3 氣相色譜檢測系統(tǒng)

色譜檢測系統(tǒng)由檢測器、微電流放大器、記錄器等部件構(gòu)成。組分從柱后流出后進入檢測器中檢測并產(chǎn)生信號，這些信號(通常要經(jīng)過放大)送入記錄儀或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中進行譜圖記錄及數(shù)據(jù)處理。

任何一個檢測器從根本上講可以看作是一個傳感器(transducer或senser)。各種檢測器的共性是根據(jù)物質(zhì)的物理的或物理化學(xué)的性質(zhì)，將組分的濃度(或質(zhì)量)的變化情況轉(zhuǎn)化為易于測量的電壓、電流訊號，而這些訊號在一定范圍內(nèi)必須與該物質(zhì)的量成一定的比例關(guān)系。

常用的氣相色譜檢測器介紹如下：

3.1 熱導(dǎo)池檢測器(Thermal Conductivity Detector，TCD)

熱導(dǎo)池檢測器由于它結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度適宜，穩(wěn)定性較好，線性范圍較寬，適用于無機氣體和有機物，它既可做常量分析，也可做微量分析，最小檢測量mg/ml數(shù)量級，操作也比較簡單，因而它是目前應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一種檢測器。

3.1.1 熱導(dǎo)池檢測器原理

目前普遍采用四臂鎢絲熱導(dǎo)池，在四個圓形孔道內(nèi)，安裝上四根鎢絲(或錸鎢絲)，利用此四根鎢絲組成惠斯登電橋(見圖3－1)通過一定量的恒定直流電流，此時鎢絲發(fā)熱，具有一定的溫度，當(dāng)載氣流經(jīng)鎢絲并保持恒定的流速時，熱絲表面被帶走的熱量是恒定的，即熱絲阻值的變化也恒定，根據(jù)電橋平衡原理：

四臂熱導(dǎo)池電橋電路

如有被測組分通入熱導(dǎo)池，則鎢絲周圍的氣體成分及濃度發(fā)生改變，由于不同的氣體分子導(dǎo)熱系數(shù)不同，分子量小的或分子直徑小的氣體具有高的熱導(dǎo)率，相反，分子量大的或分子體積大的則有低的熱導(dǎo)率，如果氣體分子越多則濃度越大，傳導(dǎo)的熱量也越多，這樣就使得氣體熱傳導(dǎo)量發(fā)生改變，從而使鎢絲的溫度也發(fā)生改變，使鎢絲的阻值變化，由于參考池仍是純載氣通過，而測量池為含有樣品組分的載氣通過，因此兩組熱導(dǎo)池引起阻值變化不一樣，即MN端的電位差ΔV≠0，因此有相應(yīng)的電壓信號輸出，在一定條件下此信號大小與組分的濃度成正比。因此，利用測量此非平衡電壓信號，即可確定待測組分的含量。這就是熱導(dǎo)池檢測器的的基本原理。

3.2 氫火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID)

自五十年代以來，由于大力發(fā)展火箭技術(shù)，對燃燒和爆炸進行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)有機物在燃燒過程中能產(chǎn)生離子，利用這一發(fā)現(xiàn)研究出氫火焰離子化檢測器，此檢測器自1958年創(chuàng)制以來得了廣泛的應(yīng)用，是目前國內(nèi)外氣相色譜儀必備檢測器。氫火焰檢測器是微量有機物色譜分析的主要檢測器，它的主要特點是靈敏度高，基流小，最小檢測量為ng/ml級，響應(yīng)快，線性范圍寬，對操作條件的要求不甚嚴格(如載氣流速，檢測器溫度等)，操作比較簡單、穩(wěn)定、可靠，因此它是目前最常用的檢測器。

3.2.1 氫火焰離子化檢測器的結(jié)構(gòu)

氫火焰檢測器是由離子室，離子頭及氣體供應(yīng)三部分組成。圖3-2是氫火焰離子化檢測器的一般示意圖

§3.3 電子捕獲檢測器(Electron Capture Detector，ECD)

電子捕獲檢測器是目前氣相色譜中常用的一種高靈敏度、高選擇性的檢測器。它只對電負性(親電子)物質(zhì)有信號，樣品電負性越強，所給出的信號越大，而對非電負性物質(zhì)則沒有響應(yīng)或響應(yīng)很小。

電子捕獲檢測器對鹵化物、含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物、金屬有機物、金屬螯合物，甾類化合物。多環(huán)芳烴和共軛羰基化合物等電負性物質(zhì)都有很高的靈敏度，其檢出限量可達10-9～10-10克的范圍。所以電子捕獲檢測器在環(huán)境保護監(jiān)測、農(nóng)藥殘留、食品衛(wèi)生、醫(yī)學(xué)、生物和有機合成等方面，都已成為一種重要的檢測工具。

3.4 熱離子檢測器(The Thermionio detector，TID)

熱離子檢測器(TID)，是專門測定有機氮和有機磷的選擇性檢測器，故又稱氮磷檢測器（NPD），它是在1964年由Karmen和Guiffrida在氫火焰離子化檢測器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種對氮、磷化合物有高選擇性響應(yīng)的檢測器，利用TID還可以測定有機砷、硒、鋁、錫等化合物。由于第一代TID選用水溶性(如K2SO4、CsBr)易揮發(fā)的堿鹽，堿鹽的壽命在半年左右，故實用意義不大。經(jīng)過十年徘徊，到1974，Kolb和Bischoff設(shè)計成功不溶性堿鹽Rb2SiO3，因而大大提高了堿鹽的壽命，使TID成為有實用價值的選擇性檢測器。八十年代，TID又從銣珠發(fā)展到陶瓷堿鹽源，其堿鹽源的成份可根據(jù)需要調(diào)整變化，使用添加劑提高了離子化的能力，堿鹽加熱不僅可采用火焰加熱而且可在堿鹽源中心繞上Ni/Cr絲以電加熱熱離子源，使熱源溫度可準確控制，因而，檢測器的靈敏度、選擇性、壽命和重現(xiàn)性均獲得明顯的改善。目前主要用于含氮、含磷農(nóng)藥的殘留檢測。

3.5 火焰光度檢測器(Flame Photometric Detector，F(xiàn)PD)

火焰光度檢測器是最近三十年才發(fā)展起來的一種高選擇性和高靈敏度的新型檢測器。它對含硫、含磷化合物的檢測靈敏度很高。目前主要用于環(huán)境污染和生物化學(xué)等領(lǐng)域中，它可檢測含磷含硫有機化合物（農(nóng)藥），以及氣體硫化物，如甲基對硫磷，馬拉硫磷，CH3SH，CH3SCH3，SO2，H2S等，稍加改變還可以測有機汞、有機鹵化物、氯化物、硼烷以及一些金屬螯合物等。

4 主要參考文獻

4.1 專著

綜合性的色譜專著，對色譜法的理論、實驗方法、儀器以及重要的應(yīng)用等做了概括性地全面論述，內(nèi)容廣泛，并附有大量參考文獻。這對于我們系統(tǒng)而全面地了解色譜理論知識，掌握分析研究方法或從事教學(xué)工作，是重要的參考資料。