氣相色譜檢測器--講授

1、氣相色譜檢測器氣相色譜檢測器定義：定義： 能檢測色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器能檢測色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器件，其功能是將經(jīng)色譜分離的組分的物質(zhì)信號轉(zhuǎn)化件，其功能是將經(jīng)色譜分離的組分的物質(zhì)信號轉(zhuǎn)化為易于測量的電信號，故也稱為為易于測量的電信號，故也稱為“換能器換能器”。 優(yōu)良檢測器應具有如下性能指標：優(yōu)良檢測器應具有如下性能指標： 靈敏度高；靈敏度高； 檢出限低；檢出限低； 死體積小；死體積??； 響應迅速；響應迅速； 線性范圍寬；線性范圍寬； 穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。氣相色譜儀的檢測器檢 測 器 的 分 類二.按工作原理分類檢測方法工作原理檢測器應用范圍物理常數(shù)法熱導系數(shù)差異熱導

2、檢測器 TCD所有化合物氣相電離法火焰電離火焰電離檢測器 FID有機物熱表面電離氮磷檢測器 NPD氮、磷化合物化學電離電子捕獲檢測器 ECD電負性化合物光電離光電離檢測器PID所有化合物光度法原子發(fā)射原子發(fā)射檢測器AED多元素分子發(fā)射火焰光度檢測器FPD硫、磷化合物分子吸收傅立葉變換紅外光譜 FTIR紅外吸收化合物分子吸收紫外檢測器 UVD紫外吸收化合物電化學法電導變化電導檢測器 ELCD鹵、硫、氮化合物質(zhì)譜法電離和質(zhì)量色散質(zhì)量選擇檢測器 MSD所有化合物類型類型 原理原理氫火焰離子化氫火焰離子化(FID) 火焰電離火焰電離 （有機物）（有機物）熱導池熱導池 (TCD) 熱導系數(shù)差異熱導系數(shù)差

3、異 （通用性）（通用性）氮磷氮磷 (NPD) 熱表面電離熱表面電離電子捕獲電子捕獲 (ECD) 化學電離化學電離火焰光度火焰光度 (FPD) 分子發(fā)射分子發(fā)射光離子化檢測器（光離子化檢測器（PID）光電離）光電離微波誘導等離子體原子發(fā)射光譜檢測器（微波誘導等離子體原子發(fā)射光譜檢測器（MIPAED）各類檢測器氫焰檢測器 氫焰檢測器（Flame ioization detector,FID ）,又稱氫焰離子化檢測器，屬于多用型微分檢測器，由于它對絕大部分有機物有很高的靈敏度，因此，氫焰檢測器在有機分析中得到廣泛的應用。 氫焰離子化檢測器的最小檢出量可達10-12g，線性范圍約為107。氫焰檢測器的

4、構造比較簡單，如圖所示，在離子室內(nèi)僅有噴嘴，極化極（又稱發(fā)射極）和收集極等三個主要部件。 氣相色譜儀的檢測器 氫焰離子化檢測器（FID）介紹原理：在FID中分別由收集極與極化極組成一高壓靜電場，F(xiàn)ID噴嘴噴出的H2與氧氣被點燃后會產(chǎn)生一個高溫區(qū)，在高溫的作用下，從柱后流出的有機物會被離子化，由于產(chǎn)生離子化的部位在高壓靜電場內(nèi)，正離子移向收集極（負極），負離子和電子移向極化極（正極），從而就形成了微電流信號。當然H2、N2和AIR是無機氣體不會被離子化，所以如果柱后無有機氣體流出，F(xiàn)ID就無微電流信號。 空氣入口氫氣入口 兩個電極：火焰兩個電極：火焰燃燒的噴嘴和收集燃燒的噴嘴和收集極（加上極（加

5、上100300V的極化電壓后的極化電壓后用來收集火焰中的用來收集火焰中的離子）。離子）。 機理：化學電離，有機物在火焰中先形成自由基，然后與機理：化學電離，有機物在火焰中先形成自由基，然后與氧產(chǎn)生正離子，再同水反應生成氧產(chǎn)生正離子，再同水反應生成H30+離子。離子。223666366666OH OC HCHCHOeCOH O 特點特點： 靈敏度高，死體積小，應答時間快，除載氣外還需引入空氣和氫氣，對永久性氣體和水無應答。 適用范圍：適用范圍：有機化合物，能直接用于毛細管色譜分析。 噪音噪音： 510-14A 敏感度敏感度： 210-12g/S 線性：線性： 106 最高溫度最高溫度： 420熱

6、導檢測器熱導檢測器（Thermal conductivity detector,TCD）,屬于多用型微分檢測器，不論對有機物還是無機物一般都能響應，因此，熱導檢測器在分析工作中得到廣泛的應用?；緲嬙旎緲嬙鞜釋z測器的熱導池構造如圖所示，敏感元件安裝于金屬（或玻璃）所制的圓筒形的池腔中，池中的敏感元件稱為熱導檢測器的臂。利用一個或二個臂作參考臂，而另一個或兩個臂作測量臂。在下圖所示的惠斯登電橋中，利用二個臂作參考臂，而另兩個臂作測量臂。氣相色譜儀的檢測器 熱導檢測器（TCD）介紹原理：在一個處于熱平衡的TCD中，組分進入測量臂池腔，就會由于氣體組成的改變，引起氣體熱導系數(shù)的變化，氣體熱導系數(shù)

7、的改變，引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號的變化。所以TCD的信號變化是各個變量相繼變化的結果。 - -+ +R1R1R3R3R4R4R2R2To WorkstationTo WorkstationD/ADataContrD/AVoutFrom main CPUFrom main CPUTo TCD main PowerTo TCD main PowerA AB B接色譜柱A接色譜柱B當A 、 B 兩色 譜柱都無樣品流出時當A 、 B 兩色 譜柱都無樣品流出時R1=R2=R3=R4R1=R2=R3=R4AB兩端的電壓等于零

