單元二氣相色譜檢測器

單元二氣相色譜檢測器第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

1.檢測器的作用：檢測組分的存在，并將組分的量定量地轉(zhuǎn)換為電信號，加以放大。

氣相色譜檢測器

RRRRttFFhhAA2.檢測器的分類及性能指標積分型、微分型通用型、選擇型濃度型、質(zhì)量速率型第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四2.檢測器的分類及性能指標靈敏度氣相色譜儀器檢測器

敏感度線性范圍、通用性、穩(wěn)定性……第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

氣相色譜檢測器熱導檢測器氫火焰離子化檢測器電子俘獲檢測器火焰光度檢測器氮磷檢測器第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四熱導檢測器ThermalConductivityDetectorTCD第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四TCD第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)熱絲第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四原理熱導檢測器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導系數(shù)來設(shè)計的。當恒定的電流與載氣通過熱絲時，電壓輸出為零。當載氣攜帶試樣組分進入測量池時，由于被測組分與載氣的熱導系數(shù)不同，使參比池和測量池中熱絲的溫度發(fā)生差異。溫度變化導致熱絲的電阻有差異。電阻的差異導致電橋有信號輸出（電壓）。第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

輸出信號計算公式幾何因子電學因子熱導因子第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四影響熱導檢測器性能的因素幾何因子G越小，E越大，響應越大檢測器結(jié)構(gòu)設(shè)計對性能有很大的影響，還需考慮死體積的影響。池腔半徑熱絲長度熱絲半徑第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四電學因子熱絲溫度系數(shù)α越大，信號越大。橋電流越大，信號越大，E與I3成正比關(guān)系。橋流的選擇要根據(jù)載氣的性質(zhì)與熱絲的材料熱絲阻值越大（0℃），檢測器越靈敏。第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四氣體的熱導系數(shù)氣體種類熱導系數(shù)

0℃100℃空氣2.173.14氫氣17.4122.4氦氣14.5717.41氧氣2.473.18氮氣2.433.14甲烷3.014.56苯0.921.84甲醇1.422.30二氧化碳1.472.22第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四熱導因子

載氣與試樣的熱導系數(shù)相差越大，靈敏度越高。一般物質(zhì)的熱導系數(shù)都比較小，故選用熱導系數(shù)大的氫氣（氦氣）做載氣，此時靈敏度高。選用氮氣做載氣，靈敏度低，有時還會出現(xiàn)倒峰和W峰。

第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四應用舉例第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四氫火焰離子化檢測器FlameIonizationDetectorFID第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四FID第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四原理第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場作用下定向運動形成離子流，然后進行放大和記錄。氫焰檢測器的離子化作用機理：（發(fā)生在內(nèi)層火焰中）

（發(fā)生在中層火焰中）第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四影響檢測器性能的因素離子化效率與火焰溫度、穩(wěn)定性等直接相關(guān)收集效率與極化極和收集極的形狀結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)與極化電壓密切相關(guān)第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四FID操作條件的選擇氣體流量載氣流量：根據(jù)色譜柱條件選取氫氣流量：用氮氣作載氣時，氫氣與氮氣的流量之比為1:1-1:1.5，此時不僅靈敏度高，且穩(wěn)定性好?？諝饬髁浚阂话?，氫氣與空氣流量之比為1:10。氣體純度：要求高，對基線影響很大極化電壓：±250V左右使用溫度：大于80℃第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四FID的響應特性選擇性檢測器：對大多數(shù)有機物有響應，對無機物無響應，對含硫、鹵素、氧、氮、磷的有機物響應很小。質(zhì)量型檢測器靈敏度高，一般比熱導檢測器高幾個數(shù)量級，能檢測ppb級物質(zhì)，適合于痕量分析。線性范圍寬，在107以上。結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四應用舉例工作環(huán)境分析實例第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四電子俘獲檢測器electroncapturedetectorECD第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四原理載氣電離：，生成基流。電負性的組分俘獲電子：負離子與載氣電離產(chǎn)生的正離子復合：由于被測組分俘獲電子，使基流降低，產(chǎn)生負信號，形成倒峰。組分濃度越高，倒峰越大。

第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四ECD的工作參數(shù)放射源：63Ni或3H電子收集載氣的影響溫度的影響第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四ECD的響應特性

