泰特儀器之客戶培訓(xùn)-氣相色譜儀檢測(cè)器及其工作原理
氣相色譜法中可以使用的檢測(cè)器有很多種,最常用的有火焰電離檢測(cè)器(FID),電子檢測(cè)器(ECD)與熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD).還有其他 一些檢測(cè)器起互補(bǔ)作用(見(jiàn)表3),大多是元素專(zhuān)屬性檢測(cè)器或 質(zhì)量選擇性檢測(cè)器,在這里將不對(duì)它們做詳細(xì)介紹。
表3 其他檢測(cè)器
熱導(dǎo)檢測(cè)器
所有氣體都能夠?qū)?,但是氫氣和氦氣的熱?dǎo)系數(shù)最大(見(jiàn) 表4)。當(dāng)兩者任何一種作為載氣時(shí),任何其他成分的存在都將導(dǎo) 致熱導(dǎo)檢測(cè)池中氣流熱導(dǎo)率的下降。 用TCD可以測(cè)量這種變化,并用來(lái)創(chuàng)建色譜圖。
表4 某些氣體相對(duì)于正己烷的熱導(dǎo)率
氣體相對(duì)熱導(dǎo)系數(shù) 由于TCD是基于熱導(dǎo)率的差異而工作的,故氫氣或氦氣顯然是優(yōu) 選的載氣。
工作原理
當(dāng)電壓施加于熱絲時(shí).它就發(fā)熱。穩(wěn)定的溫度取決于所施加的電 壓、熱絲的電阻和熱絲向周?chē)h(huán)境散熱的速率。
如果熱絲被載氣所包圍.載氣熱導(dǎo)率的任何變化都會(huì)引起熱絲溫 度的改變。這樣就導(dǎo)致熱絲電阻的變化。早期的TCD設(shè)計(jì)是將四根熱絲連接成惠斯通電橋。柱流出物流經(jīng) 兩根相對(duì)的熱絲;純的載氣(參比氣)流過(guò)另外兩根熱絲。當(dāng)有 被分離樣品組分流出色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器時(shí),電橋的平衡被破壞。
現(xiàn)代的TCD設(shè)計(jì)如圖20所示。
此檢測(cè)器只用一根熱絲??焖偾袚Q閥使得柱流出物(含樣品)和 參比氣交替通過(guò)檢測(cè)池。如果兩氣流是一樣的一沒(méi)有被分離的組 分,氣體切換時(shí)熱絲電阻不變。
然而,在有樣品組分進(jìn)入檢測(cè)池時(shí),切換到色譜柱流出氣時(shí),熱 絲溫度降低;當(dāng)切換到參比氣時(shí),熱絲溫度又恢復(fù)原值。電子傳 感器能夠探測(cè)到此變化并調(diào)節(jié)熱絲的電源供給以使溫度保持恒定。
圖20 熱導(dǎo)檢測(cè)器
電源供給變化曲線的波動(dòng)幅度取決于柱流出物(有組分存在時(shí)) 和參比氣之間熱導(dǎo)率的差異。火焰離子化檢測(cè)器
氫氣和空氣燃燒所生成的火焰產(chǎn)生不多的離子。然而有含碳有機(jī) 物進(jìn)入火焰中燃燒時(shí),離子產(chǎn)率將增大。
工作原理
從色譜柱流出的載氣和氫氣混合后在空氣中燃燒。FID有兩個(gè)電 極,其中之一是火焰燃燒的噴嘴,另一個(gè)加上極化電壓后用來(lái)收 集火焰中的離子。
當(dāng)組分進(jìn)入火焰時(shí),收集極所記錄到的電流增大。該電流經(jīng)過(guò)放 大后形成色譜圖。
圖21 火焰離子化檢測(cè)器
對(duì)在火焰中產(chǎn)生離子的任何物質(zhì)都有響應(yīng),幾乎包括所有有 機(jī)化合物(有少數(shù)例外)。
通用的FID設(shè)計(jì)如圖21所示。
空 極焰 放電火
電子捕獲檢測(cè)器
電子捕獲檢測(cè)器廣泛應(yīng)用于環(huán)境分析領(lǐng)域,這是因?yàn)樗鼘?duì)含鹵素 化合物有很高的靈敏度,包括大部分除草劑和農(nóng)藥。
工作原理
檢測(cè)池中的放射性同位素,通常是63Ni,發(fā)射出0射線。^射線和 載氣分子碰撞而產(chǎn)生低能量的自由電子。在兩電極間施加極化電 壓以捕集電子流。
某些分子能夠捕獲低能量的自由電子而形成負(fù)離子。當(dāng)此類(lèi)化合 物分子進(jìn)入檢測(cè)池時(shí),部分電子被捕獲從而使得收集電流下降。 信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后形成色譜圖。
圖22是一種ECD的結(jié)構(gòu)示意圖。
是高度選擇性的檢測(cè)器:對(duì)能捕獲電子的物質(zhì)有高的靈敏 度,而對(duì)其他物質(zhì)則幾乎不響應(yīng)。一些相對(duì)響應(yīng)值見(jiàn)表5。