3 氣相色譜檢測系統

色譜檢測系統由檢測器、微電流放大器、記錄器等部件構成。組分從柱后流出后進入檢測器中檢測并產生信號，這些信號(通常要經過放大)送入記錄儀或數據處理系統中進行譜圖記錄及數據處理。

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物質的物理的或物理化學的性質，將組分的濃度(或質量)的變化情況轉化為易于測量的電壓、電流訊號，而這些訊號在一定范圍內必須與該物質的量成一定的比例關系。

常用的氣相色譜檢測器介紹如下：

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

熱導池檢測器由于它結構簡單，靈敏度適宜，穩定性較好，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數量級，操作也比較簡單，因而它是目前應用相當廣泛的一種檢測器。

3.1.1 熱導池檢測器原理

目前普遍采用四臂鎢絲熱導池，在四個圓形孔道內，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，此時鎢絲發熱，具有一定的溫度，當載氣流經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，根據電橋平衡原理：

四臂熱導池電橋電路

如有被測組分通入熱導池，則鎢絲周圍的氣體成分及濃度發生改變，由于不同的氣體分子導熱系數不同，分子量小的或分子直徑小的氣體具有高的熱導率，相反，分子量大的或分子體積大的則有低的熱導率，如果氣體分子越多則濃度越大，傳導的熱量也越多，這樣就使得氣體熱傳導量發生改變，從而使鎢絲的溫度也發生改變，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，因此兩組熱導池引起阻值變化不一樣，即MN端的電位差ΔV≠0，因此有相應的電壓信號輸出，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。這就是熱導池檢測器的的基本原理。

3.2 氫火焰離子化檢測器(Flame Ionization Detector，FID)

自五十年代以來，由于大力發展火箭技術，對燃燒和爆炸進行了深入的研究，發現有機物在燃燒過程中能產生離子，利用這一發現研究出氫火焰離子化檢測器，此檢測器自1958年創制以來得了廣泛的應用，是目前國內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構

氫火焰檢測器是由離子室，離子頭及氣體供應三部分組成。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，而對非電負性物質則沒有響應或響應很小。

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。多環芳烴和共軛羰基化合物等電負性物質都有很高的靈敏度，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境保護監測、農藥殘留、食品衛生、醫學、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上發展起來的一種對氮、磷化合物有高選擇性響應的檢測器，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)易揮發的堿鹽，堿鹽的壽命在半年左右，故實用意義不大。經過十年徘徊，到1974，Kolb和Bischoff設計成功不溶性堿鹽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又從銣珠發展到陶瓷堿鹽源，其堿鹽源的成份可根據需要調整變化，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、壽命和重現性均獲得明顯的改善。目前主要用于含氮、含磷農藥的殘留檢測。

3.5 火焰光度檢測器(Flame Photometric Detector，FPD)

火焰光度檢測器是最近三十年才發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。目前主要用于環境污染和生物化學等領域中，它可檢測含磷含硫有機化合物（農藥），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、儀器以及重要的應用等做了概括性地全面論述，內容廣泛，并附有大量參考文獻。這對于我們系統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工作，是重要的參考資料。