第4节气相色谱仪、检测器
气相色谱FID检测器使用讲议
气相色谱FID检测器使用讲议气相色谱（Gas Chromatography，GC）是一种广泛应用于分析化学领域的分离技术。
气相色谱仪的组成部分包括进样装置、色谱柱、检测器和数据处理系统。
其中，气相色谱的检测器起着至关重要的作用，能够实时、快速、准确地检测样品中的化学物质。
本文将重点介绍气相色谱中常用的火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector，FID）。
FID检测器是气相色谱中最常用的检测器之一，主要用于检测含有碳和氢元素的有机化合物。
它基于被检测物质在火焰中燃烧产生的离子电流，通过测量离子电流的变化来确定被检测物质的浓度。
FID检测器具有灵敏度高、线性范围宽、适用于大多数有机化合物等优点，因此被广泛应用于环境、食品、医药、石油、化工等各个领域。
FID检测器的工作原理是将气体样品引入火焰中燃烧，产生离子和电子。
当被检测物质进入火焰后，燃烧过程中产生的热量使得样品分子发生解离，生成离子和电子。
离子会被外加电场引导到极板上，形成电流信号。
这个信号经过放大和处理后，转化为气相色谱中的峰信号，峰面积与被检测物质浓度成正比，可以通过峰面积大小来定量分析。
FID检测器的操作步骤相对简单，首先需要将样品引入进样装置中，进一步由进样装置引入色谱柱进行分离。
随后，样品进入FID检测器中的火焰燃烧室，通过火焰燃烧产生的离子电流被检测器感知并转化为电信号。
最后，电信号通过放大器进行放大并传送给数据处理系统进行峰识别和结果分析。
FID检测器的优点之一是其灵敏度高。
FID检测器对大多数有机化合物都是非常敏感的，可以检测到纳克级别的化合物浓度。
另外，由于FID检测器可以使用氢气作为燃料，燃烧效率高，且不消耗氧气，因此可以长时间稳定地工作。
然而，FID检测器也存在一些局限性。
首先，FID只对含有碳和氢元素的有机化合物具有很高的灵敏度，对其他元素（如氮、硫、氧等）的化合物灵敏度较低。
其次，在一些情况下，一些化合物（如氯化物和氟化物）可能导致火焰的中毒，影响仪器的稳定性和准确性。
《仪器分析》课程标准
《仪器分析》课程标准（供2009级药物分析技术专业用）第一部分前言一、课程背景药学高等职业教育肩负着培养面向药学生产、建设、服务和管理一线需要的高技能人才的使命，为了适应新形势下高职药学专业教育改革和发展的需要，进一步提高教学水平和办学质量，在学院领导和教务处的大力支持下，我系根据高等职业院校课程建设必须贯彻“以服务为宗旨，以就业为导向，走产学结合发展道路”以专业建设为龙头，加快课程改革和强化特色的要求，于2006年12月开始组织高职高专药品类专业（包括药学、药品经营与管理、药物制剂技术、生物制药技术专业）的教学计划（草稿）和课程标准的编制工作，为了进一步完善教学计划，编写好课程标准，我们在岗位调研和深入部分校企合作单位征求意见的基础上，先后召开了药学专业的改革与发展研讨会和组织系教学指导委员会全体成员进行了多次专题讨论，为了了解和学习国内同类专业的课程建设情况和经验，我系先后派出8名教师参加卫生部教材办组织的新一轮全国高职高专药品类专业教学大纲和教材的编写工作。
通过学习、调研和讨论，我们在总结多年药学专业教改实践经验的基础上，突破以学科设置专业课程的传统模式，初步形成“针对专业岗位对毕业生的知识、能力和素质要求构建体现‘四化’特色的复合型药学应用性人才培养课程体系”的共识。
1．教育理念职业化人才培养方案以市场需求为导向，贯穿“工学结合”的教育理念。
以培养“一专多能的复合型药学应用性人才”为目标。
２．培养方向动态化课程体系应体现“以宽口径平台支撑多个就业方向”特色，充分体现在统一基础知识平台上进行分流培养的原则；体现“以人为本”，有利于学生的个性化培养的原则。
为学生发现自己兴趣与潜能，及时调整学习方向，适应社会需求动态变化提供可能。
３．课程体系模块化突破传统“三段式”课程模式，设计适合复合型药学应用性人才培养特点的六个课程模块，从分析学生专业岗位能力入手，在确定岗位目标的基础上，根据岗位能力的确定和分解，明确岗位课程。
简述气相色谱仪操作规程
简述气相色谱仪操作规程气相色谱仪（Gas Chromatograph, GC）是一种常用的分析仪器，广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析实验中。
