火焰光度检测器

1、文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持火焰光度检测器节选自气相色谱检测方法(第二版)作者:吴烈钧第一节引言火焰光度检测器(flame photometric detector,FPD)是利用富氢火焰使含硫，磷杂原子的有机物分解，形成激发态分子，当它们回到基态时，发射出一定波长的光。此光强度与被侧组分量成正比。所以它是以物质与光的相互关系为机理的检侧方法，属光度法。因它是分子激发后发射光，故它是光度法中的分子发射检测器。1966年Brody和Chancy首次提出气相色谱 FPD ,称通用型FPD。它有易灭火等缺点。以后在气体的流路形式方面又作了改进。这些均属单火焰FPD (

2、single flame photometric detector,简称SFPD )。为了克服SFPD的缺点，出现了双火焰光度检侧器(dual - flame photometric detector ;简称DFPD)。近年又出现了脉冲火焰光度检侧器 (pulsed-flame photometric detector ; PFPD ),使灵敏度和选择性均较SFPD, DFPD有很大提高，还扩大了检侧元素的范圈。FPD是一种高灵敏度和高选择性的检测器，其主要特征是对硫为非线性响应，它是六个最常用的气相色谱检测器之一、主要用于含硫、磷化合物，特别是硫化物的痕量检测。近年也用于有机金属化合物或其他

3、杂原子化合物的痕量检测。高，电击高，电击仪器专场展示：气相色谱顶空进样器关键词：检测器FPD火焰光度收藏分享评分我在故我思技术人资料加为好友给他留言IE!帖子合集我在故我思技术人资料加为好友给他留言IE!帖子合集沙发只看作者 回复于：2006-11-8 20:33:00复本贴复主题口编辑3举报/管理复本贴复主题口编辑3举报/管理第二节工作原理和响应机理一、工作原理图6-1为FPD系统示意图。它主要由二部分组成：火焰发光和光、电信号系统。火焰发光部分由燃烧器(4)和发光室(2)组成，各气体流路和喷嘴等构成燃烧器，又称燃烧头。通用型喷嘴由内孔和环形的外孔组成。气相色谱柱流出物和空气混合后进入中心孔

4、，过量氢从四周环形孔流出。这就形成了一个较大的扩散富氢火焰、烧类和硫、磷确化合物在火焰中分解，并产生复杂的化学反应，发出特征光。硫、磷在火焰上部扩散富文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持氢焰中发光，爆类主要在火焰底部的富氧焰中发光，故在火焰底部加一不透明的遮光罩璃或石英管氢焰中发光，爆类主要在火焰底部的富氧焰中发光，故在火焰底部加一不透明的遮光罩璃或石英管（i）,以降低检测器的响应时间常数。（3）挡住爆类光，可提高FPD的选择性。为了减小发光室的体积，可在喷嘴上方安一玻右为光、电信号部分，为了避免发光中产生的大量水蒸气，燃烧产物和高温对光、电系统的影响，用石英窗 （5）

5、和散支ft片（6）将发光室和光电系统隔开。因 FPD不是将所有的光变成电信号，而是用滤光片（7）选择硫、磷特征光。图6-2为硫、磷和碳的相对光谱响应曲线，当硫化物进入火焰，,形成激发态的S2*分子，此分子回到基态发射出波长为320480nm的光，其最大发射波长为 394nm。当磷化物进入火焰，形成激发态的HPO*分子，它回到基态发射出波长为480580nm的光，最大彼长为526nm。爆类进入火焰，产生 CH、C2等基团的发射光，波长为 390520nm。光电倍增管（PMT）对上述广大范围的光均可接收。为了仪接收S和P的特征光。用394nm的硫滤光片，它可使 394nm附近的光透过，而爆类光被滤

6、去。滤光片通带窄，有利于提高选择性：通常通带约10nm。同样，对磷，可用526nm滤光片，使磷的最大发射光透过，而滤去其他本底发射，从而达到选择性检测之目的。光电倍增管（8）不仅可使光照射到光电明极上产生电子，而且有多个（如11个）倍增电极。使光电子倍增 105108倍。从而使微弱的光信号变成较大的电流信号。图 6-3为电倍增管工作原理示意图。它用负高压电源供电。光电阴极电位最低，各倍增电极电位依次升高，相邻电极间电位差为50100V。阳极电位高，为零电位，接微电流放大器至记录器记录。匕iKf zhwaisw技术财富零号零一QJ 为好友L 给他留言I引帖子合集板凳只看作者回复于：2006-11

