第5节 气相色谱检测器.ppt
合集下载
气相色谱检测器和应用PPT课件
第19页/共67页
以苯为例： C6H6--- CH·自由基 C H·+ O --- C H O+ + e
C H O + + H2O --- H3O + + C O 在电场作用下，正离子和电子被收集到两极，产生电流。
第20页/共67页
影响FID灵敏度的因素：
1）载气和氢气流速：通常以N2为载气，其流速主要考虑其柱效能。但也要考虑 其流速与H2流速相匹配。一般N2:H2 = 1:1~1:1.5；
第29页/共67页
N2
N
2
e
AB
AB E N2 N2 AB
第30页/共67页
火焰光度检测器（FPD）
FPD 是对含S、P化合物具有 高选择性和高灵敏度的检测器。 因此，也称硫磷检测器。主要 用于SO2、H2S、石油精馏物 的含硫量、有机硫、有机磷的 农药残留物分析等。
第31页/共67页
含S化合物 RS Air O2 SO2 CO2; SO2 8H 2S 4H2O
第3页/共67页
检测原理：
由于不同气态物质所具有的热传导系数不同，当它们到达处于恒温下的热敏元件（如Pt, Au, W, 半导体 ）时，其电阻将发生变化，将引起的电阻变化通过某种方式转化为可以记录的电压信号，从而实现其检测功能 。
第4页/共67页
构成：
由池体和热敏元件构成。通常将参比臂和样品臂组成平衡 电桥。如图。
m1
mi m2 ...
mn
100%
Ai fi
100%
A1 f1 A2 f2 ... An fn
wi
A1
Ai A2 ...
An
100%
第48页/共67页
以苯为例： C6H6--- CH·自由基 C H·+ O --- C H O+ + e
C H O + + H2O --- H3O + + C O 在电场作用下，正离子和电子被收集到两极，产生电流。
第20页/共67页
影响FID灵敏度的因素：
1）载气和氢气流速：通常以N2为载气，其流速主要考虑其柱效能。但也要考虑 其流速与H2流速相匹配。一般N2:H2 = 1:1~1:1.5；
第29页/共67页
N2
N
2
e
AB
AB E N2 N2 AB
第30页/共67页
火焰光度检测器（FPD）
FPD 是对含S、P化合物具有 高选择性和高灵敏度的检测器。 因此，也称硫磷检测器。主要 用于SO2、H2S、石油精馏物 的含硫量、有机硫、有机磷的 农药残留物分析等。
第31页/共67页
含S化合物 RS Air O2 SO2 CO2; SO2 8H 2S 4H2O
第3页/共67页
检测原理：
由于不同气态物质所具有的热传导系数不同，当它们到达处于恒温下的热敏元件（如Pt, Au, W, 半导体 ）时，其电阻将发生变化，将引起的电阻变化通过某种方式转化为可以记录的电压信号，从而实现其检测功能 。
第4页/共67页
构成：
由池体和热敏元件构成。通常将参比臂和样品臂组成平衡 电桥。如图。
m1
mi m2 ...
mn
100%
Ai fi
100%
A1 f1 A2 f2 ... An fn
wi
A1
Ai A2 ...