使用气相色谱仪需要遵守一定的操作规程，以下简述气相色谱仪的操作规程。
一、准备工作1. 检查仪器是否正常，包括气路系统、进样系统、柱箱等。
2. 打开电源，启动仪器，预热目标温度，一般建议预热至180℃-220℃。
3. 检查气源，确保气源的压力充足，并检查气源是否干燥。
二、注射样品1. 准备好待测样品，并确保样品完全溶解或均匀悬浮。
2. 设置进样器温度，一般为室温或稍微高于室温。
3. 打开进样器盖板，将样品注入进样器，并记下样品注射量。
4. 关闭盖板，注意不要用力过大，以免损坏仪器。
三、柱箱温度设定1. 根据待测物的性质和柱子的选择，设定柱箱温度。
温度的设定对分离效果有重要影响。
2. 建议在分析前进行柱子的条件热洗，以保证准确的结果和延长柱子的寿命。
四、气路系统1. 确定检测器种类，并调整检测器的温度以使其稳定工作。
2. 打开气源，调整气源压力和流量。
一般情况下，载气流量为1-10毫升/分钟。
3. 设定载气温度和流速，并调整检测器的流量控制器，以保持稳定的气流。
五、测试1. 打开仪器的进样器和柱箱温度，等待柱温和检测器稳定后开始测试。
2. 记录柱子温度和检测器输出的信号，以便后续数据分析。
3. 注意样品的进样量、进样速度和注射器的温度对测试结果的影响。
4. 注意观察测试过程中的任何异常现象，并及时调整相应的设置。
六、测试结果处理1. 根据检测器输出信号的曲线和峰高，可以判断待测物的存在及其浓度。
2. 对于定性分析，可以通过比较峰的保留时间和峰的形状来确定待测物的化学性质。
3. 对于定量分析，可以通过建立峰高与浓度之间的标准曲线来确定待测物的浓度。
4. 记录测试结果并进行数据分析，包括计算相应的峰的相对保留时间、相对峰面积等指标。
七、仪器维护1. 每次使用完毕后，关闭气源，清洁进样器和柱箱，保持仪器干净整洁。
气相色谱-质谱联用技术
气相色谱-质谱联用技术本章目录（查看详细信息，请点击左侧目录导航）第一节气相色谱质谱联用仪器系统一、GC-MS系统的组成二、GC-MS联用中主要的技术问题三、GC-MS联用仪和气相色谱仪的主要区别四、GC-MS联用仪器的分类五、一些主要的国外GC-MS 联用仪产品简介第二节气相色谱质谱联用的接口技术一、GC-MS联用接口技术评介二、目前常用的GC-MS接口第三节气相色谱质谱联用中常用的衍生化方法一、一般介绍二、硅烷化衍生化三、酰化衍生化四、烷基化衍生化第四节气相色谱质谱联用质谱谱库和计算机检索一、常用的质谱谱库二、NIST/EPA/NIH库及其检索简介三、使用谱库检索时应注意的问题四、互联网上有关GC-MS和的信息资源第五节气相色谱质谱联用技术的应用一、GC-MS检测环境样品中的二噁英二、GC-MS在兴奋剂检测中的应用三、GC-MS区分空间异构体四、常用于GC-MS 检测提高信噪比的方法五、GC-MS（TOF）的应用气质联用仪是分析仪器中较早实现联用技术的仪器。
自1957年霍姆斯和莫雷尔首次实现GC-MS系统的组成气相色谱和质谱联用以后，这一技术得到长足的发展。
在所有联用技术中气质联用，即GC-MS发展最完善，应用最广泛。
目前从事有机物分析的实验室几乎都把GC-MS作为主要的定性确认手段之一，在很多情况下又用GC-MS进行定量分析。
另一方面，目前市售的有机质谱仪，不论是磁质谱、四极杆质谱、离子阱质谱还是飞行时间质谱（TOF），傅里叶变换质谱（FTMS）等均能和气相色谱联用。
还有一些其他的气相色谱和质谱联接的方式，如气相色谱! 燃烧炉! 同位素比质谱等。
GC-MS逐步成为分析复杂混合物最为有效的手段之一。
GC-MS联用仪系统一般由图11-3-1所示的各部分组成。
气相色谱仪分离样品中各组分，起着样品制备的作用；接口把气相色谱流出的各组分送入质谱仪进行检测，起着气相色谱和质谱之间适配器的作用，由于接口技术的不断发展，接口在形式上越来越小，也越来越简单；质谱仪对接口依次引入的各组分进行分析，成为气相色谱仪的检测器；计算机系统交互式地控制气相色谱、接口和质谱仪，进行数据采集和处理，是GC-MS的中央控制单元。
气相色谱仪原理及操作步骤
气相色谱仪原理及操作步骤
一、气相色谱仪的原理
用色谱柱先将混合物分离，然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。
