几种气相检测器分别适用于哪些化合物，你造吗?

　　如何选择合适的检测器?在气相色谱分析中，利用被分离的样品各组分的特征，由检测器按各组分的物理或化学特性来决定的各物理量，转换成相应的电信号，通过电子仪器进行测定。

　　目前，可以用于气相色谱仪的检测器已有二十多种，其中常用的有热导检测 器(TCD)、氢火焰离子化检测器(FID)、氮磷检测器(NPD)、电子捕获检测 器(ECD)、火焰光度检测器(FPD)、光离子化检测器(PID)等。不同检测器 的原理、结构均不相同，对不同的检测对象，响应也各不相同。那么，常见气相 色谱检测器的特点及技术特性指标有哪些?在气相色谱分析中，我们应当如何根 据分析样品的特性选择合适的检测器呢?

　　一、按性能特征分类

　　从不同的角度去观察检测器性能,有如下分类:

　　1.对样品破坏与否

　　组分在检测过程中,如果其分子形式被破坏,即为破坏性检测器 ,如FID、NPD、FPD、马上到!等。组分在检测过程中,如仍保持其分子形式,即为非破坏性检测器。如TCD,PID,IRD等。

　　2.按响应值与时间的关系

　　检测器的响应值为组分在该时间的累积量,为积分型检测器,如体积检测器等。现气相色 谱分析中,此类检测器一般已不用。 检测器的响应值为组分在该时间的瞬时量,为微分型检测器。本书介绍的所有检测器,均属此类。

　　3.按响应值与浓度还是质量有关

　　检测器的响应值取决于载气中组分的浓度,为浓度敏感型检测器,或简称浓度型检测器。它的响应值与载气流速的关系是:峰面积随流速增加而减小,峰高基本不变。因当组分量一定、改变载气流速时,只是改变了组分通过检测器的速度,即改变了半峰宽,其浓度不变 。 如TCD,PID等。凡非破坏性检测器,均是浓度型检测器。

　　当检测器的响应值取决于单位时间内进入检测器的组分量时,为质量(流量)敏感型检测 器或简称质量型检测器。它的响应值与载气流速的关系是:峰高随流速的增加而增大,而峰面 积基本不变。因当组分量一定,改变载气流速时,即改变了单位时间内进入检测器的组分量, 但组分总量未变,如FID,NPD,FPD,MSD等。

　　4.按不同类型化合物响应值的大小

　　检测器对不同类型化合物的响应值基本相当,或各类化合物的,,#值之比小于 !0 时,称 通用型检测器,如TCD,PID等。

　　当检测器对某类化合物的!!”值比另一类大十倍以上时,为选择性检测器。如NPD,ECD,EPD等。

　　二、按工作原理(检测方法)分类

　　按检测器的性能特征分类对把握检测器的某项性能十分有益,但众多的检测器,各有多种 性能。某检测器归哪类,似乎没有一个内在的规律可循。如按工作原理或检测方法分类,因一 种检测器只有一份工作原理,比较明确,有一定的规律可循,比较容易掌握。

　　从工作原理考虑,检测器是利用组分和载气在物理或(和)化学性能上的差异,来检测组分 的存在及其量的变化的。这些差异有多方面:利用组分与载气物理常数,如热导系数、密度等 的差异来检测,称为物理常数检测法;利用组分与载气的光发射、吸收等性能的差异来检测,称 光度学检测法等。上述方法中,不少都是分析化学中比较成熟的检测方法,如光度法、电化学 法和质谱法,经过近二十余年的发展,现已为气相色谱法所用。这些装置已成了气相色谱仪中 的一个检测器。因此,现气相色谱检测器已成阵容。下表为按检测方法分类的常见气 相色谱检测器。

　　检测器基本常识

　　主要的检测器类型

　　1、氢火焰离子化检测器(FID)

