气相色谱检测器

1、2022-3-18第第二二章章气相色谱分析法气相色谱分析法一、检测器特性一、检测器特性specific property of detectorspecific property of detector二、热导检测器二、热导检测器TCDTCDthermal conductivity detector三、氢火焰离子化检测器三、氢火焰离子化检测器flame ionization detector, FID四、电子捕获检测器四、电子捕获检测器electron capture detector, ECD五、其他检测器五、其他检测器other detector第三节第三节 气相色谱检测器气相色谱检测器g

2、as chromatographic analysis, GCdetector of gas chromatograph2022-3-18一、检测器特性一、检测器特性1.检测器类型浓度型检测器： 测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测 信号值与组分的浓度成正比（热导检测器).质量型检测器： 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比(氢火焰离子化检测器） 。广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应(电子俘获检测器)。2022-3-182.2.检测器性能评价指标检测器性能评价指标 响应值（或灵敏度

3、）响应值（或灵敏度）S ： 表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。2022-3-183.3.最低检测限（最小检测量）最低检测限（最小检测量） 噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。噪声水平决定着能被检测到的浓度（或质量）。 如果要把信号从本底噪声中识别出来，则组分的响应值就一如果要把信号从本底噪声中识别出来，则组分的响应值就一定要高于定要高于N。 检测器响应值为检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量），倍噪声水平时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。或该物质的最小检测量）

4、。2022-3-184.4.线性度与线性范围线性度与线性范围 检测器的线性度定义：检测器检测器的线性度定义：检测器响应值的对数值与试样量响应值的对数值与试样量对数值之间呈比例的状况对数值之间呈比例的状况。 检测器的线性范围定义：检测器在线性工作时，检测器的线性范围定义：检测器在线性工作时，被测物被测物质的最大浓度（或质量）与最低浓度（或质量）之比质的最大浓度（或质量）与最低浓度（或质量）之比。2022-3-18 平衡电桥。平衡电桥。 热敏电阻对不同的气体有不同的热导系数热敏电阻对不同的气体有不同的热导系数。钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：

5、 R参参=R测测 ; R1=R2 则：则： R参参R2=R测测R1 无电压信号输出；无电压信号输出； 记录仪走直线（记录仪走直线（基线基线）二、热导检测器二、热导检测器 thermal conductivity detector,TCD2022-3-18进样后进样后: 载气携带载气携带试样组分流过测量臂试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是而这时参考臂流过的仍是纯载气，使纯载气，使测量臂的温度改变测量臂的温度改变，引起，引起电阻的变化电阻的变化，测量臂和，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参参R测测 则：则： R参参R2R测测R1 这时电桥失去平衡，这

6、时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，两端存在着电位差，有电压信有电压信号输出。信号与组分浓度相关号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。变化的峰状图形。2022-3-18三、 氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器 flame ionization detector, FID1. 1. 特点特点 (1) 典型的典型的质量型检测器质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无机气体、水、四氯化碳等无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应灵敏度低或不响应

7、; (4) 氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点响应迅速等特点; (5) 比热导检测器的灵敏度高比热导检测器的灵敏度高出近出近3个数量级，检测下限个数量级，检测下限可达可达10-12gg-1。 对于沸点范围较宽的试样，宜采用对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温程序升温。2022-3-182. 2. 测器原理测器原理 (1) 在发射极和收集极之间在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（加有一定的直流电压（100300V）构成构成一个外加电场一个外加电场。 (2) 氢焰检测器氢焰检测器需要用三种需要用三种气体气体： N2 ：载气携

8、带试样组分； H2 ：为燃气； 空气：助燃气。 使用时需要使用时需要调整三者的比例关调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳系，检测器灵敏度达到最佳。2022-3-18当含有机物当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷出的载气由喷嘴喷出进入进入火焰时，在火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基层发生裂解反应产生自由基 ： CnHm CH产生的自由基在产生的自由基在D层火焰中层火焰中与外面扩散进与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生反应来的激发态原子氧或分子氧发生反应： CH + O CHO+ + e生成的正离子生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子与火焰中大量水分子碰撞而碰撞而发生分子离子反应发生分

9、子离子反应： CHO+ + H2O H3O+ + COA A区：预热区区：预热区B B层：点燃火焰层：点燃火焰C C层：热裂解区：层：热裂解区：温度最高温度最高D D层：反应区层：反应区2022-3-18化学化学电离产生的正离子电离产生的正离子和电子在外加恒定和电子在外加恒定直流电场的作用下直流电场的作用下分别向两极分别向两极定向定向运动而产运动而产生微电流生微电流（约（约10-610-14A）；）； 在一定范围内，微电流的大小在一定范围内，微电流的大小与进入离与进入离子室的被测组分质量成正比子室的被测组分质量成正比，所以，所以氢焰检测氢焰检测器是质量型检测器。器是质量型检测器。 组分在氢焰中

10、的电离效率很低，大约五组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。十万分之一的碳原子被电离。离子电流信号输出到记录仪，得到离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线与组分质量成正比的色谱流出曲线A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区2022-3-18四、电子捕获检测器四、电子捕获检测器 electron capture detector, ECD高选择性检测器，高选择性检测器，仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度, ,检测下限检测下限1010-14 -14

11、g /mLg /mL，对大多数烃类没有响应对大多数烃类没有响应。较多应用于农副产品较多应用于农副产品、食品及环境中农药、食品及环境中农药残留量的测定。残留量的测定。2022-3-18五、其他检测器五、其他检测器 other detector1.1.火焰光度检测器火焰光度检测器( (flame photometric detector,FPDflame photometric detector,FPD) ) 化合物中硫、磷在富氢火焰中被还原，激发后，辐射出400、550 nm 左右的光谱，可被检测； 该检测器是对含硫、磷化合物的高选择性检测器；2.2.热离子检测器热离子检测器( (thermionic