色谱柱的分离原理在于惯用的具有吸附性的色谱柱填料，使得混合物中各组分在色谱柱中的两相间进行分配。
由于各组分的吸附能力不同，因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰。
二、气相色谱仪的操作步骤如下：
1. 准备工作：检查仪器安全阀是否处于开启状态，确认分析柱安装正确，温度设定在操作手册规定的温度范围内，并检查各部份是否连接完好。
2. 样品溶解：将样品加入溶剂中，采用高速搅拌混匀，以确保样品完全溶解，得到浓缩的溶液。
3. 溶液导入：将溶液加入检测器中，控制流量大小，确保流量的稳定性。
4. 调零：使用空白样品进行调零，确保实验数据准确性。
5. 开始实验：按照实验要求逐次放入样品，并监测色谱图及色谱曲线。
6. 记录数据：记录实验数据，包括色谱图及色谱曲线。
7. 清理仪器：关闭安全阀，拆卸分析柱，清理仪器，确保下次实验的正确进行。
色谱分析仪器与技术
2.基线
表明纯流动相流过检测器时所产生的响应，反映了检测器 噪声随时间变化的情况。
3.色谱峰
样品中分离出的各组分进入检测器时，色谱流出曲线就会偏 离基线，检测器的输出信号根据流入组分的浓度或质量的变 化显示出的峰，即为色谱峰。
三、色谱分析的常用术语和参数
4.进样峰和空气峰
进样峰是进样时操作条件被干扰出现的，也可在进样时通过连 动装置进行标记，是色谱分离过程中时间的起点。 空气峰是由于空气等物质不被固定相吸收，最先被流动相冲洗 出来到达检测器而形成的峰形。
五、气相色谱仪常用检测器
（一）气相色谱仪检测器分类 1.积分型检测器 积分型检测器的响应信号与分离出组分的总量成正比，色 谱图是一种阶梯状曲线。 一个阶梯表示一种物质从色谱柱中分离出来，阶梯的垂直 高度与该物质的总量成比例。
2.微分型检测器 微分型检测器的响应与已分离组分在载气中的浓度或质量 流速有关，记录仪记录下来的色谱图是常见的峰形曲线。 每一个峰代表一种物质的出现，峰与基线所界定的面积与 样品组分的含量成比例。 微分型检测器分为浓度检测器（第一类）和质量流速检测 器（第二类）。
（二）净化器
用于净化载气，去除其中的水分、有机烃类杂质，碳氢 化合物、二氧化碳和其他惰性气体。
（三）稳压阀和稳流阀
作用为控制载气流量和压强，保证载气的平稳性。
二、进样系统
（一）载气预热器、取样器
载气预热器用于载气加热，以防止气化后的样品遇到冷 的载气后被冷凝，影响样品的分离。 取样器通常使用微升注射器，将液体样品注入色谱柱。 常用5μl和10μl注射器。若为气态样品，则需气密注射 器。
六、气相色谱仪的工作原理
• 气态样品或经气化室气化了的液态样品被载气（流动相 ）带入色谱柱（固定相）。在色谱柱中经过多次反复吸 附—脱附—析出的分配过程后，依次离开色谱柱，进入 检测器；检测器把流入的组分定量的转换成电信号，经 放大处理后，送往显示与记录系统，从而得到被测样品 各个组分的色谱图。 • 柱参数的合理选择影响分离效果，柱参数就是有关色谱 操作的所有参数的统称。
气相色谱仪检测原理
气相色谱仪检测原理
气相色谱仪（Gas Chromatograph，GC）是一种常用的色谱分析
仪器，它利用气相色谱法对化合物进行分离和检测。
气相色谱仪的
工作原理主要包括样品的进样、分离柱的分离、检测器的检测和数
据处理等几个步骤。
首先，样品被注入到气相色谱仪中。
样品通过进样口进入气相
色谱仪，然后被带气体一起送入分离柱。
在分离柱中，样品会根据
其在固定相和流动相中的相互作用而被分离开来。
这种分离过程是
气相色谱仪检测的关键步骤，它直接影响着后续的检测结果。
分离完成后，样品会进入检测器进行检测。
常见的气相色谱仪
检测器包括火焰光度检测器（FID）、热导检测器（TCD）、质谱检
测器（MS）等。
每种检测器都有其特定的检测原理和适用范围，可
以对不同类型的化合物进行检测和定量分析。
最后，检测器输出的信号会被传输到数据处理系统中进行处理。
数据处理系统可以将检测到的信号转化为色谱图谱，通过峰面积的
计算来定量分析样品中的化合物成分。
同时，数据处理系统也可以
对检测结果进行进一步的处理和分析，以获得更加准确和可靠的检
测结果。
总的来说，气相色谱仪的检测原理是基于化合物在固定相和流
动相中的相互作用而进行分离和检测的。