7、-8 20:35:00，回复本贴复主题/ 编辑J举报/管理茄t发点应用方面的匕我在故我田jf我在故我思L给他留言回帖子合集L给他留言回帖子合集3# 只看作者 回复于：2006-11-8 20:36:00回复本贴复主题；编辑口举报炉t理茄文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持图6-2瑜、磷、碳啊和对比谱响应曲战图6-3光电倍噌管工作原理示意图FPD对硫，其峰高响应与进入火焰中硫化物量的平方成正比；对磷，其峰高响应与进入火焰中磷化物量成正比。有的仪器FPD中还有FID收集极，可同时得到 FID信号。L绐他留言目帖子合集L绐他留言目帖子合集.硫的响应机理文档来源为：从网络收集整

8、理,word版本可编辑.欢迎下载支持当硫化物进入氢过最的扩散-空气焰中，发生以下几步反应。(1)硫化物分解还原硫化物-H2s(6-1) (2)形成S2通过以下10个快速平衡反应，H2S形成S2 :+i-SH”科H 十上 S+= H十日P办SH+SH MHe5+JH -二口 + SHg 卜SO：+ H=OH+SO(6-7St)+HGH +号PYTSD+H49 0； + H-UH+U15 】孙。+ He OH十H(3)形成激发态S2*在火焰上部外层 S2形成激发态S2*,但其机理日前尚未明确。总之，低温有利于形成S2*。有的研究者认为 S小S2*跃迁的能里来自原子氢的复合:H+H+ S2 S2*

9、+H2(6-12)另一观点认为此过程是两或三原不复合的结果：S(3P) + S(3P) + S(3P) 7S2*(6-13)S(3P) + S(3P) +Y -S2* +Y(6-14)式中：Y为第三原子(或分子(4)回到基态S2*的寿命约为10-7S ,它回到荃态发出蓝到紫外区的光谱，即为FPD输出信号:S2*- S2 +hv(6-15)其他激发态的硫基团，如 SO*、SH*和SO2*也发射出上波长的光。.磷的响应机理 磷的响应机理较硫简单，也是在富氢焰中首先分解，然后通过以下反应形成激发态HPO*基团：P工十(ti 16 i ph-oei PD- h(e-iriH 4 PO+Y =川)+Y(

10、C 1g)H + PO-HPOEl制式中Y为第三原子，HPO*回到基态发出绿色特征光。I我在故我思5# 只看作者 回复于：2006-11-8 20:40:00I我在故我思5# 只看作者 回复于：2006-11-8 20:40:00第三节FPD的结构文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持FPD的光、电转换系统近年变化不大。通常按光信号通道的数量，FPD可分成两种：单通道与双通道或多通道，即对 FPD火焰中发出的光信号，可如通常FPD 一样取出种波长的光；也可以用两个光电接收装截、放在火焰的两个方向，同时取出两种如 S和P)信号以及FID的信号等。采用双通道或多通道，可以一次

11、进样分析。FPD的火焰发光是该检测器的核心、它与检测器的性能密切相关。按火焰发光部分的结构，FPD又可分成三种：单火焰型(SFPD),双火焰型(DFPD)和脉冲火焰型(PFPD)。一、单火焰型通用型FPD的结构和响应特征如前所述。但它有四个缺点：(1)易灭火 进样体积要小于凡微升。若进样量稍大。则因瞬甸缺氧而使火焰熄灭。(2)易淬灭被测组分单独流出时，能在火焰中正常响应，但当有大量煌类与被测组分同时进入火焰时，被测组分的响应值严重下降，甚至无响应。(3)硫的响应值与进入火焰的硫原子流速经常偏离平方关系。(4)响应值与分子结构有关化合物的分子结构不同，在 FPD上的响应值有很大差别。Burget

12、t等为了克服易灭火的缺点，将氢和空气入口互换图6-4,即样品先与氢气混合在空气环境中燃烧；称反型，这时，进样量达到101n也不灭火，但却带来了煌类发光的干扰。因为进入的煌不能在火焰底部与氧接触，直到火焰上部才能与扩散层中的氧接触，燃烧发光。当然在火焰底部加一遮光罩也意义不大。此形式灵敏度偏低，且后三缺点仍存在。E 6 I srro的几通/K M hE-J-b K宜用日本导津GC-17A的FPD是将空气直接引入火焰中心孔，载气何氢气混合后在外层燃烧，称改进型，见图 6-4c。此结构进样量大也不会引起瞬间缺氧而火焰熄灭。另外，它还保才#了 Brody燃烧器富氢扩散火焰的特色，使爆类在火焰下部。而