An
100%
第48页/共67页
第9章 气相色谱法5PPT课件
由池体和热敏元件组成。 池体：一般用不锈钢制成。其中的孔道体积叫池体积。孔 道是气路的一部分，孔道内装有热敏元件。
2020/11/12
热敏元件：要求机械强度大、电阻率高、温度系 数大、对载气和组分呈惰性，能适应温度和浓度的较 大变化。常用的钨丝、铼钨丝、铁镍丝等热敏元件叫 做热丝。
2020/11/12
2020/11/12
（五）检测器的线性范围 ：
检测器的响应信号与进样量呈线性关系时，被测 物质的最大进样量与最小进样量之比。
线性范围越大，检测器的性能越好。
R
2020/11/12
⊿R
⊿Q
0 Qmin
Qmax
Q
9.6.3 热导池检测器（TCD）
（一）th热erm导a检l 测co器nd的uc结tiv构ity detector
S =⊿R / ⊿Q
单位 ：mV / （mg ·mL－1）
mV/（mg ·s－1）
（浓度型检测器）
（质量型检测器）
R
⊿R
⊿Q
0
Q
2020/11/12
检测器的灵敏度（S）实质上是指单位质量的 待测物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。 灵敏度值越大，检测器的灵敏度也就越高。在实际 工作中，检测信号通常为色谱峰，因此灵敏度也可 以由色谱峰面积（A）除以试样质量（m）求得：
在单位体积载气中或单位时间内进入检测器的样品 量。
此时的响应值至少为噪声电平的 2倍。 检测限的计算公式为：
D ＝ 2N / S
2020/11/12
（四）响应时间（τ）
τ是指从组分进入检测器起，到产生63％的响应 信号时所需要的时间。实际上是检测器的输出信号 对输入信号所产生的滞后时间。
τ越小越好，响应时间短，有利于快速分析。 氢焰检测器的τ约为10－3 s，而热导池检测器的τ约 为 0.5 s。
2020/11/12
热敏元件：要求机械强度大、电阻率高、温度系 数大、对载气和组分呈惰性，能适应温度和浓度的较 大变化。常用的钨丝、铼钨丝、铁镍丝等热敏元件叫 做热丝。
2020/11/12
2020/11/12
（五）检测器的线性范围 ：
检测器的响应信号与进样量呈线性关系时，被测 物质的最大进样量与最小进样量之比。
线性范围越大，检测器的性能越好。
R
2020/11/12
⊿R
⊿Q
0 Qmin
Qmax
Q
9.6.3 热导池检测器（TCD）
（一）th热erm导a检l 测co器nd的uc结tiv构ity detector
S =⊿R / ⊿Q
单位 ：mV / （mg ·mL－1）
mV/（mg ·s－1）
（浓度型检测器）
（质量型检测器）
R
⊿R
⊿Q
0
Q
2020/11/12
检测器的灵敏度（S）实质上是指单位质量的 待测物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。 灵敏度值越大，检测器的灵敏度也就越高。在实际 工作中，检测信号通常为色谱峰，因此灵敏度也可 以由色谱峰面积（A）除以试样质量（m）求得：
在单位体积载气中或单位时间内进入检测器的样品 量。
此时的响应值至少为噪声电平的 2倍。 检测限的计算公式为：
D ＝ 2N / S
2020/11/12
（四）响应时间（τ）
τ是指从组分进入检测器起，到产生63％的响应 信号时所需要的时间。实际上是检测器的输出信号 对输入信号所产生的滞后时间。
τ越小越好，响应时间短，有利于快速分析。 氢焰检测器的τ约为10－3 s，而热导池检测器的τ约 为 0.5 s。
气相色谱检测器.pptx
职业教育医学检验技术专业Байду номын сангаас学资源库
永州职业技术学院 王文渊
第四节 检测器
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转 变为电信号（电压或电流）的装置。
按测量电信号性质不同可分为： 1. 浓度型检测器 2. 质量型检测器
一、气相色谱检测器分类
1.浓度型检测器：测量浓度的变化，响应值与组分 的浓度成正比（TCD）--热导检测器（TCD）
浓度型检测器，h∝u，以A定量，应保持u恒定（峰面积定量依据）
RC
2.质量型检测器：测量组分质量的变化，响应值 与单位时间进入检测器的组分质量成正比--氢焰 离子化检测器（FID）
R dw dt
3．操作条件选择和注意事项
1）载气的选择： 载气：N2(低流速)、H2(高流速)、和He(价格贵） 燃气：H2 助燃气：O2
2）使用温度：高于柱温50～1000C
3）注意事项： 质量型检测器，h∝u，以h定量，应保持u恒定（峰高定量依据）
永州职业技术学院 王文渊
第四节 检测器
检测器：是将流出色谱柱的被测组分的浓度转 变为电信号（电压或电流）的装置。
按测量电信号性质不同可分为： 1. 浓度型检测器 2. 质量型检测器
一、气相色谱检测器分类
1.浓度型检测器：测量浓度的变化，响应值与组分 的浓度成正比（TCD）--热导检测器（TCD）
浓度型检测器，h∝u，以A定量，应保持u恒定（峰面积定量依据）
RC
2.质量型检测器：测量组分质量的变化，响应值 与单位时间进入检测器的组分质量成正比--氢焰 离子化检测器（FID）
R dw dt
3．操作条件选择和注意事项
1）载气的选择： 载气：N2(低流速)、H2(高流速)、和He(价格贵） 燃气：H2 助燃气：O2
2）使用温度：高于柱温50～1000C
3）注意事项： 质量型检测器，h∝u，以h定量，应保持u恒定（峰高定量依据）
《气相色谱检测器》课件
缺点
• 有选择性 • 某些类型的检测器对特定化合物敏感 • 需要保持仪器的高度稳定
气相色谱检测器的选购和维护注品性质的检测器。
安装
2
遵循制造商的安装指南，确保正确设置
仪器。
3
校准
定期进行校准，以确保准确性和可靠性。
维护
4
保持仪器清洁，定期更换耗材和维护零 件。
实验中常见的气相色谱检测器问题及 解决方案
气相色谱检测器的类型和应用
火焰离子化检测器（FID）
广泛用于有机物的定量分析，特 别是烃类化合物。
热导率检测器（TCD）
质谱检测器（MSD）
对于不易离子化的化合物，如稀 有气体和氢气等，具有高灵敏度。
可以提供化合物的结构信息，并 用于复杂样品的分析。
气相色谱检测器的优点和缺点
优点
• 高灵敏度 • 宽线性范围 • 快速分析速度
1 杂峰
增加分离柱温度或更换柱。
3 峰展宽
检查进样量、分离柱长度和直径。
2 信号漂移
检查气源、检测器和环境温度。
总结和展望
总结
气相色谱检测器是色谱分析中不可或缺的关键 组件，它通过转化化合物为可测量的信号，实 现对化合物的定性和定量分析。
展望
未来，随着技术的不断发展，气相色谱检测器 将进一步提高分离和检测能力，为科学研究和 工业应用提供更多可能性。
