熱導(dǎo)檢測(cè)器的故障原理與維護(hù)

 熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）又稱熱導(dǎo)池或熱絲檢熱器，是氣相色譜法zui常用的一種檢測(cè)器。

基于不同組分與載氣有不同的熱導(dǎo)率的原理而工作的熱傳導(dǎo)檢測(cè)器。敏感元件為熱絲，如鎢

絲、鉑絲、錸絲，并由熱絲組成電橋。在通過(guò)恒定電流以后，鎢絲溫度升高，其熱量經(jīng)四周

的載氣分子傳遞至池壁。當(dāng)被測(cè)組分與載氣一起進(jìn)入熱導(dǎo)池時(shí)，由于混合氣的熱導(dǎo)率與純載

氣不同（通常是低于載氣的熱導(dǎo)率），鎢絲傳向池壁的熱量也發(fā)生變化，致使鎢絲溫度發(fā)生

改變，其電阻也隨之改變，進(jìn)而使電橋輸出端產(chǎn)生不平衡電位而作為信號(hào)輸出。熱導(dǎo)檢測(cè)器

是氣象色譜法中zui早出現(xiàn)和應(yīng)用zui廣的檢測(cè)器。

近年來(lái)，盡管在許多方面它已被更靈敏更專屬性的各種檢測(cè)器所取代，但是由于它具

有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，靈敏度適宜，線性范圍寬，對(duì)各種能作色譜的物質(zhì)都有響應(yīng)，zui適

合作微量分析（ppm 級(jí)）。在分析測(cè)試在中，熱導(dǎo)檢測(cè)器不僅用于分析有機(jī)污染物，而且

用于分析一些用其他檢測(cè)器無(wú)法檢測(cè)的無(wú)機(jī)氣體，如氫、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳等。

工作原理

熱導(dǎo)檢測(cè)器的工作原理是基于不同氣體具有不同的熱導(dǎo)率。熱絲具有電阻隨溫度變化

的特性。當(dāng)有一恒定直流電通過(guò)熱導(dǎo)池時(shí)，熱絲被加熱。由于載氣的熱傳導(dǎo)作用使熱絲的一

部分熱量被載氣帶走，一部分傳給池體。當(dāng)熱絲產(chǎn)生的熱量與散失熱量達(dá)到平衡時(shí)，熱絲溫

度就穩(wěn)定在一定數(shù)值。此時(shí)，熱絲阻值也穩(wěn)定在一定數(shù)值。由于參比池和測(cè)量池通入的都是

純載氣，同一種載氣有相同的熱導(dǎo)率，因此兩臂的電阻值相同，電橋平衡，無(wú)信號(hào)輸出，記

錄系統(tǒng)記錄的是一條直線。當(dāng)有試樣進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，純載氣流經(jīng)參比池，載氣攜帶著組分氣

流經(jīng)測(cè)量池，由于載氣和待測(cè)量組分二元混合氣體的熱導(dǎo)率和純載氣的熱導(dǎo)率不同，測(cè)量池

中散熱情況因而發(fā)生變化，使參比池和測(cè)量池孔中熱絲電阻值之間產(chǎn)生了差異，電橋失去平

衡，檢測(cè)器有電壓信號(hào)輸出，記錄儀畫(huà)出相應(yīng)組分的色譜峰。載氣中待測(cè)組分的濃度越大，

測(cè)量池中氣體熱導(dǎo)率改變就越顯著，溫度和電阻值改變也越顯著，電壓信號(hào)就越強(qiáng)。此時(shí)輸

出的電壓信號(hào)與樣品的濃度成正比，這這正是熱導(dǎo)檢測(cè)器的定量基礎(chǔ)。

特征

TCD 無(wú)論對(duì)單質(zhì)、無(wú)機(jī)物或有機(jī)物均有響應(yīng)，且其相對(duì)相應(yīng)值與使用的TCD 的類型、

結(jié)構(gòu)以及操作條件等無(wú)關(guān)，因而通用性好。

檢測(cè)條件選擇性

影響熱導(dǎo)池靈敏度的因素主要有橋路電流、在其性質(zhì)、池體溫度和熱敏元件材料及性

質(zhì)。對(duì)于給定的儀器，熱敏元件已固定，因而需要選擇的操作條件就只有載氣、橋電流和檢

測(cè)器溫度。

應(yīng)用

熱導(dǎo)池（TCD）檢測(cè)器是一種通用的非破壞性濃度型檢測(cè)器，一直是實(shí)際工作中應(yīng)用

zui多的氣相色譜檢測(cè)器之一。TCD 特別適用于氣體混合物的分析，對(duì)于那些氫火焰離子化

檢測(cè)器不能直接檢測(cè)的無(wú)機(jī)氣體的分析，TCD 更是顯示出獨(dú)到之處。TCD 在檢測(cè)過(guò)程中不

破壞被監(jiān)測(cè)組份，有利于樣品的收集，或與其他儀器聯(lián)用。TCD 能滿足工業(yè)分析中峰高定

量的要求，很適于工廠的控制分析。

熱導(dǎo)檢測(cè)器使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：在檢測(cè)器通電之前一定要確保載氣已通過(guò)檢測(cè)器，

載氣含有氧氣時(shí)，會(huì)使熱絲壽命縮短，載氣種類對(duì)TCD 的靈敏度影響較大，原則上講，載氣

與被測(cè)物的傳熱系數(shù)之差越大越好。

熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）使用時(shí)應(yīng)注意什么?

熱導(dǎo)檢測(cè)器使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。

（1）在檢測(cè)器通電之前一定要確保載氣已通過(guò)檢測(cè)器，否則，熱絲就可能被燒斷，致使

檢測(cè)器報(bào)廢。同時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)一定要先關(guān)檢測(cè)器的電源，然后關(guān)載氣。任何時(shí)候進(jìn)行有可能切斷

通過(guò)TCD 的載氣流量的操作，都要首先關(guān)閉檢測(cè)器電源，這是TCD 操作所必須遵循的規(guī)則。

（2）載氣含有氧氣時(shí)，會(huì)使熱絲壽命縮短，所以，用TCD 時(shí)載氣必須*除氧，而且不

要使用聚四氟乙烯作載氣輸送管，因?yàn)樗鼤?huì)滲透氧氣。

（3）載氣種類對(duì)TCD 的靈敏度影響較大，原則上講，載氣與被測(cè)物的傳熱系數(shù)之差越大

越好，故氫氣或氦氣做載氣時(shí)比氮?dú)庾鲚d氣時(shí)靈敏度要高，當(dāng)然，要測(cè)定氫氣時(shí)就必須用氮

氣做載氣。