气相色谱仪检测器结构原理及使用方法注意事项

首先，为什么需要检测器？

被测成分通过色谱柱分离后，气体分子和载气分子的混合状态从柱后流出，这是每个人都无法识别的。因此，必须有一种设备或方法来混合气体中成分的真实浓度（mg/mL）或质量流量（g/s）当它成为一个可测量的电信号时，信号的大小与成分成正比。该设备称为气相色谱探测器，其方法称为气相色谱探测器。因此，气相色谱探测器是检测气相色谱流出成分及其变化的装置。

气相色谱探测器是如此重要，今天小编梳理了七个常用探测器的原理和结构，分类和使用范围，注意事项，让我们一起学习！

检测器的结构和原理

检测测器通常由两部分组成：传感器和检测电路。

传感器利用被测物质的各种物理性质、化学性质、物理化学性质和载气性质的差异来感知被测物质的存在和数量。例如：热传导探测器（TCD）通过热导率指数与载气热导率系数的差异；火焰电离检测器（FID），氮磷检测器（NPD）等等都是在一定环境下使用被测成分电离，而载气不是电离；火焰亮度检测器（FPD）换句话说，在某些环境中，被测物质可以发出不同波长的光，而气氮不发光。因此，传感器是将被测物质转换为相应信号的装置。这是探测器的核心。探测器的性能主要取决于传感器。

检查电路是将传感器产生的各种信号转换为电信号的装置。传感器发送的信号包括电阻、电流、电压、离子流、频率、光波等。检查电路的功能是测量这些参数的变化，并将其转换为可测量的电信号。TCD利用惠斯顿电桥将中热丝电阻值的变化转化为电信号；利用电场收集各种气相电离产生的离子流，放大微电流放大器，显示变化；FPD利用光电光的强度是利用光电倍增管进行光电转换，然后通过微电流放大得到结果。

检测器的类型和使用范围

1.氢火苗离子化检测器(FID)用于少量有机物分析；

2.热导探测器(TCD)有机、无机物有响应的常量、半微量分析；

3.电子捕获探测器(ECD)用于有机氯农药残留分析；

4.火苗亮度检测器(FPD)用于微量分析有机磷和硫酸盐；

5.氮磷检测器(NPD)含氮化合物用于有机磷的微量分析；

6.催化燃烧探测器(CCD)可燃气体和化合物的微量分析；

7.光离子化检测器(PID)对有毒有害物质的痕量分析色谱检测器进行分类；

（1）按原理可分为光学检测器(如，紫外、荧光、示差折光、蒸发光散射)、热学检测器(如，吸附热)、电化学检测器(如，极谱、库仑、安培)、电学检测器(电导、介电常数、压电石英频率)、放射性检测器(闪烁计数、电子捕获、氦离子化)以及氢火焰离子化检测器。

（2）按测量性质分为通用型和专属型(又称选择性)。通用型检测器测量的是一般物质均具有的性质，它对溶剂和溶质组分均有反应，如示差折光、蒸发光散射检测器。通用型的灵敏度一般比专属型的低。专属型检测器只能检测某些组分的某一性质，如紫外、荧光检测器，它们只对有紫外吸收或荧光发射的组分有响应。

（3）按检测方式分为浓度型和质量型。浓度型检测器的响应与流动相中组分的浓度有关，质量型检测器的响应与单位时间内通过检测器的组分的量有关。

（4）检测器还可分为破坏样品和不破坏样品的两种；

气相色谱检测器操作注意事项

1、气相色谱检测器尾吹气的使用。

尾吹气是从色谱柱出口处直接进入检测器的一路气体，又叫补充气或辅助气。填充柱不用尾吹气，而毛细管柱则大都采用尾吹气。这是因为毛细管柱的柱内载气流量太低（常规柱为1~3mL/min)，不能满足检测器的#@*操作条件（一般检测器要求20mL/min的载气流量）。在色谱柱后增加一路载气直接进入检测器，就可保证检测器在高灵敏度状态下工作。尾吹气的另一个重要作用是消除检测器死体积的柱外效应。经分离的化合物流出色谱柱后，可能由于管道体积增大而出现体积膨胀，导致流速减缓，从而引起谱带展宽。加入尾吹气后就消除了这一问题。

那么，尾吹气流量多少合适呢？这要看所用检测器和色谱柱的尺寸而定。比如，用0.53mm大口径柱时，柱内流量可达15mL/min，这对微型TCD和单丝TCD 来说已经够大了，就没必要再加尾吹气了。而对于FID、NPD、FPD则需要至少10mL/min的尾吹气流量，对于ECD就需要20mL/min的尾吹气（ECD一般需要载气总流量大于25mL/min）。使用常规或微径柱时，尾吹气流量应相应增大。

经验参考值为：FID、NPD、FPD需要柱内载气和尾吹气的流量之和为30mL/min左右。ECD则需要40~60mL/min。当需要在#@*灵敏度状态下工作时，应针对具体样品优化尾吹气流量以及其他气体流量。一般情况下，尾吹气所用气体类型应与载气相同。

尾吹气流量是在安装好色谱柱后，在检测器出口处用皂膜流量计测定的。注意，测定尾吹气流量时要关闭其他气体（如，使用FID时要关闭空气和氢气），用0.32mm以下内径的色谱柱时，可不关闭柱内载气，这时测得的流量为柱内载气和尾吹气流量之和。

2、FID 使用注意事项

(1)FID虽然是准通用型检测器，但有些物质在此检测器上的响应值很小或无响应。这些物质包括水久气体、卤代硅烷、H20、NH3、CO、CO2、CS、CCl4等，所以，检测这些物质时不应使用FID。

(2)FID是用氢气和空气中燃烧所产生的火焰使被测物质离子化的，故应注意安全问题。在未接上色谱柱时，不要打开氢气阀门，以免氢气进入柱箱。测定流量时，一定不能让氢气和空气混合，即，测氢气时，要关闭空气，反之亦然。无论什么原因导致火焰熄灭时，应尽快关闭氢气阀门，直到排除了故障，重新点火时，再打开氢气阀门。高档仪器有自动检测和保护功能，火焰熄灭时可自动关闭氢气。

(3)FID的灵敏度与氢气、空气和氮气的比例有直接关系，因此，要注意优化。一般三者的比例应接近或等于l:10:l，如，氢气30~40 mL/min，空气300~400 ml/min，氮气30~40 ml/min。另外，有些仪器设计有不同的喷嘴分别用于填充柱和毛细管柱，使用时应查看说明书。

(4)为防止检测器被污染，检测器温度设置不应低于色谱柱实际工作的#@*温度。一旦检测器被污染，轻则灵敏度明显下降或噪声增大，重则点不着火。消除污染的办法是清洗，主要是清洗喷嘴表面和气路管道。具体方法是拆F喷嘴，依次用不同极性的溶剂（如丙酮、氯仿和乙醇）浸泡，并在超声波水浴中超声10min以上。还可用细不锈钢理穿过喷嘴中间的孔，或用酒精灯烧掉喷嘴内的油状物，以达到清洗的目的。有时使用时间长了，喷嘴表面会积碳（一层黑色沉积物），这也会影响灵敏度。可用细砂纸轻轻打磨表面而除去。清洗之后将喷嘴烘干，再装在检测器上进行测定。