氣相色譜儀之氫火焰離子化檢測器簡介

氫火焰離子化檢測器（flameionizationdetector，FID），簡稱氫焰檢測器，它對有機化合物有很高的靈敏度，一般比熱導池檢測器的靈敏度高幾個數量級，能檢測至10^-12g·s^-1的痕量物質，故適宜于痕量有機物的分析。因其結構簡單，靈敏度高，響應快，穩定性好，死體積小，線性范圍寬，可達10⁶以上，因此是目前應用zui廣泛的氣相色譜儀檢測器。

　　1.氫焰檢測器的結構

　　氫焰檢測器的主要部分是一個離子室。離子室一般用不銹鋼制成，包括氣體入口、火焰噴嘴、一對電極和外罩，如圖

　　被測組分被載氣攜帶，從色譜柱流出，與氫氣混合后一起進入離子室，由毛細管噴嘴噴出。氫氣在空氣的助燃下經引燃后進行燃燒，以燃燒所產生的高溫火焰（約2100℃）為能源，使被測有機物組分電離成正負離子。在氫火焰附近設有收集極（正極）和極化極（負極），在此兩極之間加有150~300V的極化電壓，形成一直流電場。產生的離子在收集極和極化極之間的外電場作用下定向運動而形成電流。被測組分電離的程度與其性質有關，一般在氫火焰中電離效率很低，大約每50萬個碳原子中有一個碳原子被電離，因此產生的電流很微弱，需經放大器放大后，才能在記錄系統上得到色譜峰。產生的微電流大小與進入離子室的被測組分含量有關，含量愈大，產生的微電流就愈大，這二者之間存在定量關系。

　　為了使離子室在高溫下不被試樣腐蝕，金屬零件都用不銹鋼制成，電極都用純鉑絲繞成，極化極兼作點火極，將氫焰點燃。為了把微弱的離子流完全收集下來，要控制收集極和噴嘴之間的距離。通常把收集極置于噴嘴上方，與噴嘴之間的距離不超過10mm。也有把兩個電極裝在噴嘴旁邊，兩極間距離約6~8mm。

　　2.氫焰檢測器離子化的作用機理

　　對于氫焰檢測器離子化的作用機理，至今還不十分清楚。根據有關研究結果，目前認為火焰中有機物的電離不是熱電離而是化學電離，即有機物在火焰中發生自由基反應而被電離。

　　氫焰離子化檢測器對大多數的有機化合物有很高的靈敏度，故對痕量有機物的分析很適宜。但對在氫火焰中不電離的無機化合物，例如*性氣體、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氫則不能檢測。

　　3.操作條件的選擇

　　（1）氣體流量包括載氣、氫氣和空氣的流量。

　　①載氣流量一般用N₂作載氣，載氣流量的選擇主要考慮分離效能。對一定的色譜柱和試樣，要找到一個zui佳的載氣流速，使柱的分離效果。

　　②氫氣流量氫氣流量與載氣流量之比影響氫火焰的溫度及火焰中的電離過程。氫焰溫度太低，組分分子電離數目少，產生電流信號就小，靈敏度就低。氫氣流量低，不但靈敏度低，而且易熄火。氫氣流量太高，熱噪聲就大。故對氫氣必須維持足夠流量。當氮氣做載氣時，一般氫氣與氮氣流量之比是1:1~1:1.5。在zui佳氫氮比時，不但靈敏度高，而且穩定性好。

　　③空氣流量空氣是助燃氣，并為生成CHO⁺提供O²。空氣流量在一定范圍內對響應值有影響。當空氣流量較小時，對響應值影響較大，流量很小時，靈敏度較低。空氣流量高于某一數值（例如400mL·min^-1），此時對響應值幾乎沒有影響。一般氫氣與空氣流量之比為1:10。

　　氣體中存在機械雜質或載氣含微量有機雜質時，對基線的穩定性影響很大，因此要保證管路的干凈并使用高純載氣。

　　（2）使用溫度與熱導檢測器不同，氫焰檢測器的溫度不是主要影響因素，從80~200℃，靈敏度幾乎相同。80℃以下，靈敏度顯著下降，這是由水蒸氣冷凝造成的。