氣相色譜檢測器的分類及應(yīng)用范圍

發(fā)布日期：2018-01-04 00:00 來源：http://m.vwalker.cn 點擊：

氣相色譜監(jiān)測器根據(jù)其測定范圍可分為：

通用型檢測器：對絕大多數(shù)物質(zhì)夠有響應(yīng)；

選擇型檢測器：只對某些物質(zhì)有響應(yīng)；對其它物質(zhì)無響應(yīng)或很小。

根據(jù)檢測器的輸出信號與組分含量間的關(guān)系不同，可分為：

濃度型檢測器：測量載氣中組分濃度的瞬間變化，檢測器的響應(yīng)值與組分在載氣中的濃度成正比，與單位時間內(nèi)組分進入檢測器的質(zhì)量無關(guān)。

質(zhì)量型檢測器：測量載氣中某組分進入檢測器的質(zhì)量流速變化，即檢測器的響應(yīng)值與單位時間內(nèi)進人檢測器某組分的質(zhì)量成正比。

目前已有幾十種檢測器，其中最常用的是熱導(dǎo)池檢測器、電子捕獲檢測器（濃度型）；火焰離子化檢測器、火焰光度檢測器（質(zhì)量型）和氮磷檢測器等。

一．檢測器的性能指標(biāo)——靈敏度（高）、穩(wěn)定性（好）、響應(yīng)（快）、線性范圍（寬）

靈敏度——應(yīng)答值

單位物質(zhì)量通過檢測器時產(chǎn)生的信號大小稱為檢測器對該物質(zhì)的靈敏度。

靈敏度不能全面地表明一個檢測器的優(yōu)劣，因為它沒有反映檢測器的噪音水平。由于信號可以被放大器任意放大，S增大的同時噪聲也相應(yīng)增大，因此，僅用S不能正確評價檢測器的性能。

檢測限（敏感度）

檢測限是檢測器的重要性能指標(biāo)，它表示檢測器所能檢出的最小組分量，主要受靈敏度和噪聲影響。D 越小，表明檢測器越敏感，用于痕量分析的性能越好。

在實際分析中，由于進入檢測器的組分量很難確定（檢測器總是處在與氣化室、色譜柱、記錄系統(tǒng)等構(gòu)成的一個完整的色譜體系中）。

線性范圍

檢測器的線性范圍是指其響應(yīng)信號與被測組分進樣質(zhì)量或濃度呈線性關(guān)系的范圍。通常用最大允許進樣量QM與最小檢出量Q0的比值來表示。比值越大，檢測器的線性范圍越寬，表明試樣中的大量組分或微量組分，檢測器都能準確測定。

二.（氫）火焰離子化檢測器

火焰離子化檢測器是根據(jù)氣體的導(dǎo)電率是與該氣體中所含帶電離子的濃度呈正比這一事實而設(shè)計的。一般情況下，組分蒸汽不導(dǎo)電，但在能源作用下，組分蒸汽可被電離生成帶電離子而導(dǎo)電。

1. 火焰離子化檢測器的結(jié)構(gòu)：

該檢測器主要是由離子室、離子頭和氣體供應(yīng)三部分組成。結(jié)構(gòu)示意圖見下圖。

高純氬色譜分析儀

火焰離子化檢測器

離子室是一金屬圓筒，氣體入口在離子室的底部，氫氣和載氣按一定的比例混合后，由噴嘴噴出，再與助燃氣空氣混合，點燃形成氫火焰。靠近火焰噴嘴處有一圓環(huán)狀的發(fā)射極（通常是由鉑絲作成），噴嘴的上方為一加有恒定電壓（+300V)的圓筒形收集極（不銹鋼制成），形成靜電場，從而使火焰中生成的帶電離子能被對應(yīng)的電極所吸引而產(chǎn)生電流。