　　用于微量有机物分析 它几乎对所有的有机物都有响应，而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小，这些物质包括永久气体、卤代硅烷、H2O、NH3、CO、CO2、CS2、Ccl4等等。所以，检测这些物质时不应使用FID。它的灵敏度比热导检测器高100-10000倍，检测限达10-13g/s，对温度不敏感，响应快，适合连接开管柱进行复杂样品的分离，线性范围为10的7次方 是气体色谱检测仪中对烃类(如丁烷,己烷)灵敏度最好的一种手段，广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含炭化合物的检测。

　　FID是用氢气和空气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。

　　FID的灵敏度与氢气、空气和氮气的比例有直接的关系，因此要注意优化。一般三者的比例接近或等于1：10：1，如氢气30~40ml/min ，空气300~400ml/min ，氮气30~40ml/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柱，使用时要查看说明书。为防止检测器被污染，检测器温度设置不应底于色谱柱实际工作的最高温度。一旦检测器被污染，轻则灵敏度下降或噪声增大，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。具体办法是拆下喷嘴，依次用不同的溶剂(丙酮、氯仿和乙醇)浸泡，并在超声波水浴中超声10min以上。还可用细不锈钢丝穿过喷嘴中间的孔，或用酒精灯烧掉喷嘴内的油状物，以达到彻底清洗的目的。有时使用时间长了，喷嘴表面会积碳(一层黑色的沉积物)，这会影响灵敏度。可用细纱纸轻轻打磨表面除去。清洗之后将喷嘴烘干，再装在检测器是进行测定。

　　2、热导检测器(TCD)

　　用于常量、半微量分析，有机、无机物均有响应 确保热丝不被烧断!在检测器通电之前，一定要确保载气已经通过了检测器，否则，热丝可能被烧断，致使检测器报废!同时，关机时一定要先关检测器电源，然后关载气。任何时候进行有可能切断通过TCD载气流量的操作，都要关闭检测器电源。这是TCD操作必须遵循的规则! 载气中含有氧气时，会使热丝寿命缩短，所以有TCD时载气必须彻底除氧。而且不要使用聚四氟乙烯作载气输送管，因为它会渗透氧气。

　　载气种类对TCD的灵敏度影响较大。原则是讲，载气与被测物的传热系数之差越大越好，故氢气或氦气作载气时比氮气作载气时的灵敏度高。当然，要测定氢气时就必须用氮气作载气。

　　3、电子捕获检测器(ECD)

　　用于有机氯农药残留分析 防止放射性的污染。ECD都有放射源(一般为63Ni)，故检测器出口一定要管道接到室外，最好接到通风出口。不经过特殊培训，不要自己拆开ECD。要遵循实验室有关放射性的管理条例。比如，至少6个月应测试有无放射性泄露。ECD的操作温度一般要高一些，常用温度范围为250~300℃。

　　4、火焰光度检测器(FPD)

　　用于有机磷、硫化物的微量分析

　　FPD是一种高灵敏度和高选择性的检测器，其主要特征是对硫为非线性响应，它是六个最常用的气相色谱检测器之一、主要用于含硫、磷化合物，特别是硫化物的痕量检测。近年也用于有机金属化合物或其他杂原子化合物的痕量检测。

　　5、氮磷检测器(NPD)

