氣相色譜的檢測系統(tǒng)主要由檢測器、放大器和記錄器等部件組成。氣相色譜檢測器的性能要求:通用性強或性好;響應(yīng)范圍寬,可用于常量和痕量分析;穩(wěn)定性好,噪音低;死體積小,響應(yīng)快;線性范圍寬,便于定量;操作簡便耐用。氣相色譜檢測器按其檢測特性分類可分為濃度型檢測器和質(zhì)量型檢測器。氣相色譜常用的檢測器分述如下: 1. 熱導(dǎo)檢測器(thermal conductivity detector,TCD) 結(jié)構(gòu):熱敏元件裝入檢測池池體中,制成熱導(dǎo)池,再將熱導(dǎo)池與電阻組成惠斯頓電橋。 原理:熱敏電阻消耗的電能所產(chǎn)生的熱與載氣熱傳導(dǎo)和強制對流等散失的熱達到熱動平衡,當(dāng)載氣中有組分進入熱導(dǎo)池時由于組分的導(dǎo)熱系數(shù)與載氣不同,熱平衡被破壞,熱敏電阻溫度發(fā)生變化,其電阻值也隨之發(fā)生變化,惠斯頓電橋輸出電壓不平衡的信號,記錄該信號從而得到色譜峰。 應(yīng)用:熱導(dǎo)檢測器是一種通用的非破壞性濃度型檢測器,理論上可應(yīng)用于任何組分的檢測,但因其靈敏度較低,故一般用于常量分析。 2. 氫火焰離子化檢測器(flame ionization detector,FID) 結(jié)構(gòu):金屬圓筒做外殼,內(nèi)部裝有燃燒的噴嘴,載氣及組分從色譜柱流出后與氫氣(必要時還有尾吹氣)一起從噴嘴逸出并與噴嘴周圍的空氣燃燒。噴嘴附近裝有發(fā)射極和收集極,兩極間形成電場。 原理:FID是以氫氣在空氣中燃燒所生成的熱量為能源,組分燃燒時生成離子,同時在電場作用下形成離子流。組分在火焰中生成離子的機理,至今不是很清楚。 工作條件:溫度一般應(yīng)在150℃以上以防積水;氫氣:氮氣:空氣=1:1:10。 性能與應(yīng)用:FID是多用途的破壞性質(zhì)量型檢測器。靈敏度高,線性范圍寬,廣泛應(yīng)用于有機物的常量和微量檢測。 3. 氮磷檢測器(nitrogen-phosphorus detector,NPD) 結(jié)構(gòu):與氫火焰離子化檢測器類似,但在火焰噴嘴與收集極之間,裝有銣珠(硅酸銣,Rb2O·SiO2)。 原理:一些研究者提出了一些不同的機理,但都不能完滿地解釋實驗現(xiàn)象。 工作條件:兩種操作方式,NP方式和P方式,其工作條件也不一樣。 性能與應(yīng)用:NPD是選擇性檢測器。NP操作方式時,可用于測定含氮和含磷的有機化合物;P操作方式時,可用于測定含磷的有機化合物。作為選擇性檢測器,對于檢測的化合物靈敏度非常高,為其它檢測器所不及。 4. 電子捕獲檢測器(electron capture detector,ECD) 結(jié)構(gòu):檢測室內(nèi)有正負電極與β-射線源,目前所使用的*的放射源是Ni63,在衰變中沒有γ輻射,產(chǎn)生的β射線能量低,半衰期長,可用到400℃。 原理:檢測室內(nèi)的放射源放出β-射線粒子(初級電子),與通過檢測室的載氣碰撞產(chǎn)生次級電子和正離子,在電場作用下,分別向與自己極性相反的電極運動,形成檢測室本底電流,當(dāng)具有負電性的組分(即能捕獲電子的組分)進入檢測室后,捕獲了檢測室內(nèi)的電子,變成帶負電荷的離子,由于電子被組分捕獲,使得檢測室本底電流減少,產(chǎn)生倒的色譜峰信號。 工作條件:載氣一般選用高純氮氣,氣體中微量氧和微量水會污染檢測室,必須用凈化管除去。 性能與應(yīng)用:ECD是濃度型選擇性檢測器,對負電性的組分能給出極顯著的響應(yīng)信號。 用于分析鹵素化合物、多核芳烴、一些金屬螯合物和甾族化合物。 5. 火焰光度檢測器(flame-photometric detector,FPD) 結(jié)構(gòu):一般分為燃燒和光電兩部分;前者為火焰燃燒室,與FID相似,后者由濾光片和光電倍增管等組成。 原理:組分在富氫(H2﹕O2>3)的火焰中燃燒時組分不同程度地變?yōu)樗槠蛟?,其外層電子由于互相碰撞而被激發(fā),當(dāng)電子由激發(fā)態(tài)返回低能態(tài)或基態(tài)時,發(fā)射出特征波長的光譜,這種特征的光譜通過經(jīng)選擇的干涉濾光片測量(含有磷、硫、硼、氮、鹵素等的化合物均能產(chǎn)生這種光譜)。如硫在火焰中產(chǎn)生350-430nm的光譜,磷產(chǎn)生480-600nm的光譜。 工作條件:通入的氫氣量必須多于通常燃燒所需要的氫氣量,即在富氫情況下燃燒得到火焰。 性能與應(yīng)用:FPD為質(zhì)量型選擇性檢測器,主要用于測定含硫、含磷化合物,其信號比碳氫化合物幾乎高一萬倍。廣泛應(yīng)用于石油產(chǎn)品中微量硫化合物及農(nóng)藥中有機磷化合物的分析。 6. 其它檢測器:質(zhì)譜儀、付立葉變換紅外光譜儀、AED、SCD、ELCD、PID、HID等。 |