3 重要性
在气相色谱分析中，检测 器的选择对结果的准确性 和可靠性至关重要。
气相色谱检测器的工作原理
分离
气相色谱柱将混合物中的化合物分离为单个组 分。
信号处理
信号经过处理后，可以定量和定性分析所分离 的化合物。
检测
检测器将化合物转化为可测量的信号（如电流 或光信号）。
《气相色谱分析》PPT课件
3.固定液
固定液：高沸点难挥发的有机化合物，种类繁多。 (1) 对固定液的要求
应对被分离试样中的各组分具有不同的溶解能力，较好的热稳定性，并且不 与被分离组分发生不可逆的化学反应。 (2) 选择的基本原则
“相似相溶”，选择与试样性质相近的固定相。 (3) 固定液分类方法
如按化学结构、极性、应用等的分类方法。在各种色谱手册中，一般将固定 液按有机化合物的分类方法分为：脂肪烃、芳烃、醇、酯、聚酯、胺、聚硅氧烷 等。
氢键 氢键
麦氏 常数 总和 0 143 229 423 592 827 1075
1500 1813
2308 3430
分析对象 （参考）
烃类及非极性化合物 非极性和弱极 性各类 高 沸点有机化合物 各类高沸点弱 极性有 机 化合物，如芳烃
醇、醛酮、脂 肪酸、 酯 等极性化合物
表 优选固定液
麦 氏 常 数 ： x’、y’、z’、 u’、s’ 表 示 ， 分 别 代 表 了极性分子间存在着的 静电力（偶极定向力）； 极性与非极性分子间存 在着的诱导力；非极性 分子间的色散力；氢键 等。也可以用五个数的 总和来表示固定相的极 性 大 小 ， 如 ： β，β’— 氧二丙睛五个常数的总 和为4427，是强极性固 定相。
互分离。CO2能被活性氧化铝强烈吸附而不能用这种固定相进行分析。 (3)硅胶 与活性氧化铝大致相同的分离性能，除能分析上述物质外，还能分析CO2、
N2O、NO、NO2等，且能够分离臭氧。
2020/11/25
气固色谱固定相
(4)分子筛 碱及碱土金属的硅铝酸盐（沸石），多孔性。如3A、4A、5A、10X及13X分
三、气相色谱主要部件
main assembly of gas chromatograph
气相色谱技术 PPT
担体：是一种具有化学惰性的多孔固定颗粒，其作 用是承担固定液。
担体分类及性能： 红色担体：涂渍非极性固定液，分析非极性或弱极性的 混合物。 白色担体：涂渍极性固定液，分析强极性或氢键型化合 物。
担体的预处理： 酸洗法：用于分析酸类和脂类合物 碱洗法：用于分析胺类等碱性化合物 硅烷法：只能有效地涂布非极性或弱极性的固定液，并 只能在270℃以下使用。
三
检测器性能评价指标：
一、灵敏度：当一定浓度或一定质量的物质进入检测器后，就产
生一定大小的信号，即响应值。
二、检测限：指检测器恰能产生二倍于噪声（2RN）的信号时， 单位体积载气中进入检测器的物质量，或单位时间内进入检测器
的物质量，以Q0表示。 三、噪声：在色谱图中基线的无规则的波动成为噪声。
FID氢火焰由外向内分为4层区域分别为：反应区（温度最高）、 热裂解区（正离子+电子）、点燃火焰、预热区。
特点：灵敏度高、比热导池高10^3倍、检出限低、只适用于有 机化合物。
影响氢焰离子化检测器灵敏度的因素： 载气和氢气流速、空气流速、极化电压、操作温度。
三、电子捕获检测器（ECD):灵敏度最高，仅对能俘获 电子的化合物响应，如卤代烃，含氮、氧和硫的化合物。 物质电负性越强，检测灵敏度越高。 四、火焰光度检测器(FPD): 工作原理：当含有P或S的有机物质在富氢（并含 有氧气）中燃烧时，P或S都会变为激发态的元素 而发出其特征光波。
（6）调整保留体积为样品通过色谱柱，由于固定 相作用所耗费的载气的体积，即保体积减去死体积。
分离参数:
1. 相对保留值α， 即在一定的分离条件下，保留时间大 的组分B与保留时间小的组分A的调整保留值之比。 2.分配系数K，K为在平衡状态时，某一组分在固定液与 流动相中的浓度之比。 3.分离度R，R表示相邻两个色谱峰分离程度的优劣。
气相色谱仪.ppt
5.3.1 气相色谱仪
3 分离系统 色谱柱 填充柱（2-6mm直径，1-6m长）
毛细管柱（0.1-0.5mm直径, 几十米长）
packed column
capillary column
1
3 分离系统 填充柱和毛细管柱
2
5.3.1 气相色谱仪
3 分离系统 固体固定相：固体吸附剂
固定相 液体固定相：由担体和固定液组成
例如：苯和环己烷的色谱分离
苯 环己烷
沸点 80.10C 沸点 80.70C
采用非极性固定液 ，出峰顺序由蒸汽压决定，所以分不开；
但是苯容易极化 （1）用弱极性的邻苯二甲酸二辛酯 （2）用极性的聚乙二醇-400 （3）用，’氧二丙氰
tR(苯）/tR（环己烷） 1.5 3.9 6.3
7
5.3.1 气相色谱仪
通用性；灵敏度低
15
5 检测器 (2) 氢火焰离子化检测器，FID
16
(2) 氢火焰离子化检测器，FID
有机物在火焰中电离形成离子流，根据离子 流的大小进行分析。
离子化过程:
C6H6
6CH
6CH + 3O2 6 CHO++ 6e-
CHO+ + 6H2O
6CO + 6H3O+
离子数与进入检测器的碳原子数成正比 流动相流速对检测器响应影响小
8
5.3.1 气相色谱仪 固定液极性
当 qx = qj
Px = 0
当 qx = q , ’
Px = 100
其它固定液的极性介于0-100之间
0——————————100 +1 +2 +3 +4 +5 非——————————极性
3 分离系统 色谱柱 填充柱（2-6mm直径，1-6m长）
毛细管柱（0.1-0.5mm直径, 几十米长）
packed column
capillary column
1
3 分离系统 填充柱和毛细管柱
2
5.3.1 气相色谱仪
3 分离系统 固体固定相：固体吸附剂
固定相 液体固定相：由担体和固定液组成
例如：苯和环己烷的色谱分离
苯 环己烷
沸点 80.10C 沸点 80.70C
采用非极性固定液 ，出峰顺序由蒸汽压决定，所以分不开；
但是苯容易极化 （1）用弱极性的邻苯二甲酸二辛酯 （2）用极性的聚乙二醇-400 （3）用，’氧二丙氰
tR(苯）/tR（环己烷） 1.5 3.9 6.3
7
5.3.1 气相色谱仪
通用性；灵敏度低
15
5 检测器 (2) 氢火焰离子化检测器，FID
16
(2) 氢火焰离子化检测器，FID
有机物在火焰中电离形成离子流，根据离子 流的大小进行分析。
离子化过程:
C6H6
6CH
6CH + 3O2 6 CHO++ 6e-
CHO+ + 6H2O
6CO + 6H3O+
离子数与进入检测器的碳原子数成正比 流动相流速对检测器响应影响小
8
5.3.1 气相色谱仪 固定液极性
当 qx = qj
Px = 0
当 qx = q , ’
Px = 100
