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1、气相色谱检测器气相色谱检测器(Gaschromatographicdetector),系指用于反映色谱柱后流出物成分和浓度变化的装置。检测作用的基本原理是利用样品组分与载气的物化性能之间的差异,当流经检测器的组分及浓度发生改变时,检测器立即产生了相应的信号。用于气相色谱分析的检测器已有数十种之多,其中既有为气相色谱分析而专门研制的检测器(例如:氢焰检测器),也有利用原来分析化学中的测试装置作为检测器(例如:热导检测器),还有把其他大型分析仪器与气相色谱仪联用(例如:气相色谱-质谱联用仪)。随着色谱法的不断发展和应用领域的迅速扩大,对检测器的要求也就越来越高。为了满
2、足分析上的需要和操作上的方便,除了发展新型专用检测器之外,气相色谱检测器的另一个发展趋向是研制多功能检测器,即一个检测器能起数种检测器的作用。例如:若能把氢焰检测器与火焰光度检测器以及热离子检测器结合一体,那么,将给色谱分析工作带来极大方便。用于气相色谱分析的检测器种类繁多,有关检测器的性能参见表2-3;在一般分析工作中,最常用的有热导检测器、氢焰检测器、电子捕获检测器、火焰光度检测器、热离子检测器等。本节将讨论这五种检测器的原理、结构、性能及其应用等方面的基础知识。对检测器的基本要求如下:①噪音较小,灵敏度高。②死体积小,响应迅速。③性能稳定,重现性好。④信号响
3、应,规律性强。表2-3气相色谱检测器基本性能检测器名称代号适用范围载气线性范围检测限,g热导TCD普遍适用He,H2,N210510-8氢焰FID有机物He,H2,N210710-12电子捕获ECD含卤、氧、氮等电负性物质N2,Ar10410-13火焰光度FPD硫、磷有机化合物He,N2硫(对数)102磷10410-11热离子化NPD硫、磷、氮化合物He,N210810-14光离子化PID电离势低于10.2电子伏特的化合物N2,H210810-3氦离子化HID普遍适用He10510-14氩离子化AID普遍适用Ar10510-14催化离子化CID普遍适用He,H21
4、0310-9气体密度GDB可用于测定分子量CO2,Ar,He,H210510-9微库仑MCD卤化物、硫、氮化合物Ar,He,N210410-9截面积电离CSD普遍适用H210510-9微波等离子MPD可同时测C、H、O、N、S、P、卤素等Ar,He10410-10质谱仪MS与气相色谱仪联用He,H210610-9红外光谱仪IR与气相色谱仪联用He,N210-6体积检测器(积分型)GVD永久性气体和不溶液于碱的气体CO210410-4(mmol)一、基本概念(一)分类方法在气相色谱法中,检测器的分类较常用的有四种分类法。1.按响应时间分类⑴积分型检测器积分型检测器显
5、示某一物理量随时间的累加,也即它所显示的信号是指在给定时间内物质通过检测器的总量。例如:质量检测器、体积检测器、电导检测器和滴定检测器等,此类检测器在一般色谱分析中应用较少。⑵微分型检测器微分型检测器显示某一物理量随时间的变化,也即它所显示的信号表示在给定的时间里每一瞬时通过检测器的量。例如:热导检测器、氢焰检测器、电子捕获检测器和火焰光度检测器、热离子检测器等,此类检测器为一般色谱分析中的常用检测器。2.按响应特性分类⑴浓度型检测器浓度型检测器测量的是载气中组分浓度瞬间的变化,也即检测器的响应值取决于载气中组分的浓度。例如:热导检测器和电子捕获检测器等。⑵质量型
6、检测器质量型检测器测量的是载气中所携带的样品组分进入检测器的速度变化,也即检测器的响应值取决于单位时间组分进入检测器的质量。例如:氢焰检测器、火焰光度检测器、热离子检测器等。3.按样品变化情况分类⑴破坏型检测器在检测过程中,被测物质发生了不可逆变化。例如:氢焰检测器、火焰光度检测器、热离子检测器。⑵非破坏型检测器在检测过程中,被测物质不发生不可逆变化。例如:热导检测器和电子捕获检测器。4.按选择性能分类⑴多用型检测器对许多种类物质都有较大响应信号的检测器称为多用型检测器。例如:热导检测器和氢焰检测器等属于多用型检测器。⑵专用型检测器仅对某些种类物质有较大的响应信号
7、,而对其他种类物质的响应信号很小或几乎不响应的检测器则称为专用型检测器。例如:电子捕获检测器、火焰光度检测器、热离子检测器等。有时也把上述分类法结合起来。例如:把热导检测器称为微分-浓度-非破坏-多用型检测器,氢焰检测器称为微分-质量-破坏-多用型检测器。(二)有关定义1.灵敏度(S)灵敏度(Sensitivity),系指单位量的物质通过检测器时所产生信号的大小,亦称检测器对该物质的响应值。⑴浓度型检测器灵敏度计算式Sc=AC1C2Ue/W=hY1/2Ue/W(2-9)式中A——色谱峰面积(cm2);C1——记录纸单位宽度所代表的mV数(mV/cm);C2——记录
8、纸速度的倒