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氣相色譜各類檢測器原理

時(shí)間:2018-5-25 閱讀:2335
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檢測器是氣相色譜儀的重要部件,其作用是將色譜柱分離后各組分在在載氣中濃度或量的變化轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號,然后記錄并顯示出來。讓我們再詳細(xì)的回顧一下各類(熱門+冷門)檢測器吧!
 
一、離子化檢測器
基于離子化原理的氣相色譜檢測器靈敏度非常高。因?yàn)橐话闼幂d氣在通常溫度下是的絕緣體,自己不導(dǎo)電,非常少的帶電離子造成的電導(dǎo)的增加就能被觀察得到。用各種方法使待測組分離子化是這類檢測器行使功能的基礎(chǔ),由這些離子形成離子流產(chǎn)生電信號,再經(jīng)放大器放大,然后由記錄器記錄電壓隨時(shí)間的變化,從而得譜流出曲線。
 
1、氫火焰離子檢測器(FID)
此種檢測器的離子是通過有機(jī)化合物在氫氣-空氣的擴(kuò)散火焰中燃燒產(chǎn)生的。其特點(diǎn)是只對含碳有機(jī)物有明顯的響應(yīng),而對非烴類、惰性氣體或在火焰中難電離或不電離的物質(zhì),則訊號較低或無信號,如一些氮的氧化物(NO、N2O等)、一些無機(jī)氣體(SO2、NH3等)、CO2、CS2和H2O等,甲酸因氧化態(tài)較高不易在火焰中形成離子也不產(chǎn)生顯著的信號。
 
在FID中產(chǎn)生具體離子的機(jī)理是復(fù)雜的,一般認(rèn)為有兩個(gè)步驟是重要的:首先是缺氧條件下的自由基的形成;然后是激發(fā)的原子或分子態(tài)的氧所導(dǎo)致的有機(jī)物自由基的離子化。
 
2、熱離子化檢測器(TID)
又稱氮磷檢測器(NPD)。它具有與FID相似的結(jié)構(gòu),只是將一種涂有堿金屬鹽(如硅酸鈉或硅酸銣)的陶瓷珠放置在燃燒的氫火焰和收集氣之間,當(dāng)試樣蒸汽和氫氣流經(jīng)堿金屬鹽表面時(shí),含N、P的化合物便會從被氫氣還原的堿金屬蒸汽上獲得電子而離子化;失去電子的堿金屬則形成鹽再沉積到陶瓷珠表面上。
 
這個(gè)堿金屬陶珠是作為電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的催化劑來起作用的。由于其對N、P的化合物有較高的響應(yīng),已廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、食品、香料及臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。
 
3、光離子化檢測器(PID)
這是一種非破壞性的檢測器,通過光子的激發(fā)使載氣中的樣品分子電離而產(chǎn)生信號。10.2eV的光源使用得廣,它能使大多數(shù)分子電離。例外的情況有*氣體、低于5個(gè)碳數(shù)的烴類、甲醇、乙腈和各種氯代甲烷。
 
4、電子捕獲檢測器(ECD)
它是利用放射性同位素作為放射源轟擊載氣生成正離子和自由電子,在所施電場的影響下,電子向正極移動,形成了一定的離子流,稱為基流。
 
當(dāng)載氣帶著微量的電負(fù)性組分(含鹵素、硫、磷、氰基等的化合物)進(jìn)入時(shí),這些親電子的組分將捕獲電子形成負(fù)離子而使基流下降,從而產(chǎn)生檢測信號;生成的負(fù)離子與載氣正離子復(fù)合成中性化合物。
 
此種檢測器被廣泛應(yīng)用于測定殺蟲劑、除草劑、環(huán)境中的工業(yè)化學(xué)品、生物液體中的藥品和其他具有生物活性的化合物及上層大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的變化。
 
二、整體性質(zhì)檢測器
重要的整體性檢測器(bulk physical property detectors),也是早為氣相色譜發(fā)展起來的常規(guī)檢測器,是熱導(dǎo)檢測器(TCD),又叫熱絲檢測器(HWD),是一種非破壞性的濃度型檢測器。
 
其原理是利用被檢組分與載氣的熱導(dǎo)率不同來檢測組分的濃度變化。由于它結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,對無機(jī)和有機(jī)物都有響應(yīng),通用性好,而且線性范圍寬,因此應(yīng)用廣。
 
三、光學(xué)檢測器
光學(xué)檢測器(optical detectors)是利用火焰作為原子發(fā)射源,以進(jìn)行元素的分光光度測定的技術(shù)。
 
1火焰光度檢測器(FPD)
火焰光度檢測器利用氫擴(kuò)散火焰,首先通過燃燒分解從色譜柱中流出的含P和S的化合物分子,使之稱為碎片,然后把這些碎片激發(fā)到高能級,這些激發(fā)態(tài)的分子隨后回到基態(tài),發(fā)射出特征的帶狀光譜。這些發(fā)射光通過通帶中心在392nm(對于硫)或526nm(對于磷)處的濾光片,用光電倍增管測定其強(qiáng)度。
 
2熱能分析器(Thermal Energy Analyser, TEA)
TEA是測定亞硝胺用的選擇性檢測器。其測定原理是利用275~300℃下催化裂解反應(yīng)把亞硝?;鶖嗔严聛?,再通過一個(gè)冷阱以冷凝干擾的有機(jī)揮發(fā)物,然后進(jìn)入一個(gè)真空室,臭氧同時(shí)也不斷流入其中。
亞硝酰自由基與臭氧反應(yīng),生成激發(fā)電子能態(tài)的二氧化氮,后者在回到基態(tài)時(shí)發(fā)射出近紅外線(600nm)。
 
四、電化學(xué)檢測器
電化學(xué)檢測器(electrochemical detectors)的一般方法是通過把氣體樣品分解為低分子量的電化學(xué)活性碎片,再把它們?nèi)苡谙鄳?yīng)的支持溶液測定其電導(dǎo)變化而工作的。這樣的檢測器包括豪爾電導(dǎo)檢測器和微庫倫檢測器。

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