其它固定液的极性介于0-100之间
0——————————100 +1 +2 +3 +4 +5 非——————————极性
仪器分析第5章 气相色谱分析法PPT课件
塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速 达到； (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略； (4) 每次分配的分配系数相同（常数）。
30
理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 理论塔板数n的经验公式
n5.54 (tR )216 (tR)2
Y1/2
仪器分析
第5章 气相色谱分 析法 gas
chromatographic analysis ,GC
2020/7/31 1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
总体概述
点击此处输入 相关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
第一节 气相色谱法概述
一、色谱法概述
1.色谱法定义 色谱法是一种分离技术，该分离技术应用于
11
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；新型仪器带 有全自动液体进样器，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。
气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
12
（3）色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
2020/7/31
6
液固色谱法（固定相为固体吸附剂，流动相为液 体）；
液液色谱法（固定相：担体+固定液，流动相为液 体）。 2.按固定相使用的形式分为：柱色谱法、纸色谱法、 薄层色谱法。
3.按分离过程的机制分为： 吸附色谱法； 分配色谱法； 离子交换色谱法； 排阻色谱法。
30
理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 理论塔板数n的经验公式
n5.54 (tR )216 (tR)2
Y1/2
仪器分析
第5章 气相色谱分 析法 gas
chromatographic analysis ,GC
2020/7/31 1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
总体概述
点击此处输入 相关文本内容
点击此处输入 相关文本内容
2
第一节 气相色谱法概述
一、色谱法概述
1.色谱法定义 色谱法是一种分离技术，该分离技术应用于
11
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；新型仪器带 有全自动液体进样器，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。
气化室：将液体试样瞬间 气化的装置。无催化作用。
12
（3）色谱柱（分离柱）
色谱柱：色谱仪的核心部件。 柱材质：不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫米。长度可根据 需要确定。 柱填料：粒度为60-80或80-100目的色谱固定相。
2020/7/31
6
液固色谱法（固定相为固体吸附剂，流动相为液 体）；
液液色谱法（固定相：担体+固定液，流动相为液 体）。 2.按固定相使用的形式分为：柱色谱法、纸色谱法、 薄层色谱法。
3.按分离过程的机制分为： 吸附色谱法； 分配色谱法； 离子交换色谱法； 排阻色谱法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
06:45:35
2. 氢焰检测器的结构
(1) 在发射极和收集极之间 加有一定的直流电压（100— 300V）构成一个外加电场。
(2) 氢焰检测器需要用到三 种气体：
N2 ：载气携带试样组分； H2 ：为燃气； 空气：助燃气。
使用时需要调整三者的比 例关系，检测器灵敏度达到最 佳。
06:45:35
3. 氢焰检测器的原理
热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工 的钨丝制成。
参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。
测量臂： 需要携带被分 离组分的载气 流过，则连接 在紧靠近分离 柱出口处。
06:45:35
2.检测原理
平衡电桥，右图。 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：
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
06:45:35
(1)当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷出进入 火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基 ：
CnHm ──→ ·CH (2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进 来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：
·CH + O ──→CHO+ + e (3)生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子 碰撞而发生分子离子反应：
CHO+ + H2O ──→H电离产生的正离子和电子在外加恒
定直流电场的作用下分别向两极定向运动而
产生微电流（约10-6～10-14A）；
(5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离
子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测
器是质量型检测器。 (6) 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。 (7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面 积与组分质量成正比的色谱流出曲线
06:45:35
③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测
