單元二氣相色譜檢測器

單元二氣相色譜檢測器第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

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(hào)，加以放大。

氣相色譜檢測器

RRRRttFFhhAA2.檢測器的分類及性能指標(biāo)積分型、微分型通用型、選擇型濃度型、質(zhì)量速率型第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2.檢測器的分類及性能指標(biāo)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……第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

氣相色譜檢測器熱導(dǎo)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四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五熱導(dǎo)檢測器ThermalConductivityDetectorTCD第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五TCD第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)熱絲第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五原理熱導(dǎo)檢測器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)來設(shè)計(jì)的。當(dāng)恒定的電流與載氣通過熱絲時(shí)，電壓輸出為零。當(dāng)載氣攜帶試樣組分進(jìn)入測量池時(shí)，由于被測組分與載氣的熱導(dǎo)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(dǎo)致熱絲的電阻有差異。電阻的差異導(dǎo)致電橋有信號(hào)輸出（電壓）。第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

輸出信號(hào)計(jì)算公式幾何因子電學(xué)因子熱導(dǎo)因子第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五影響熱導(dǎo)檢測器性能的因素幾何因子G越小，E越大，響應(yīng)越大檢測器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)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十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五電學(xué)因子熱絲溫度系數(shù)α越大，信號(hào)越大。橋電流越大，信號(hào)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。第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五氣體的熱導(dǎo)系數(shù)氣體種類熱導(dǎo)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?dú)?.433.14甲烷3.014.56苯0.921.84甲醇1.422.30二氧化碳1.472.22第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五熱導(dǎo)因子

載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差越大，靈敏度越高。一般物質(zhì)的熱導(dǎo)系數(shù)都比較小，故選用熱導(dǎo)系數(shù)大的氫氣（氦氣）做載氣，此時(shí)靈敏度高。選用氮?dú)庾鲚d氣，靈敏度低，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)倒峰和W峰。

第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用舉例第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五氫火焰離子化檢測器FlameIonizationDetectorFID第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五FID第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五原理第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五蒸氣分子受激發(fā)后被離子化，在電場作用下定向運(yùn)動(dòng)形成離子流，然后進(jìn)行放大和記錄。氫焰檢測器的離子化作用機(jī)理：（發(fā)生在內(nèi)層火焰中）

（發(fā)生在中層火焰中）第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五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)第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五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?dú)庾鬏d氣時(shí)，氫氣與氮?dú)獾牧髁恐葹?:1-1:1.5，此時(shí)不僅靈敏度高，且穩(wěn)定性好。空氣流量：一般，氫氣與空氣流量之比為1:10。氣體純度：要求高，對(duì)基線影響很大極化電壓：±250V左右使用溫度：大于80℃第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五FID的響應(yīng)特性選擇性檢測器：對(duì)大多數(shù)有機(jī)物有響應(yīng)，對(duì)無機(jī)物無響應(yīng)，對(duì)含硫、鹵素、氧、氮、磷的有機(jī)物響應(yīng)很小。質(zhì)量型檢測器靈敏度高，一般比熱導(dǎo)檢測器高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，能檢測ppb級(jí)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(jià)格低廉。第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用舉例工作環(huán)境分析實(shí)例第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五電子俘獲檢測器electroncapturedetectorECD第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五原理載氣電離：，生成基流。電負(fù)性的組分俘獲電子：負(fù)離子與載氣電離產(chǎn)生的正離子復(fù)合：由于被測組分俘獲電子，使基流降低，產(chǎn)生負(fù)信號(hào)，形成倒峰。組分濃度越高，倒峰越大。

第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五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二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五ECD的響應(yīng)特性

ECD是高選擇性檢測器，對(duì)含電負(fù)性原子或基團(tuán)的化合物有高的響應(yīng)。如鹵素化合物、含氧、磷、硫的有機(jī)化合物和甾族化合物、金屬有機(jī)化合物及螯合物等。靈敏度高，可檢測ppt級(jí)電負(fù)性物質(zhì)。適合于痕量分析。線性范圍較窄，一般為103。第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用舉例ECD檢測器頂空分析法水中丙烯酰胺的測定GB11936-89第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五火焰光度檢測器FlamePhotometricDetectorFPD第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五原理含硫試樣在富氫火焰下燃燒，發(fā)生下述反應(yīng)：第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五S原子在適當(dāng)溫度下生成激發(fā)態(tài)S*2，當(dāng)其躍遷回基態(tài)時(shí)，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(hào)由記錄儀記錄下來。第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五檢測器操作條件的選擇載氣：用氦氣較好，氮?dú)獾撵`敏度較低。對(duì)純度要求與氫焰檢測器相當(dāng)，要求富氫火焰，溫度：要求高于柱溫，通常高50℃。第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五響應(yīng)特性選擇性好，對(duì)含磷或含硫的化合物有很高的靈敏度，對(duì)烴類及其它化合物的響應(yīng)值很小。

第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用舉例第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五氮磷檢測器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)第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)銣珠第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五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(jìn)一步與氧分子反應(yīng)生成高化學(xué)活性邊界層。含氮和含磷的組分在此分解，形成電負(fù)性碎片NO2，CN，PO2，PO等。獲取熱離子源表面的負(fù)電荷形成負(fù)電荷。Rb+，負(fù)電荷移動(dòng)形成電流。第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五響應(yīng)特性對(duì)含氮和含磷的化合物具有極高的響應(yīng)對(duì)碳的選擇性達(dá)104結(jié)構(gòu)簡單，操作方便有多種工作方式第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)用舉例農(nóng)藥第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五一、檢測器的主要性能指標(biāo)

常用靈敏度、敏感度、線性范圍等性能指標(biāo)來描述一個(gè)優(yōu)良的檢測器應(yīng)具以下幾個(gè)性能指標(biāo)：靈敏度高，檢出限低，死體積小，響應(yīng)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。第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五1．靈敏度

對(duì)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(duì)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(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)R的大小叫靈敏度。響應(yīng)信號(hào)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，檢測器越靈敏第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五式中：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(jìn)入檢測器的樣品量（mg）

C2一記錄紙移動(dòng)速度（cm·min-1）。

對(duì)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(shí)，檢測器輸出的毫伏數(shù)。即：第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五式中：S一靈敏度（mV·s·g-1）

m一進(jìn)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(jìn)入檢測器時(shí)產(chǎn)生的毫伏數(shù)，即：第四十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2．敏感度

當(dāng)檢測器輸出信號(hào)放大時(shí)，電子線路中固有的噪聲同時(shí)也被放大，使基線波動(dòng)，如圖所示。取基線起伏的平均值為噪聲的平均值，用符號(hào)RN表示。由于噪聲會(huì)影響測量試樣色譜峰的辨認(rèn)，所以在評(píng)價(jià)檢測器的質(zhì)量時(shí)提出了敏感度這一指標(biāo)第四十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

敏感度——某組分產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)為二倍于噪聲信號(hào)時(shí)，單位時(shí)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(qiáng)，所需樣品量越少，色譜峰恰好等于二倍噪聲時(shí)，所需的進(jìn)樣量為檢出限第四十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

3．線性范圍

檢測器的線性范圍——在檢測器呈線性時(shí)最大和最小進(jìn)樣量之比，或叫最大允許進(jìn)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，不同