《仪器分析》课程教学资源（PPT课件）第九章 气相色谱分析法 gas chromatographic analysis（9.3）气相色谱检测器

第九章 检测器特性 specific property of detector 气相色谱分析法 二、热导检测器TcD thermal conductivity detector gas chromatographic三、氢火焰离子化检测器 analysis GC flame ionization detector fID 三 第三节 四、电子捕获检测置 electron capture detector ECD 气相色谱检测器五、其他检测器 other detector detector of gas chromatograph 下一页 00:03:43

00:03:43 第九章 气相色谱分析法 一、检测器特性 specific property of detector 二、热导检测器TCD thermal conductivity detector 三、氢火焰离子化检测器 flame ionization detector, FID 四、电子捕获检测器 electron capture detector, ECD 五、其他检测器 other detector 第三节 气相色谱检测器 gas chromatographic analysis, GC detector of gas chromatograph

、检测器特性 specific property of detector 1.检测器类型 浓度型检测器: 测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化,检测 信号值与组分的浓度成正比。热导检测器; 质量型检测器: 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化,即检测 信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。FID; 广普型检测器: 对所有物质有响应,热导检测器 专属型检测器: 对特定物质有高灵敏响应,电子俘获检测器; 00:03:43

00:03:43 一、检测器特性 specific property of detector 1.检测器类型 浓度型检测器： 测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测 信号值与组分的浓度成正比。热导检测器； 质量型检测器： 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测 信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。FID； 广普型检测器： 对所有物质有响应，热导检测器； 专属型检测器： 对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；

2.检测器性能评价指标 感 响应值(或灵敏度)S: 在一定范围内,信号E与进入检测器的物质质量m呈线 性关系: E=Sm SEE/m 单位:mWmg/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,则响应值也可以由色 谱峰面积(A)除以试样质量求得: S=A/m 00:03:43

00:03:43 2.检测器性能评价指标 响应值（或灵敏度）S： 在一定范围内，信号E与进入检测器的物质质量m呈线 性关系： E = S m S = 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，则响应值也可以由色 谱峰面积（A）除以试样质量求得： S = A / m

3.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)。 +八形 从图中可以看出:如果要把信号从本底噪声中识别出来 则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)。 00:03:43

00:03:43 3.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 ，则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。 00:03:43

00:03:43 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

热导检测器 thermal conductivity detector TCD 1.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: 需要携带被分 参比池 离组分的载气 流过,则连接 在紧靠近分离 柱出口处 测量池 00:03:43

00:03:43 二、热导检测器 thermal conductivity detector,TCD 1. 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： 需要携带被分 离组分的载气 流过，则连接 在紧靠近分离 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,加热与散热达到平衡后,两臂电阻值: R参R测;R=R2 naab 则: R参·R2=Rm·R1 请点击 无电压信号输出; 记录仪走直线(基线) 使用说明 基本原理 录仪 热导检测器原理 00:03:43 A

00:03:43 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，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值： R参=R测 ; R1=R2 则： 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 则:R参R≠R测R 这时电桥失去平衡,a、bQ 请点击 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他 基本原理 录仪 变化的峰状图形。 热导检测器原理 00:03:43

00:03:43 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 则： 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

3.影响热导检测器灵敏度的因素 ①桥路电流Ⅰ:个,钨丝的温度个,钨丝与池体之间的 温差↑,有利于热传导,检测器灵敏度提高。检测器的响应 值S∝阝,但稳定性下降,基线不稳。桥路电流太髙时,还 可能造成钨丝烧坏。 ②池体温度:池体温度与钨丝温度相差越大,越有利 于热传导,检测器的灵敏度也就越高,但池体温度不能低于 分离柱温度,以防止试样组分在检测器中冷凝。 00:03:43

00:03:43 3. 影响热导检测器灵敏度的因素 ①桥路电流I ： I，钨丝的温度 ，钨丝与池体之间的 温差，有利于热传导，检测器灵敏度提高。检测器的响应 值S ∝ I 3 ，但稳定性下降，基线不稳。桥路电流太高时，还 可能造成钨丝烧坏。 ②池体温度：池体温度与钨丝温度相差越大，越有利 于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于 分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝

③载气种类:载气与试样的热导系数相差越大,在检测 器两臂中产生的温差和电阻差也就越大,检测灵敏度越高。 载气的热导系数大,传热好,通过的桥路电流也可适当加大 ,则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数 但价格较高 表某些气体与蒸气的热导系数(),单位:J/cm℃s 气体X×105(100℃ 气体 入×105(10℃C 224.3 甲烷 45.8 氢氦氧空氮 1756 乙烷 30.7 31.9 丙烷 26.4 31.5 甲醇 23.1 31.5 乙醇 22.3 21.8 丙酮 17.6 00:03:43 A

00:03:43 ③载气种类：载气与试样的热导系数相差越大，在检测 器两臂中产生的温差和电阻差也就越大，检测灵敏度越高。 载气的热导系数大，传热好，通过的桥路电流也可适当加大 ，则检测灵敏度进一步提高。氦气也具有较大的热导系数， 但价格较高。 表 某些气体与蒸气的热导系数（λ），单位：J / cm·℃·s