器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。 载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大 ，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数， 但价格较高。
表 某些气体与蒸气的热导系数（λ），单位：J / cm·℃·s
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。FID； 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；
06:45:35
三、 氢火焰离子化检测器
flame ionization detector, FID
1. 特点
（动画）
简称氢焰检测器
（FID：hydrogen flame ionization detector）
(1) 典型的质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质 灵敏度低或不响应; (4) 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; (5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限 可达10-12g·g-1。
S=A/m
06:45:35
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。
检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量）， 被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。
06:45:35
4.线性度与线性范围
第二章 气相色谱分析
gas chromatographic analysis, GC
第五节 气相色谱检测器
detector of gas chromatograph
一、检测器特性
specific property of detector
二、热导检测器TCD
thermal conductivity detector
06:45:35
3. 影响热导检测器灵敏度的因素
①桥路电流I ： I，钨丝的温度 ，钨丝与池体之间的
温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应 值S ∝ I3，但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还 可能造成钨丝烧坏。
②池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利
于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于 分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。
检测器的线性度定义：检测器响应值的对数值与试样量 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，被测物 质的最大浓度（或质量）与最低浓度（或质量）之比。
06:45:35
二、热导检测器
thermal conductivity detector,TCD
1. 热导检测器的结构
池体（一般用不锈钢制成）
R参=R测 ; R1=R2
则：
R参·R2=R测·R1
无电压信号输出；
记录仪走直线（基线）。
06:45:35
进样后:
载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是 纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和 参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测 则： R参·R2≠R测·R1
这时电桥失去平衡，a、b 两端存在着电位差，有电压信 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 变化的峰状图形。
06:45:35
2.检测器性能评价指标
响应值（或灵敏度）S ： 在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线 性关系：
E=Sm S= E/m
单位： mV/（mg / cm3） ；（浓度型检测器） mV /（mg / s） ；（质量型检测器）
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。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色 谱峰面积（A）除以试样质量求得：
三、氢火焰离子化检测器
flame ionization detector, FID
四、电子捕获检测器
electron capture detector, ECD
五、其他检测器
other detector
06:45:35
一、检测器特性
specific property of detector
1.检测器类型
2. 氢焰检测器的结构
(1) 在发射极和收集极之间 加有一定的直流电压（100— 300V）构成一个外加电场。
(2) 氢焰检测器需要用到三 种气体：
N2 ：载气携带试样组分； H2 ：为燃气； 空气：助燃气。
使用时需要调整三者的比 例关系，检测器灵敏度达到最 佳。
06:45:35
3. 氢焰检测器的原理
热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工 的钨丝制成。
参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。
测量臂： 需要携带被分 离组分的载气 流过，则连接 在紧靠近分离 柱出口处。
06:45:35
2.检测原理
平衡电桥，右图。 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：
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
06:45:35
(1)当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷出进入 火焰时，在C层发生裂解反应产生自由基 ：
