氣相色譜儀檢測器概述（一）

理想的氣相色譜儀檢測器應能瞬間真實地反映色譜柱流出的載氣中組分的存在及其量的快速變化。

一、希望在無組分流出即僅有載氣通過檢測器時，其響應信號曲線（基線）是穩定而無波動的，于是有噪聲和漂移的要求。

二、希望痕量組分進入檢測器就有響應，于是有靈敏度和檢測下限的要求。

三、希望在某些情況下對所有進入檢測器的組分均有響應，而在另一些情況下僅對某種化合物有響應，于是有通用性和選擇性的要求。

四、希望保持毛細管柱的分離效能，于是有柱后譜帶不展寬的要求。

五、希望十分窄的譜帶快速通過檢測器時峰形不失真，于是有檢測器響應時間的要求。

六、希望定量準確、可靠，于是有相對響應因子、線性和線性范圍的要求等。

熱導池檢測器

熱導池檢測器（TCD）是基于不同物質的導熱系數不同進行檢測的，是目前應用zui廣泛的氣相色譜儀檢測器。

一、工作原理：

熱導池檢測器主要利用以下三個條件達到檢測目的：

1、被測組分和載氣的導熱系數不同。

2、熱敏元件電阻值與溫度之間存在一定關系。

3、利用惠斯登電橋原理檢測流經被測組分的變化。

當熱導池只有載氣通過時，載氣從兩個熱敏元件上帶走的熱量相同，兩個熱敏元件的溫度變化相同，其電阻值變化也相同，電橋處于平衡狀態。當進入被測組分后，裁氣流經參考池，裁氣帶著被測組分流經測量池，由于被測組分與載氣組成的混合氣體的導熱系數不同，從兩個熱敏元件上帶走的熱量不同，兩個熱敏元件的溫度變化不同，其電阻值變化也不同，從而使得電橋失去平衡，記錄器上就有信號產生。

二、結構：

TCD由熱敏元件和池體組成。

1、熱敏元件：

熱敏元件是TCD的感應元件，可以是熱敏電阻或熱絲，其電阻值隨溫度的變化而變化。

參考臂僅允許純載氣通過，測量臂是攜帶被測組分的載氣流過。

（1）熱敏電阻：

熱敏電阻是由錳、鎳和鈷等氧化物半導體制成直徑約為0.1～1mm的小珠，密封在玻玻殼內。

1）優點：

①熱敏電阻阻值大（5～50kΩ），溫度系數大，靈敏度相當高，可作μg/g級痕量分析。

②熱敏電阻體積小，可制成直徑為0.25mm的小球，池腔體積可小至50μL。

③熱敏電阻對載氣流波動不敏感，耐腐蝕，抗氧化。

2）缺點：

①熱敏電阻TCD的響應值隨溫度的增加而快速下降，通常熱敏電阻要在120℃以下使用，使用范圍受到極大限制。

②與熱絲相比，熱敏電阻的溫度系數大，其響應值對溫度的變化十分敏感。因此，熱敏電阻的穩定性差，特別是在程序升溫分析時尤為突出。

③熱敏電阻對還原條件十分敏感，不能用H₂作載氣。

目前，只有在低溫痕量分析和需小池體積配毛細管柱時，才用熱敏電阻作熱敏元件。

（2）熱絲：

1）對熱絲的要求：

①電阻率高，可在相同長度內得到高電阻值。

②電阻溫度系數大，通橋電流加熱后可得到高電阻值。

③強度好。

④耐腐蝕，抗氧化。

①和②是為了獲得高靈敏度，同時熱絲體積小，可縮小池體積，制作微型熱導池（μ－TCD）。③和④是為了獲得高穩定性。

2）熱絲材質：

①鎢絲：鎢絲電阻率低，靈敏度難以提高。強度差，高溫下易氧化，使噪聲增加，信噪比下降。

②錸鎢絲：錸鎢絲與鎢絲相比，電阻率高，電阻溫度系數略低。拉斷力顯著提高，高溫特性好，性能穩定，但仍存在高溫下易氧化的問題。

目前高性能TCD均用錸鎢絲，錸鎢絲有純鎢加錸合金絲和摻雜鎢加錸合金絲兩種系列。在電阻率、加工成型和高溫強度等方面，后者均優于前者，在相同結構設計和操作條件下，選用后者可獲得較高電阻值。摻雜鎢加錸合金絲的電阻值和靈敏度均隨摻錸量的增加而提高。

3）錸鎢絲的安裝：

①先在支架上焊未鍍金錸鎢絲，經嚴格清洗后，再在電解槽中將錸鎢絲鍍金。雖然其阻值下降約11%，在相同橋電流下靈敏度下降約30%，但其耐腐蝕性和性抗氧化性顯著提高，兼顧了靈敏度和穩定性。

②先鍍金，再將鍍金錸鎢絲焊至支架上。效果較差。

2、池體：

池體是一個內部加工成池腔和孔道的金屬體。

（1）池體材質：

池體材料早期多為銅，銅熱傳導性能好，但耐腐性能差，近年已被不銹鋼取代。

（2）池體積：

通常將池腔和孔道的總體積稱為池體積。早期TCD的池體積多為500～800μL，后減小至100～500μL，適用于填充柱。近年來發展的μ－TCD的池體積小于100μL，有的為3.5μL，適用于毛細管柱。

（3）氣路形式：

1）普通TCD：

有直通式、擴散式和半擴散式。

①直通式：

載氣流動方式：全部直接通過熱絲。

氣流波動影響：大。

時間常數：＜1s。

靈敏度：高。

②擴散式：

載氣流動方式：擴散至熱絲。

氣流波動影響：小。

時間常數：5～10s，響應慢。

靈敏度：低于直通式。

③半擴散式：

載氣流動方式：部分直接通過，部分擴散至熱絲。

氣流波動影響：中。

時間常數：介于二者之間。

靈敏度：低于直通式。

2）μ－TCD：

由于μ－TCD的池體積已小至幾微升甚至200nL，μ－TCD中載氣流動方式已不象普通TCD那樣明顯，基本上可分為直通式和準直通式兩種。

μ－TCD可直接與毛細管柱相連，基本不會造成峰展寬。在靈敏度允許的情況下，適當加尾吹氣，對改善峰形十分有利。

μ－TCD的池體積雖小，但為使其工作穩定，池體還應有適當的質量，以保證恒溫效果，使基線穩定。