通过对样品的分离和检测，气相色谱仪可以实现对化合物的定性和定量分析，广泛应用于化学、生物、环境等领域的科研和生产实践中。
气相色谱检测器FID结构特点、常见故障及排除、实
气相色谱检测器FlD结构特点、常见故障及排除、实用检查方式FID(氢火焰离子化检测器)是气相色谱最常用一种检测器，它具有灵敏度高、线性范围宽、应用范围广、易于掌握等特点，特别适合于毛细管气相色谱。
FID检测器在日常使用中常出现不出峰、信号小、基线噪声大等现象，下面将对该检测器的结构、常见故障及故障排除方法进行简单论述。
FID检测器对大多数有机化合物有很高的灵敏度，一般较热导检测器的灵敏度高出3个数量级，能检测出10-9级的痕量有机物质，适于痕量有机物的分析。
它由离子座、离子头、极化线圈、收集极、气体供应等部分组成，离子头是检测器的关键部分。
微量有机组分被载气带入检测器以后，在氢火焰的作用下离子化。
产生的离子在发射极和收集极的外电场作用下定向运动形成微电流。
有机物在氢火焰中离子化效率极低，估计每50万个碳原子仅产生一对离子。
离子化产生的离子数目，在一定范围内与单位时间进入检测器的被测组分的质量成正比。
微弱的离子电流经高电阻(108~1011Ω)变换成电压信号，经放大器放大后，由终端信号采集即得出色谱流出曲线。
在正常点火的情况下FlD信号大小受离子化效应和收集效应的影响。
其中离子化效应的影响因素有样品性质（不同的物质校正因子不同）和火焰温度（受几种气体的流量比影响）；收集效应的影响因素有极化电压和喷嘴、极化极、收集极的相对位置。
因此对同一样品要获得高灵敏度必须选择最佳氢气、载气、空气的流量比；最佳的喷嘴、极化极、收集极的相对位置与适当的极化电压。
氢气、载气、空气的流量可通过实验摸索最佳条件，一般理论比为30：30：300。
1、不能点火--问题主要出在气路或检测器；2、基流很大--问题主要出在气路或检测器；3、噪音很大--气路、检测器和电路出问题都有可能；4、灵敏度明显降低--气路、检测器和电路不正常都有可能；5、不出峰--气路、检测器、电路不正常都有可能；6、色谱峰形不正常-一进样器、气路、检测器为主要检查对象；7、基线漂移严重--气路、检测器都有可能；8、有时有讯号，有时无讯号--问题主要出在电路上。
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优点： 1）通用型，应用广泛 2）结构简单 3）稳定性好 4）线性范围宽
缺点：灵敏度较低 （因大多数组分与载气热导率差别不大）
（二）、氢火焰离子化检测器（flame
ionization detector, FID）
• 质量型检测器
• 1、测定依据
– 利用含碳有机物在氢焰作用下电离成离子流，根据离 子流的浓度来检测。
第四节 气相色谱仪
气源
进样器
检测器
数据处理
GAS
色谱柱
柱温箱
气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、数据处理系统
一. 气路系统
包括气源、净化器和载气流 速控制；
气源:高压钢瓶或气体发生器。 常用的载气有：H2、N2、He；纯度>99.99%以上。 杂质会使检测器的噪声增大，还可能对色谱柱有影响，严 重的会污染检测器。 净化器：去除水、有机物等杂质； 载气流速控制：压力表、流量计、针形稳压阀，控制载气 流速恒定。 否则会使保留时间重现性差。
分流比 = 放空部分:进入色谱柱部分=分流出口流量：柱流量
（一般10:1 ～200:1）
⑤ 不分流进样 （splitless）
适用于低浓度样品，可提高灵敏度，但由于溶剂效应 会引起初始谱带变宽。
TOTAL FLOW CONTROL LOOP
205 ML/MIN FLOW SENSOR
PROPORTIONAL VALVE 1
呈线性关系：
S R Q
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。
3、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）。
从图中可以看出：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N。
最低检测限（或该物质的最小检测量）为检测器 响应值为2（or 3）倍噪声水平时的试样浓度（或质 量）。
PRESSURE SENSOR 10