CnHm ──→ ·CH (2)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进 来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：
·CH + O ──→CHO+ + e (3)生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子 碰撞而发生分子离子反应：
CHO+ + H2O ──→H电离产生的正离子和电子在外加恒
定直流电场的作用下分别向两极定向运动而
产生微电流（约10-6～10-14A）；
(5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离
子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测
器是质量型检测器。 (6) 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。 (7)离子电流信号输出到记录仪，得到峰面 积与组分质量成正比的色谱流出曲线
06:45:35
③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测
器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。 载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大 ，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数， 但价格较高。
表 某些气体与蒸气的热导系数（λ），单位：J / cm·℃·s
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。FID； 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；
06:45:35
三、 氢火焰离子化检测器
flame ionization detector, FID
1. 特点
（动画）
简称氢焰检测器
（FID：hydrogen flame ionization detector）
(1) 典型的质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质 灵敏度低或不响应; (4) 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; (5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限 可达10-12g·g-1。
S=A/m
06:45:35
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。
检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量）， 被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。
06:45:35
4.线性度与线性范围
第二章 气相色谱分析
gas chromatographic analysis, GC
第五节 气相色谱检测器
detector of gas chromatograph
一、检测器特性
specific property of detector
二、热导检测器TCD
thermal conductivity detector
06:45:35
3. 影响热导检测器灵敏度的因素
①桥路电流I ： I，钨丝的温度 ，钨丝与池体之间的
温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应 值S ∝ I3，但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还 可能造成钨丝烧坏。
②池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利
于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于 分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。
检测器的线性度定义：检测器响应值的对数值与试样量 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，被测物 质的最大浓度（或质量）与最低浓度（或质量）之比。
06:45:35
二、热导检测器
thermal conductivity detector,TCD
1. 热导检测器的结构
池体（一般用不锈钢制成）
R参=R测 ; R1=R2
则：
R参·R2=R测·R1
无电压信号输出；
记录仪走直线（基线）。
06:45:35
进样后:
载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是 纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和 参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测 则： R参·R2≠R测·R1
这时电桥失去平衡，a、b 两端存在着电位差，有电压信 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 变化的峰状图形。
06:45:35
2.检测器性能评价指标
响应值（或灵敏度）S ： 在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线 性关系：
E=Sm S= E/m
单位： mV/（mg / cm3） ；（浓度型检测器） mV /（mg / s） ；（质量型检测器）
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。检测信号通常显示为色谱峰，则响应值也可以由色 谱峰面积（A）除以试样质量求得：
三、氢火焰离子化检测器
flame ionization detector, FID
四、电子捕获检测器
electron capture detector, ECD
五、其他检测器
other detector
06:45:35
一、检测器特性
specific property of detector
1.检测器类型