8、AB兩端的電壓等于零氣相色譜儀的檢測器TCD與穩(wěn)流電源的原理惠斯頓電橋惠斯頓電橋5Hz 單絲單絲鎢鎢錸熱絲錸熱絲參比氣參比氣和載氣和載氣交替通過交替通過熱絲溫度熱絲溫度保持恒定保持恒定加上樣品加上樣品時電流會時電流會發(fā)生變化發(fā)生變化電流的差電流的差別被測量別被測量并記錄下來并記錄下來氣相色譜儀的檢測器氣體和有機蒸汽的熱導率化合物100時熱導率化合物100時熱導率空氣0.32甲醇0.23氫2.24乙醇0.22氦1.75丙酮0.18氮0.32三氯甲烷0.11氧0.32二氯甲烷0.11一氧化碳0.3氯甲烷0.17二氧化碳0.22甲乙醚0.24甲烷0.46丙醚0.19乙烷0.31丁醚0.17丙烷0.2

9、6戊烷0.22丁烷0.24環(huán)己烷0.18己烷0.22氨0.33乙烯0.31氯乙烷0.17苯0.18乙酸乙酯0.17 特點：特點： 熱敏元件一般為錸鎢絲組成，溫度系數(shù)為正。 適用范圍適用范圍：普遍適用。 噪音噪音： 20uv 靈敏度靈敏度： 5000mvml/mg 檢測限檢測限： 41010g/mL 線性范圍線性范圍： 10000電子捕獲檢測器 電子捕獲檢測器(Electron capture detector,ECD)，屬于專用型微分檢測器，由于它對電負性物質(zhì)（例如：含鹵、硫、磷、氮等物質(zhì)）有很高的靈敏度，因此在石油化工、環(huán)境保護、食品衛(wèi)生、生物化學等分析領域中得到廣泛的應用。 電子捕獲檢測器

10、的最小檢出量可達10-13g，線性范圍約為104。電子捕獲檢測器如圖2-15所示，檢測室內(nèi)僅有放射源和收集極這兩個主要部件，其構造非常簡單。氣相色譜儀的檢測器 電子捕獲檢測器（ECD）介紹原理：由柱流出的載氣及檢測器的清掃氣進入ECD池，在放射源放出的射線的轟擊下被電離，產(chǎn)生大量的電子。在電源、陰極和陽極電場的作用下，該電子流向陽極，得到108109的基始電流。當電負性的物質(zhì)進入ECD池后，即捕獲電子使基始電流下降，產(chǎn)生負峰，其變化與電負性物質(zhì)的濃度成正比。廢氣口尾吹氣信號輸出電極色譜柱放射源63Ni*氣相色譜儀的檢測器ECD與脈沖調(diào)制器、放大器原理 廢氣口尾吹氣信號輸出電極色譜柱放射源63N

11、i-+-V/F轉(zhuǎn)換脈沖寬度調(diào)節(jié)脈沖放大接色譜數(shù)據(jù)處理或色譜工作站Zero ADJ脈沖變壓器基始電流書152頁池腔體積：150LAgilent ECD 特點：特點： 只對具有親電基團的樣品分子才有應答對水敏感，載氣必須充分干燥，脫氧，易受污染。 適用范圍：適用范圍： 對鹵素、硝基等化合物選擇性極好。 噪音：噪音： 110-12A 靈敏度靈敏度： 110-13g/ml 線性：線性： 10000 溫度：溫度： 420火焰光度檢測器火焰光度檢測器（Flame photometric detector,FPD），屬于專用型微分檢測器，由于它對含硫、磷的化合物有很高的靈敏度，因此，在石油化工、環(huán)境保護、食

12、品衛(wèi)生、生物化學等分析領域中得到廣泛的應用?；鹧婀舛葯z測器的最小檢出量達10-11g，線性范圍：有機磷可達104；硫化物則不是線性關系，用雙對數(shù)作圖其線性范圍為102。噴嘴 石英片 散熱片 濾光片 光電倍增管 電源 放大器 記錄設備圖圖2-16 2-16 火焰光度檢測器火焰光度檢測器基本構造基本構造火焰光度檢測器主要由火焰噴嘴、濾光片和光電倍增管等三部分所組成，其構造如圖2-16所示。從圖中看出，其燃燒室與氫焰檢測器燃燒室的構造很相似，若經(jīng)適當改進并在噴嘴上方加裝收集極，也許又可作氫焰檢測器使用。氣相色譜儀的檢測器火焰光度檢測器（FPD）介紹空氣入口氫氣入口PMT濾光片原理：原理：燃燒著的氫焰

13、中，當有樣品進入時，則氫焰的譜線和發(fā)光強度均發(fā)生變化，然后由光電倍增管將光度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?氣相色譜儀的檢測器 FPD與負高壓電源、放大器原理空氣入口氫氣入口濾光片PMT- -+ +A A可調(diào)節(jié)直流負高壓（- 300V-700V）RfRfRzRzZero ADJZero ADJ接色譜數(shù)據(jù)處理或色譜工作站書153頁濾光片濾光片放大器放大器記錄儀記錄儀光電倍增管光電倍增管石英窗石英窗H2Air載氣載氣+組分組分出口出口 nm)nm,-hHPOHPOHPOHXP；RP含P化合物：nm)nm,hSSSSO；HSHSO;COSOORS含S化合物：躍遷*高溫躍遷*C526526510(XP394430354(42422maxmax23902222220 火