獾谋壤兄苯拥年P(guān)系，因此要注意優(yōu)化。一般三者的比例接近或等于1：10：1，如氫氣30~40ml/min，空氣300~400ml/min，氮?dú)?0~40ml/min。另外，有些儀器設(shè)計(jì)有不同的噴嘴分別用于填充柱和毛細(xì)柱，使用時(shí)要查看說明書。

back第6頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五尾吹氣的使用

尾吹氣是從色譜柱出口直接進(jìn)入檢測器的一路氣體，又叫補(bǔ)充氣或輔助氣。填充柱不用尾吹氣，而毛細(xì)管大多采用尾吹氣。這是因?yàn)槊?xì)管柱內(nèi)載氣流量太低（常規(guī)為1~3ml/min），不能滿足檢測器的最佳操作條件（一般檢測器要求20ml/min的載氣流量）。在色譜柱后增加一路載氣直接進(jìn)入檢測器，就可保證檢測器在高靈敏度狀態(tài)下工作。尾吹氣的另一個(gè)重要作用是消除檢測器的死體積的柱外效應(yīng)。經(jīng)分離的化合物流出色譜柱后，可能由于管道體積的增大而出現(xiàn)體積膨脹，導(dǎo)致流速緩慢，從而引起譜帶展寬。加入尾吹氣后就消除了這一現(xiàn)象。

尾吹氣流量究竟多少合適呢？這要看所用檢測器和色譜柱的尺寸而定。比如，用0.53mm大口徑柱時(shí)，柱內(nèi)流量可達(dá)15ml/min，這對(duì)微型TCD和單絲TCD來說已經(jīng)夠大了，就沒有必要再加尾吹氣了。而對(duì)于FID、NPD、FPD則需要至少10ml/min的尾吹氣的流量，對(duì)于ECD就需要20ml/min的尾吹氣（ECD一般需要載氣總流量大于25ml/min）。使用常規(guī)或微徑柱時(shí)，尾吹氣流量應(yīng)相應(yīng)加大。經(jīng)驗(yàn)參考值為：FID、NPD、FPD需要柱內(nèi)載氣和尾吹氣的流量之和為30ml/min左右，ECD則需要40~60ml/min。當(dāng)需要在最高靈敏度狀態(tài)下工作時(shí)，應(yīng)針對(duì)具體樣品優(yōu)化尾吹氣流量以及其他氣體流量。一般情況下尾吹氣所用氣體類型應(yīng)與載氣相同。

第7頁，共9頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)35分，星期五TCD使用注意事項(xiàng)

1.確保熱絲不被燒斷！在檢測器通電之前，一定要確保載氣已經(jīng)通過了檢測器，否則，熱絲可能被燒斷，致使檢測器報(bào)廢！同時(shí)，關(guān)機(jī)時(shí)一定要先關(guān)檢測器電源，然后關(guān)載氣。任何時(shí)候進(jìn)行有可能切斷通過TCD載氣流量的操作，都要關(guān)閉檢測器電源。這是TCD操作必須遵循的規(guī)則！

2.載氣中含有氧氣時(shí)，會(huì)使熱絲壽命縮短，所以有TCD時(shí)載氣必須徹底除氧。而且不要使用聚四氟乙烯作載氣輸送管，因?yàn)樗鼤?huì)滲透氧氣。

3.載氣種類對(duì)