第四章 气相色谱检测器.

气相色谱检测器气相色谱检测器〔Gas chromatographic detector〕，系指用于反映色谱柱后流出物成分和浓度变化的装置。

检测作用的根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〕。

随着色谱法的不断开展和应用领域的迅速扩大，对检测器的要求也就越来越高。

为了满足分析上的需要和操作上的方便，除了开展新型专用检测器之外，气相色谱检测器的另一个开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：假设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、构造、性能及其应用等方面的根底知识。

对检测器的根本要求如下：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信号响应，规律性强。

表2-3 气相色谱检测器根本性能一、根本概念〔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。

第四章气相色谱检测器第一节概述一、灵敏度二、通用性和选择性三、相对响应值四、线性和线性范围2011-10-12检测器是一种将色谱柱分离后的各试样组分按其特性和含量转变成电信号的装置。

根据检测原理的不同，可分为通用型检测器和选择型检测器两种。

通用型检测器——对不同类型化合物响应值相当，或各类化合物的相对响应因子之比小于10。

如TCD等。

选择型检测器——对某类型化合物相对响应因子比另一类大十倍以上。

如NPD，ECD等。

2011-10-12浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分的浓度成正比，而峰面积与载气流速成反比，如热导池检测器，电子捕获检测器等。

质量型检测器测量的是载气中某组分的质量变化速度，检测器的响应值与单位时间内某组分进入检测器的质量成正比，峰面积与载气流无关，如氢火焰检测器和火焰光度检测器。

2011-10-122011-10-12一、灵敏度Q ∆Q 灵敏度是指通过检测器物质的量变化时，该物质响应值的变化率。

图4-1组分量（Q ）与对应响应值（R ）图一定量的组分进入检测器后，就产生相应的响应信号R并以组分量Q 对R 作图，称为检测器的响应曲线（如右图）曲线斜率ΔR/ ΔQ 定义为检测器的灵敏度S 。

2011-10-12R S Q∆=∆对于浓度型的检测器，Q 为浓度（c ），单位为mg/mL 。

对于质量型的检测器，Q 为质量流量（m ），单位为g/s 。

测量S 应在检测器的线性范围内进行。

其信号应较检测限大10~100倍，或在相同条件下较噪声大20~200倍。

2011-10-12（一）浓度型检测器其响应值与流动相流速关系：峰面积随流速增加而减小，峰高基本不变。

原因：当组分量一定，改变流速，仅改变组分通过检测器的速度，即改变了半峰宽度。

R S c ∆=∆表达式：mV·mL·mg -1（二）质量型检测器其响应值与流动相流速关系：峰高随流速增加而增大，而峰面积基本不变。

气相色谱检测器的分类和工作原理及应用范围待测组分经色谱柱分离后，通过检测器将各组分的浓度或质量转变成相应的电信号，经放大器放大后，由记录仪或微处理机得到色谱图，根据色谱图对待测组分进行定性和定量分析。

气相色谱监测器根据其测定范围可分为：通用型检测器：对绝大多数物质够有响应；选择型检测器：只对某些物质有响应；对其它物质无响应或很小。

根据检测器的输出信号与组分含量间的关系不同，可分为：浓度型检测器：测量载气中组分浓度的瞬间变化，检测器的响应值与组分在载气中的浓度成正比，与单位时间内组分进入检测器的质量无关。

质量型检测器：测量载气中某组分进入检测器的质量流速变化，即检测器的响应值与单位时间内进人检测器某组分的质量成正比目前已有几十种检测器，其中最常用的是热导池检测器、电子捕获检测器（浓度型）；火焰离子化检测器、火焰光度检测器（质量型）和氮磷检测器等。

一．检测器的性能指标——灵敏度（高）、稳定性（好）、响应（快）、线性范围（宽）（一）灵敏度——应答值单位物质量通过检测器时产生的信号大小称为检测器对该物质的灵敏度。

响应信号(R)—进样量(Q)作图，可得到通过原点的直线，该直线的斜率就是检测器的灵敏度，以S表示：(3)由此可知：灵敏度是响应信号对进入检测器的被测物质质量的变化率。

气相色谱检测器的灵敏度的单位，随检测器的类型和试样的状态不同而异：对于浓度型检测器：当试样为液体时，S的单位为mV·ml/mg，即1mL载气中携带1mg的某组分通过检测器时产生的mV数；当试样为气体时，S的单位为mV·ml／ml，即1ml载气中携带1ml的某组分通过检测器时产生的mV数；对于质量型检测器：当试样为液体和气体时，S的单位均为：mV·s／g，即每秒钟有1g的组分被载气携带通过检测器所产生的mV数。