PSI
SEPTUM PURGE REGULATOR
FIXED @ 3ML/MIN
BACK PRESSURE CONTROL LOOP
SPLIT VENT TRAP
PURGE VALVE OPEN
PROPORTIONAL VALVE 2
Split Ratio - 100:1
隔垫的影响：硅橡胶材料残留溶剂低分子齐聚物进入色谱 柱，引起“鬼峰” ，气化室高温使其部分降解
隔垫吹扫的作用：隔垫排出物被排出，温度较气化温度低， 防止隔垫老化
④ 分流进样（split）
为什么采用分流进样？ 作用：小部分样品被载气带入色谱柱，大部分被放空，
在进样量（进样体积）一定时，减少进入毛细管柱的样品 量，防止柱柱超载及污染。
瞬间气化的装置。 1）填充柱的进样口，作用是提供一个样品的气化室，所 有的样品都被载气带入色谱柱进行分离。
2）毛细管柱进样口 毛细管柱常采用分流进样口
气化室
（1）分流/不分流进样口功能 ① 操作温度范围 最高气化温度350～420℃，常用250℃ ② 惰性 气化室内壁应有足够惰性，不对样品发生吸附或化学反应 或对样品分解起催化作用。所以，气化室不锈钢套管中要插 入一个石英或玻璃管(衬管)。 ③ 隔垫吹扫功能
峰面积与载气流速无关，峰高与载气流速成正比
二、检测器的性能指标
1、噪音、漂移 2、灵敏度 （S） 3、检测限（detectability, D）
• 1、噪音、漂移
– 基线噪声：在未进样时，检测器的信号的 波动。
– 基线漂移：基线在某段时间内，信号增大 或减小的现象。
2、灵敏度 S :
在一定范围内，信号R 与进入检测器的物质质量Q
二、常用检测器的特点和检测原理
三、检测器的性能指标
一、气相色谱检测器分类：按检测原理分
浓度型检测器：响应值与组分的浓度成正比 （TCD、ECD）
RC
特点：当进样量一定时，峰面积与流速成反比；峰高不 随流速改变。
质量型检测器：响应值与单位时间进入检测器的组分质量 成正比（FID、FPD、NPD）
R dw dt
• 检测器结构： 如图7-14所示。 它由一个金属块和装在通气 室中的热敏元件组成，热敏 元件是具有较大温度系数的 金属丝（如铂丝、铼钨丝）， TCD一般有四个通气室（图 7-14只画出两个），各通气 室中的金属丝的电阻完全相 同。
惠斯登电桥： 如图 7-15所示，将四支 热丝组成一个惠斯登 电桥，往A室通纯载 气，往B室通含样品 的载气。由于A、C 室和B、D室的电阻 变化造成惠斯登电桥 的不平衡，从而有输 出电压，电压（或电 流）的大小与样品的
二. 进样系统
1、进样装置：进样器
进样器
： 液体进样器：不同规格的专用注射器，填充柱色
谱常用10μL；毛细管色谱常用1μL；
气体进样器：六通阀进样。
全自动液体进样器：清洗、润冲、取样、进样、 换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。
自动进样器
2、样口类型：
进样口主要由气化室构成。气化室：将液体试样
• 2、测定原理及结构
工作过程：来自色谱柱的有机物与H2-Air混合并燃烧， 产生电子和离子碎片，这些带电粒子在火焰和收集极间 的电场作用下（几百伏）形成电流，经放大后测量电流 信号（10-12 A）。
– （2）结构
• 特点：有多路气体
– 载气
– 燃气（H2） – 助燃气（空气）
– （3）原理
• 无组分时：氢焰产生 10-12～
三、分离系统：色谱 柱＋柱温箱
准确控制分离需要的 温度。当试样复杂时， 分离室温度需要按一 定程序控制温度变化， 各组分在最佳温度下 分离。
四、检测系统（见后） 五、数据处理系统 • 记录仪、积分仪、数据处理机
• 色谱工作站：控制实验条件；进行数据 处理
五 检测系统
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的 浓度转变为电信号的装置。 一、气相色谱检测器分类
三、常用检测器的特点和检测原理
（一）热导检测器（TCD） （二）氢焰离子化检测器（FID） （三）电子捕获检测器（ECD） （四）氮磷检测器（NPD） （五）火焰光度检测器（FPD）
（一）热导检测器（thermal conductivity detector,TCD ）
• 浓度型通用检测器
• 原理： 基于载气和样品的导 热系数的差异，并用惠斯登 电桥检测。