13、P、S在上部发光，灵敏度高。但通用型 FPD的后三缺点依然存在。Last edit by hotdoglet一jf我在故我思技术财富给他留言三帖子合集6# 只看作者 回复于：2006-11-8 20:43:00回复本贴6b复主题编辑口举报户管理ipP二、双火焰型为了克服通用型FPD的四个缺点。Patterson等首次提出了 DFPD。不久。孙传经等也作了报道图6-4(d)。DFPD有上下两个串联的富氢火焰，载气和空气1混合后，再与第一个火焰喷嘴上过量的氢结合，形成下火焰(火力I1)。剩余的氢在空气2助燃下，形成上火焰伙力I2),它位于下火焰气流之后，两者相距约17mm。点火时，先点着上火焰，然

14、后温和地自动点燃下火焰,下火焰的目的是将柱流出的各组分，分解成比较简单的燃烧产物。实验表明：测S、P化合物时，在上、下火焰之间已有 S2和HPO发光。这表明组分在下火焰中已基本完全分解。上火焰的目的是再次燃烧由下火焰来的然烧产物，使S2和HPO再发文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持光.下火焰SFPD 一样。其发光条件受溶剂等干扰较大，而上火焰的发光条件教稳定，其光通过石英窗送至光电倍增管接收，即为信号。当出溶剂峰时，下火焰可能瞬间熄灭，但上火焰因内有燃料，外有空气，仍是燃烧状态。溶剂过后，下火焰会自动点燃。DFPD进样可大至60（n,而不灭火。另外，因为上火焰的发光条

15、件较稳定，故它不仅避免了淬灭作用，还使磷的响应值仅与磷原子流速成正比，硫的响应值仅与硫原子流速平方成正比。而与化合物的分子结构无关。缺点是灵敏度稍低于SFPD 。三、脉冲火焰型文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持光.下火焰SFPD 一样。其发光条件受溶剂等干扰较大，而上火焰的发光条件教稳定，其光通过石英窗送至光电倍增管接收，即为信号。当出溶剂峰时，下火焰可能瞬间熄灭，但上火焰因内有燃料，外有空气，仍是燃烧状态。溶剂过后，下火焰会自动点燃。DFPD进样可大至60（n,而不灭火。另外，因为上火焰的发光条件较稳定，故它不仅避免了淬灭作用，还使磷的响应值仅与磷原子流速成正比，硫

16、的响应值仅与硫原子流速平方成正比。而与化合物的分子结构无关。缺点是灵敏度稍低于SFPD 。三、脉冲火焰型为了进一步提高FPD的灵敏度和选择性，近年 Amirav等发明PFPD ,见图6-5。它的特点是用了脉冲火焰，即断续燃烧的火焰。上部为点火室，下部燃烧室内有23mm区径的普通石英管（1）作燃烧管，它耐高温且透光性好，热丝点火器通直流电，使一直处于灼热状态，但无火焰、当载气在中心管与富氧/空气混合气（2）预混后，进入石英燃烧管内，与从外层旁路通入的富空气/氢气混合气（3） 一起进入点火室，即被点燃，接着自动引燃燃烧管中心之混合气，使被测组分再富氢/空气中燃烧、发光。燃烧后由于瞬间缺氧,火焰即熄

17、灭。连续的气流继续进入燃烧室，排掉燃烧产物，重复上过程进行第二次点火。如此反复进行，一秒钟断续燃烧35次,即脉冲火焰频率为 35Hz 。用蓝宝石（4）将燃烧室与光学检测系统分开，光信号通过光导管（5）、滤光片（6）后，被光电倍增管（7）接收，产生信号。脉冲火焰使PFPD产生了许多优异性能：1.不灭火，有自净作用，故长期稳定性好；2,进样量可大于100uL ,不分流进样，且氯代溶剂的腐蚀小；3.气体用量小，可做成体积小重量轻的便携式仪器；4.灵敏度比通常FPD高100倍，它可用时域将发射光分开，进一步提高选择性，它可大幅度减小淬灭。它的响应值与化合物的分子结构无关，且可作硫、磷以外的多元素选择性检测。0”J0”JI-仃生h3-富堂已露1一农宝行；m 吐身青二工一法用用：f我在故我思技术技术财富Q个人资料加为好友7# 只看作者 回复于：2006-11-8 20:45:00I复本贴 t复主题.一编辑卬举报,管理Sb文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持以下是上述的PDF文档。还有一张原理图。白火焰光度检测器(FPD