熱導(dǎo)檢測器的工作原理及結(jié)構(gòu)

      氣體分析的熱導(dǎo)裝置是在1915年由莎士比亞提出的，當(dāng)時把它收做卡它計主要用來確定氣體的純度。到了1946年克拉埃森把它引進(jìn)到氣相色譜儀中。由于它結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，靈敏度雖不高，但對無機(jī)氣體和各種有機(jī)物都有響應(yīng)，以樣品無破壞性，線性范圍又較寬，制作與維修也方便，因此，熱導(dǎo)檢測器很快發(fā)展成為氣相色譜儀中zui通用的檢測裝置。

1.熱導(dǎo)池的工作原理

       一個被氣體包圍的發(fā)熱導(dǎo)體散失的熱量和它周圍的氣體導(dǎo)熱性能有關(guān)。而不同的氣體其導(dǎo)熱性能也不盡相同。熱導(dǎo)檢測器正是利用這個原理工作的。常用的是熱絲式的敏感元件，熱絲絕緣地安裝在金屬的管體池腔中，池腔的兩端既是氣體入口又是其出口。熱絲被一恒定電源加熱，這就實(shí)現(xiàn)了氣路系統(tǒng)和電路氣路的交叉。

      工作時，載氣從熱絲周圍流過并帶走熱量，元件本身因通有穩(wěn)定的直流電流而發(fā)熱，當(dāng)發(fā)出的熱量等于帶走的熱量，熱絲因其有恒定的溫度和阻值而處于熱平衡狀態(tài)。當(dāng)載氣中含有被色譜柱分離開的被測組分時，由于不同的氣體具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)，故該組分流過熱絲時會改變熱絲的散熱條件而使它的溫度發(fā)生變化，繼而導(dǎo)致熱絲本身電阻阻值相應(yīng)的變化。如果把熱絲元件連接在惠斯登電橋線路中，那么這個阻值的變化就會改變橋路平衡狀態(tài)從而輸出一個電壓信號。這樣就實(shí)現(xiàn)了把載氣中某物質(zhì)組分濃度的變化轉(zhuǎn)變成一個電信號的變化。綜上所述，熱導(dǎo)池的工作原理可簡單地概括為下面一系列過程：

      載氣中樣品濃度的變化→載氣的熱導(dǎo)系數(shù)變化→熱絲散熱量變化→熱絲溫度變化→熱絲阻值變化→橋路不平衡輸出信號→記錄

       由此可見，利用熱導(dǎo)池來檢測不同的氣體物質(zhì)時zui重要的依據(jù)就是物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。

2.熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)

      熱導(dǎo)檢測器英文縮寫為TCD，該檢測器是由熱導(dǎo)池以及電氣線路所組成。熱導(dǎo)池本身又由熱絲熱敏元件和金屬池體構(gòu)成。

      熱絲是熱敏元件的一類，是構(gòu)成熱導(dǎo)檢測器的關(guān)鍵元件。對于一個熱導(dǎo)池檢測器要求熱絲具有高的電阻值和高的電阻溫度系數(shù)，機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，熱絲是由金屬絲構(gòu)成。