灵敏度不能全面地表明一个检测器的优劣，因为它没有反映检测器的噪音水平。

由于信号可以被放大器任意放大，S增大的同时噪声也相应增大，因此，仅用S不能正确评价检测器的性能。

《分析仪器的使用与维护》试题库内容第四章气相色谱仪1题号：04001第04章 题型：选择题 难易程度：容易 试题：FID 点火前需要加热至100C 的原因是（）A. 易于点火 C.防止水分凝结产生噪音B. 点火后为不容易熄灭D.容易产生信号答案：C试题：对气相色谱柱分离度影响最大的是（）A. 色谱柱柱温B.载气的流速C.柱子的长度 D.填料粒度的大小答案：A4 题号：04004第04章 题型：选择题 难易程度：适中 试题：单柱单气路7 题号：04007第04章 题型：选择题 难易程度：适屮 试题：稳压阀是用来调节气体流量和稳定气体压力。

对波纹管双腔式稳压阀其入口压力不得超过（），出口压力--般2题号：04002第04章题型：选择题 试题：TCD 的基本原理是依据被测组分与载气（）的不同A.相对极性B.电阻率C.相对密度 答案：D3 题号：04003 第04章 题型：选择题难易程度：适屮 D.导热系数 难易程度：容易气相色谱仪的工埠骡盈孵矗胖篦裁恶編品空减压阀，转子流量计，色谱柱， 稳压阀，色谱柱，转子流量计， 减压阀，色谱柱，转子流量计，A. B. C. 答案P ・5减压阀， 稳压阀，减压阀，麵号：04005第04章题型: ......... 空 检测器后放空 检测器后放空 检测器后放空选择题 难易程度: 容易试题：固定其他条件, 色谱柱的理论塔板高度,将随载气的线速增加而（A.基本不变 C.减小答案：D6 题号：04006B. 变大 D. 先减小后增大第04章题型：选择题难易程度：较难试题：稳流阀的作用是保持载气流速稳定。

稳流阀工作的条件是保持气体入口 O A. 压力稳定C. 温度稳B. 流速稳定 D. 载气种类固定保持在（A.0. 3MPa, 0. 1-0. 3 MPaC・ 0. 6MPa , 0. 1-0. 6 MPa 答案：B8题号：04008第04章试题：毛细管色谱气路中连接补充气路A.保持色谱峰稳定C.提高检测的灵敏度答案：C9题号：04009第04章试题：衡量色谱柱总分离效能的指标是）OB.0. 6MPa , 0. 1-0. 3MPaD. 1. OMPa , 0. 1-0. 6 MPa题型：选择题难易程度：适中（尾吹气）的目的是（）。

气相色谱分析gas chromatogra呈线性关系：E = S mS = E / m单位：mV/〔mg / cm3〕；〔浓度型检测器〕mV /〔mg / s〕；〔质量型检测器〕S表示单位质量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。

S值越大，检测器〔也即色谱仪〕的灵敏度也就越高。

检测信号通常显示为色谱峰，那么响应值也可以由色谱峰面积〔A〕除以试样质量求得：S = A / m3最低检测限〔最小检测量〕噪声水平决定着能被检测到的浓度〔或质量〕。

从图中可以看出：如果要把信号从本底噪声中识别出来，那么组分的响应值就一定要高于N。

检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度〔或质量〕，被定义为最低检测限〔或该物质的最小检测量〕。

4线性度与线性范围检测器的线性度定义：检测器响应值的对数值与试样量对数值之间呈比例的状况。

检测器的线性范围定义：检测器在线性工作时，被测物质的最大浓度〔或质量〕与最低浓度〔或质量〕之比。

二、热导检测器thermal conductivity detector,TCD1 热导检测器的结构池体〔一般用不锈钢制成〕热敏元件：电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。

参考臂：仅允许纯载气通过，通常连接在进样装置之前。

测量臂：需要携带被别离组分的载气流过，那么连接在紧靠近别离柱出口处。

2检测原理平衡电桥，右图。

不同的气体有不同的热导系数。

钨丝通电，加热与散热到达平衡后，两臂电阻值：R参=R测; R1=R2那么：R参·R2=R测·R1无电压信号输出；记录仪走直线〔基线〕。

进样后:载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气，使测量臂的温度改变，引起电阻的变化，测量臂和参考臂的电阻值不等，产生电阻差，R参≠R测那么：R参·R2≠R测·R1这时电桥失去平衡，a、b两端存在着电位差，有电压信号输出。

信号与组分浓度相关。

记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。