ECD是高選擇性檢測器，對含電負性原子或基團的化合物有高的響應。如鹵素化合物、含氧、磷、硫的有機化合物和甾族化合物、金屬有機化合物及螯合物等。靈敏度高，可檢測ppt級電負性物質(zhì)。適合于痕量分析。線性范圍較窄，一般為103。第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四應用舉例ECD檢測器頂空分析法水中丙烯酰胺的測定GB11936-89第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四火焰光度檢測器FlamePhotometricDetectorFPD第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四原理含硫試樣在富氫火焰下燃燒，發(fā)生下述反應：第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四S原子在適當溫度下生成激發(fā)態(tài)S*2，當其躍遷回基態(tài)時，發(fā)射出350-430nm的特征光譜。含磷試樣以HPO*形式發(fā)射526nm的特征光譜。這些光經(jīng)濾光片照射在光電倍增管上，產(chǎn)生光電流，經(jīng)放大后信號由記錄儀記錄下來。第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四檢測器操作條件的選擇載氣：用氦氣較好，氮氣的靈敏度較低。對純度要求與氫焰檢測器相當，要求富氫火焰，溫度：要求高于柱溫，通常高50℃。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四響應特性選擇性好，對含磷或含硫的化合物有很高的靈敏度，對烴類及其它化合物的響應值很小。

第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四應用舉例第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四氮磷檢測器NitrogenPhosphorusDetector簡稱NPD亦稱為火焰熱離子檢測器（FTD），熱離子離子化檢測器(TID)第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)銣珠第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四原理通過電流加熱銣珠，銣珠周圍的氫分子分解成活性氫原子，進一步與氧分子反應生成高化學活性邊界層。含氮和含磷的組分在此分解，形成電負性碎片NO2，CN，PO2，PO等。獲取熱離子源表面的負電荷形成負電荷。Rb+，負電荷移動形成電流。第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四響應特性對含氮和含磷的化合物具有極高的響應對碳的選擇性達104結(jié)構(gòu)簡單，操作方便有多種工作方式第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四應用舉例農(nóng)藥第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四一、檢測器的主要性能指標

常用靈敏度、敏感度、線性范圍等性能指標來描述一個優(yōu)良的檢測器應具以下幾個性能指標：靈敏度高，檢出限低，死體積小，響應迅速，線性范圍寬，穩(wěn)定性好。通用性檢測器要求適用范圍廣；選擇性檢測器要求選擇性好。第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四1．靈敏度

對于濃度型檢測器，ΔR取mV，ΔQ取mg·mL-1，靈敏度S的單位是mV·mL·mg-1;

對于質(zhì)量型檢測器，ΔQ取g·s-1,則靈敏度S的單位為mV·s·g-1。單位濃度或質(zhì)量的組分通過檢測器時所產(chǎn)生的響應信號R的大小叫靈敏度。響應信號的變化量通過檢測器待測物濃度或質(zhì)量的變化量S越大，檢測器越靈敏第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四式中：S一靈敏度（mV·mL·mg-1或

mV·mL·mL-1）

C1一記錄儀靈敏度（mV·cm-1）

A一色譜峰面積（cm2）

Fco一載氣流速（mL·min-1）

m一進入檢測器的樣品量（mg）

C2一記錄紙移動速度（cm·min-1）。

對于濃度型的檢測器，靈敏度的定義為：1mL載氣中含有1mg或1mL樣品時，檢測器輸出的毫伏數(shù)。即：第45頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四式中：S一靈敏度（mV·s·g-1）

m一進入檢測器的樣品量（g）。

質(zhì)量型檢測器的定義為：1s內(nèi)有1g樣品進入檢測器時產(chǎn)生的毫伏數(shù)，即：第46頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四2．敏感度

當檢測器輸出信號放大時，電子線路中固有的噪聲同時也被放大，使基線波動，如圖所示。取基線起伏的平均值為噪聲的平均值，用符號RN表示。由于噪聲會影響測量試樣色譜峰的辨認，所以在評價檢測器的質(zhì)量時提出了敏感度這一指標第47頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

敏感度——某組分產(chǎn)生的響應信號為二倍于噪聲信號時，單位時間（單位：S）或單位體積（單位：mL）通過檢測器的量。敏感度D表示為

D=2RN/S

D越小，檢測器越敏感，檢測器的檢測能力越強，所需樣品量越少，色譜峰恰好等于二倍噪聲時，所需的進樣量為檢出限第48頁，共50頁，2023年，2月20日，星期四

3．線性范圍

檢測器的線性范圍——在檢測器呈線性時最大和最小進樣量之比，或叫最大允許進樣量（濃度）與最小檢測量（濃度）之比。線性范圍越大，定量范圍越寬，不