2.火焰離子化檢測器的工作原理：

由色譜柱流出的載氣（樣品）流經(jīng)溫度高達2100℃的氫火焰時，待測有機物組分在火焰中發(fā)生離子化作用，使兩個電極之間出現(xiàn)一定量的正負離子，在電場的作用下，正、負離子各被相應(yīng)電極所收集。當(dāng)載氣中不含待測物時，火焰中離子很少，即基流很小。當(dāng)待測有機物通過檢測器時，火焰中電離的離子增多，電流增大。需經(jīng)高電阻后得到較大的電壓信號，再由放大器放大，才能在記錄儀上顯示出足夠大的色譜峰。該電流的大小，在一定范圍內(nèi)與單位時間內(nèi)進入檢測器的待測組分的質(zhì)量成正比，所以火焰離子化檢測器是質(zhì)量型檢測器。

火焰離子化檢測器對電離勢低于H2的有機物產(chǎn)生響應(yīng)，而對無機物、久性氣體和水基本上無響應(yīng)，所以火焰離子化檢測器只能分析有機物（含碳化合物），不適于分析惰性氣體、空氣、水、CO、CO2、CS2、NO、SO2及H2S等。

三.電子捕獲檢測器

1. 電子捕獲檢測器的結(jié)構(gòu)：

早期電子捕獲檢測器由兩個平行電極制成?，F(xiàn)多用放射性同軸電極。在檢測器池體內(nèi)，裝有一個不銹鋼棒作為正極，一個圓筒狀-放射源（3H、63Ni）作負極，兩極間施加流電或脈沖電壓。

高純氬色譜分析儀

電子捕獲檢測器

2.電子捕獲檢測器的工作原理：

當(dāng)純載氣（通常用高純N2）進入檢測室時，受射線照射，電離產(chǎn)生正離子（N2）和電子e-，生成的正離子和電子在電場作用下分別向兩極運動，形成基流。加入樣品后，若樣品中含有某中電負性強的元素即易于電子結(jié)合的分子時，就會捕獲這些低能電子，產(chǎn)生帶負電荷陰離子（電子捕獲）這些陰離子和載氣電離生成的正離子結(jié)合生成中性化合物，被載氣帶出檢測室外，從而使基流降低，產(chǎn)生負信號，形成倒峰。倒峰大?。ǜ叩停┡c組分濃度呈正比，因此，電子捕獲測量器是濃度型的檢測器。其最小檢測濃度可達10——14g/ml，線性范圍為103左右。

電子捕獲檢測器是一種高選擇性檢測器。高選擇性是指只對含有電負性強的元素的物質(zhì)，如含有鹵素、S、P、N等的化合物等有響應(yīng).物質(zhì)電負性越強，檢測靈敏度越高。

四. 火焰光度檢測器

火焰光度檢測器是利用在一定外界條件下（即在富氫條件下燃燒）促使一些物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，通過波長選擇、光信號接收，經(jīng)放大把物質(zhì)及其含量和特征的信號聯(lián)系起來的一個裝置。

1.火焰光度檢測器的結(jié)構(gòu)：

燃燒室、單色器、光電倍增管、石英片（保護濾光片）及電源和放大器等。

高純氬色譜分析儀

火焰光度檢測器

2.工作原理：

當(dāng)含S、P化合物進入氫焰離子室時，在富氫焰中燃燒，有機含硫化合物首先氧化成SO2，被氫還原成S原子后生成激發(fā)態(tài)的S2*分子，當(dāng)其回到基態(tài)時，發(fā)射出350～430nm的特征分子光譜，最大吸收波長為394nm。通過相應(yīng)的濾光片，由光電倍增管接收，經(jīng)放大后由記錄儀記錄其色譜峰。此檢測器對含S化合物不成線性關(guān)系而呈對數(shù)關(guān)系（與含S化合物濃度的平方根成正比）。

當(dāng)含磷化合物氧化成磷的氧化物，被富氫焰中的H還原成HPO裂片，此裂片被激發(fā)后發(fā)射出480～600nm的特征分子光譜，最大吸收波長為526nm。因發(fā)射光的強度（響應(yīng)信號）正比于HPO濃度。