单元二气相色谱检测器

单元二气相色谱检测器第1页，共50页，2023年，2月20日，星期四

1.检测器的作用：检测组分的存在，并将组分的量定量地转换为电信号，加以放大。

气相色谱检测器

RRRRttFFhhAA2.检测器的分类及性能指标积分型、微分型通用型、选择型浓度型、质量速率型第2页，共50页，2023年，2月20日，星期四2.检测器的分类及性能指标灵敏度气相色谱仪器检测器

敏感度线性范围、通用性、稳定性……第3页，共50页，2023年，2月20日，星期四

气相色谱检测器热导检测器氢火焰离子化检测器电子俘获检测器火焰光度检测器氮磷检测器第4页，共50页，2023年，2月20日，星期四热导检测器ThermalConductivityDetectorTCD第5页，共50页，2023年，2月20日，星期四TCD第6页，共50页，2023年，2月20日，星期四结构热丝第7页，共50页，2023年，2月20日，星期四第8页，共50页，2023年，2月20日，星期四原理热导检测器是基于不同的物质具有不同的热导系数来设计的。当恒定的电流与载气通过热丝时，电压输出为零。当载气携带试样组分进入测量池时，由于被测组分与载气的热导系数不同，使参比池和测量池中热丝的温度发生差异。温度变化导致热丝的电阻有差异。电阻的差异导致电桥有信号输出（电压）。第9页，共50页，2023年，2月20日，星期四

输出信号计算公式几何因子电学因子热导因子第10页，共50页，2023年，2月20日，星期四影响热导检测器性能的因素几何因子G越小，E越大，响应越大检测器结构设计对性能有很大的影响，还需考虑死体积的影响。池腔半径热丝长度热丝半径第11页，共50页，2023年，2月20日，星期四电学因子热丝温度系数α越大，信号越大。桥电流越大，信号越大，E与I3成正比关系。桥流的选择要根据载气的性质与热丝的材料热丝阻值越大（0℃），检测器越灵敏。第12页，共50页，2023年，2月20日，星期四气体的热导系数气体种类热导系数

0℃100℃空气2.173.14氢气17.4122.4氦气14.5717.41氧气2.473.18氮气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页，共50页，2023年，2月20日，星期四热导因子

载气与试样的热导系数相差越大，灵敏度越高。一般物质的热导系数都比较小，故选用热导系数大的氢气（氦气）做载气，此时灵敏度高。选用氮气做载气，灵敏度低，有时还会出现倒峰和W峰。

第14页，共50页，2023年，2月20日，星期四应用举例第15页，共50页，2023年，2月20日，星期四氢火焰离子化检测器FlameIonizationDetectorFID第16页，共50页，2023年，2月20日，星期四结构第17页，共50页，2023年，2月20日，星期四FID第18页，共50页，2023年，2月20日，星期四原理第19页，共50页，2023年，2月20日，星期四蒸气分子受激发后被离子化，在电场作用下定向运动形成离子流，然后进行放大和记录。氢焰检测器的离子化作用机理：（发生在内层火焰中）

（发生在中层火焰中）第20页，共50页，2023年，2月20日，星期四影响检测器性能的因素离子化效率与火焰温度、稳定性等直接相关收集效率与极化极和收集极的形状结构等密切相关与极化电压密切相关第21页，共50页，2023年，2月20日，星期四FID操作条件的选择气体流量载气流量：根据色谱柱条件选取氢气流量：用氮气作载气时，氢气与氮气的流量之比为1:1-1:1.5，此时不仅灵敏度高，且稳定性好。空气流量：一般，氢气与空气流量之比为1:10。气体纯度：要求高，对基线影响很大极化电压：±250V左右使用温度：大于80℃第22页，共50页，2023年，2月20日，星期四FID的响应特性选择性检测器：对大多数有机物有响应，对无机物无响应，对含硫、卤素、氧、氮、磷的有机物响应很小。质量型检测器灵敏度高，一般比热导检测器高几个数量级，能检测ppb级物质，适合于痕量分析。线性范围宽，在107以上。结构简单、价格低廉。第23页，共50页，2023年，2月20日，星期四应用举例工作环境分析实例第24页，共50页，2023年，2月20日，星期四电子俘获检测器electroncapturedetectorECD第25页，共50页，2023年，2月20日，星期四结构第26页，共50页，2023年，2月20日，星期四原理载气电离：，生成基流。电负性的组分俘获电子：负离子与载气电离产生的正离子复合：由于被测组分俘获电子，使基流降低，产生负信号，形成倒峰。组分浓度越高，倒峰越大。

第27页，共50页，2023年，2月20日，星期四ECD的工作参数放射源：63Ni或3H电子收集载气的影响温度的影响第28页，共50页，2023年，2月20日，星期四ECD的响应特性