　　用于有机磷、含氮化合物的微量分析 NPD是在FID基础上发展起来的，它与FID的不同在于增加了一个热离子源(由铷盐珠构成)，其用微氢焰。在热离子源通电加热的条件下，含氮和含磷化合物的离子化效率大为提高，故可选择性地检测这两类化合物。由于用氢气，NPD的安全问题与FID相同。 热离子源的温度变化对检测器灵敏度的影响极大。温度高，灵敏度就高，但铷盐珠的寿命就会缩短。增加热离子源的电压，加大氢气流量，均可提高灵敏度。然而必须要注意，空气流量太底又会导致检测器的平衡时间太长;氢气流量太高，又会形成FID那样的火焰，大 大降低了铷盐珠的使用寿命，而且破坏了对氮和磷的选择信性响应。气体流量一般设定为，氢气3~4ml/min ，空气100~120ml/min ，用填充柱和大口径柱，载气流量在20ml/min左右，不用尾吹气，用常规毛细柱时，尾吹气设定为30ml/min左右。 在调节和设置热离子源的电压时，切记关闭检测器电源，以免不小心烧毁铷盐珠。热离子源的活性元素(铷盐)容易被污染缩短使用寿命。要延长其使用寿命应注意;第一，避免SiO2进入检测器，色谱柱要很好的老化，尤其硅氧烷类固定液，其液膜要薄。还要避免衍生化后样品中有SiO2残留进入色谱柱。第二，关闭载气(如换钢瓶或换色谱柱)前，应将热离子源的电压调为0，否则没有载气通过，铷盐珠会在几分钟内烧毁。第三，在满足灵敏度要求的条件下，尽可能用低的热离子源电压。第四，仪器存放要避免潮湿，当仪器不用时，最好保持检测器温度在100以上(热离子源电压要关闭)。第五，如果一段时间不进样分析(如过夜)，就应该降低热离子源电压，但不要关闭。因为减低电压后铷盐珠仍是热的，再进样时升高电压很快就能稳定。如果关闭后再通电压，则检测器需要几小时的平衡时间。

　　6、催化燃烧检测器(CCD)

　　用于对可燃性气体及化合物的微量分析。

　　CCD的优势(一)

　　整个波长范围内的所有谱线均可利用，我们可以选择所有的最佳线来进行分析，不会因为空间有限而被迫放弃某些最佳线 ;对于任何一个元素，都有许多谱线可供选择，能够覆盖完整的含量范围。对于某个特定的含量范围，我们也可以同时选择几条谱线进行分析，对这些谱线的结果进行平均，这样可以提高分析结果的再现性 ;根据用户的需要，可以添加额外的谱线(针对不常见的元素)。这可以在仪器生产时完成，或者在用户现场完成 ; 在用户现场可以添加新的基体，而且无须对硬件做任何改动。

　　CCD的优势(二)

　　仪器整机的价格不再取决于谱线的数目;仪器的测量范围更宽;某些特殊的元素(如铁基里的Zr或者铝基里的Sr)已包含在标准配置里面;真正实现多基体的仪器;PMT的仪器也能提供多基体，但他们经常无法选取最佳的谱线，有时候甚至需要舍弃某些重要元素;自动校准光路以及“在峰测量”。无须手动寻峰，省时并减少出错;不再需要昂贵的恒温系统;环境温度的变化不再对测量产生影响 。

　　CCD的优势(三)

　　相同数目的通道/谱线下更小的体积与重量;不需要使用到高压。使蓄电池的使用成为可能，同时减少了故障的发生;全谱型光谱仪能够做到样品分析的定性功能，这是PMT型光谱仪所不能达到的。

　　7、光离子化检测器(PID)

　　用于对有毒有害物质的痕量分析 。光离子化检测器的特点 ：

　　光离子化检测器对大多数有机物可产生响应信号，如对芳烃和烯烃具有选择性，可降低混合碳氢化合物中烷烃基体的信号，以简化色谱图;光离子化检测器不但具有较高的灵敏度，还可简便地对样品进行前处理。在分析脂肪烃时，其响应值可比火焰离子化检测器高50倍;具有较宽的线性范围(107)，电离室体积小于50μe，适合于配置毛细管柱色谱;它是一种非破坏性检测器，还可和质谱、 红外检测器等实行联用，以获取更的信息;光离子化检测器和火焰离子化检测器联用，可按结构区分芳烃、烯烃和烷烃，从而解决了极性相近化合物的族分析问题。它还可与色谱微波等离子体发射光谱相媲美，并且直观，方法简便。

　　1.2.6 可在常压下进行操作，不需使用氢气、空气等，简化了设备，便于携带。

来源：实验与分析