ECD是高选择性检测器，对含电负性原子或基团的化合物有高的响应。如卤素化合物、含氧、磷、硫的有机化合物和甾族化合物、金属有机化合物及螯合物等。灵敏度高，可检测ppt级电负性物质。适合于痕量分析。线性范围较窄，一般为103。第29页，共50页，2023年，2月20日，星期四应用举例ECD检测器顶空分析法水中丙烯酰胺的测定GB11936-89第30页，共50页，2023年，2月20日，星期四火焰光度检测器FlamePhotometricDetectorFPD第31页，共50页，2023年，2月20日，星期四结构第32页，共50页，2023年，2月20日，星期四原理含硫试样在富氢火焰下燃烧，发生下述反应：第33页，共50页，2023年，2月20日，星期四S原子在适当温度下生成激发态S*2，当其跃迁回基态时，发射出350-430nm的特征光谱。含磷试样以HPO*形式发射526nm的特征光谱。这些光经滤光片照射在光电倍增管上，产生光电流，经放大后信号由记录仪记录下来。第34页，共50页，2023年，2月20日，星期四检测器操作条件的选择载气：用氦气较好，氮气的灵敏度较低。对纯度要求与氢焰检测器相当，要求富氢火焰，温度：要求高于柱温，通常高50℃。第35页，共50页，2023年，2月20日，星期四响应特性选择性好，对含磷或含硫的化合物有很高的灵敏度，对烃类及其它化合物的响应值很小。

第36页，共50页，2023年，2月20日，星期四应用举例第37页，共50页，2023年，2月20日，星期四氮磷检测器NitrogenPhosphorusDetector简称NPD亦称为火焰热离子检测器（FTD），热离子离子化检测器(TID)第38页，共50页，2023年，2月20日，星期四结构铷珠第39页，共50页，2023年，2月20日，星期四原理通过电流加热铷珠，铷珠周围的氢分子分解成活性氢原子，进一步与氧分子反应生成高化学活性边界层。含氮和含磷的组分在此分解，形成电负性碎片NO2，CN，PO2，PO等。获取热离子源表面的负电荷形成负电荷。Rb+，负电荷移动形成电流。第40页，共50页，2023年，2月20日，星期四响应特性对含氮和含磷的化合物具有极高的响应对碳的选择性达104结构简单，操作方便有多种工作方式第41页，共50页，2023年，2月20日，星期四应用举例农药第42页，共50页，2023年，2月20日，星期四一、检测器的主要性能指标

常用灵敏度、敏感度、线性范围等性能指标来描述一个优良的检测器应具以下几个性能指标：灵敏度高，检出限低，死体积小，响应迅速，线性范围宽，稳定性好。通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好。第43页，共50页，2023年，2月20日，星期四1．灵敏度

对于浓度型检测器，ΔR取mV，ΔQ取mg·mL-1，灵敏度S的单位是mV·mL·mg-1;

对于质量型检测器，ΔQ取g·s-1,则灵敏度S的单位为mV·s·g-1。单位浓度或质量的组分通过检测器时所产生的响应信号R的大小叫灵敏度。响应信号的变化量通过检测器待测物浓度或质量的变化量S越大，检测器越灵敏第44页，共50页，2023年，2月20日，星期四式中：S一灵敏度（mV·mL·mg-1或

mV·mL·mL-1）

C1一记录仪灵敏度（mV·cm-1）

A一色谱峰面积（cm2）

Fco一载气流速（mL·min-1）

m一进入检测器的样品量（mg）

C2一记录纸移动速度（cm·min-1）。

对于浓度型的检测器，灵敏度的定义为：1mL载气中含有1mg或1mL样品时，检测器输出的毫伏数。即：第45页，共50页，2023年，2月20日，星期四式中：S一灵敏度（mV·s·g-1）

m一进入检测器的样品量（g）。

质量型检测器的定义为：1s内有1g样品进入检测器时产生的毫伏数，即：第46页，共50页，2023年，2月20日，星期四2．敏感度

当检测器输出信号放大时，电子线路中固有的噪声同时也被放大，使基线波动，如图所示。取基线起伏的平均值为噪声的平均值，用符号RN表示。由于噪声会影响测量试样色谱峰的辨认，所以在评价检测器的质量时提出了敏感度这一指标第47页，共50页，2023年，2月20日，星期四

敏感度——某组分产生的响应信号为二倍于噪声信号时，单位时间（单位：S）或单位体积（单位：mL）通过检测器的量。敏感度D表示为

D=2RN/S

D越小，检测器越敏感，检测器的检测能力越强，所需样品量越少，色谱峰恰好等于二倍噪声时，所需的进样量为检出限第48页，共50页，2023年，2月20日，星期四

3．线性范围

检测器的线性范围——在检测器呈线性时最大和最小进样量之比，或叫最大允许进样量（浓度）与最小检测量（浓度）之比。线性范围越大，定量范围越宽，不