相色谱七种检测器的使用

王中泰

相色谱七种检测器的使用

气相色谱检测器就像气相的“眼睛”，是一种能检测气相色谱流出组分及其变化的器件。

一、气相都有哪几种检测器吗？

每种检测器在使用时要注意什么吗？
被测组分经色谱柱分离后，是以气态分子与载气分子相混状态从柱后流出的，人肉眼不可能识别。因此，必须要有一个装置或方法，将混合气体中组分的真实浓度（ mg/mL ）或雷竞技百科 流量（ g/s ）变成可测量的电信号，且信号的大小与组分的量成正比。此装置称气相色谱检测器，其方法称气相色谱检测法。因此，气相色谱检测器是一种能检测气相色谱流出组分及其变化的器件。

检测器通常由两部分组成：传感器和检测电路。传感器是利用被测物质的各种物理性质、化学性质以及物理化学性质与载气的差异，来感应出被测物质的存在及其量的变化。如热导检测器（ TCD ）就是利用被测物质的热导系数和载气热导系数的差异；火焰电离检测器（ FID ）、氮磷检测器（ NPD ）等都是利用被测组分在一定条件下可被电离，而载气不电离；火焰光度检测器（ FPD ）就是利用被测物质在一定条件下，可发射不同波长的光，而载气氮气却不发光等等。所以，传感器是将被测物质变换成相应信号的装置。它是检测器的核心。检测器性能的好坏，主要取决于传感器。

检测电路是将传感器产生的各种信号转变成电信号的装置。从传感器送出的信号是多种多样的，有电阻、电流、电压、离子流、频率、光波等。检测电路的作用是测定出这些参数的变化，并将其变成可测量的电信号。如， TCD 中热丝阻值的变化，利用电桥变成电信号；各种气相电离产生的离子流，用电场收集、微电流放大器放大后，才显示出它的变化；而 FPD 不同波长光的强度，即是利用光电倍增管进行光电转换，然后微电流放大得到结果等。

二、气相色谱仪的几种检测器
1 、氢火焰离子化检测器 (FID) 用于微量有机物分析；
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；
3 、电子捕获检测器 (ECD) 用于有机氯农药残留分析；
4 、火焰光度检测器 (FPD) 用于有机磷、硫化物的微量分析；
5 、氮磷检测器 (NPD) 用于有机磷、含氮化合物的微量分析；
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；
7 、光离子化检测器 (PID) 用于对有毒有害物质的痕量分析色谱检测器分类；

（ 1 ）按原理可分为光学检测器 ( 如，紫外、荧光、示差折光、蒸发光散射 ) 、热学检测器 ( 如，吸附热 ) 、电化学检测器 ( 如，极谱、库仑、安培 ) 、电学检测器 ( 电导、介电常数、压电石英频率 ) 、放射性检测器 ( 闪烁计数、电子捕获、氦离子化 ) 以及氢火焰离子化检测器。

（ 2 ）按测量性质可分为通用型和专属型 ( 又称选择性 ) 。通用型检测器测量的是一般物质均具有的性质，它对溶剂和溶质组分均有反应，如示差折光、蒸发光散射检测器。通用型的灵敏度一般比专属型的低。专属型检测器只能检测某些组分的某一性质，如紫外、荧光检测器，它们只对有紫外吸收或荧光发射的组分有响应。

（ 3 ）按检测方式分为浓度型和雷竞技百科 型。浓度型检测器的响应与流动相中组分的浓度有关，雷竞技百科 型检测器的响应与单位时间内通过检测器的组分的量有关。

（ 4 ）检测器还可分为破坏样品和不破坏样品的两种。

三、气相色谱检测器操作注意事项
1 、气相色谱检测器尾吹气的使用
尾吹气是从色谱柱出口处直接进入检测器的一路气体，又叫补充气或辅助气。填充柱不用尾吹气，而毛细管柱则大都采用尾吹气。这是因为毛细管柱的柱内载气流量太低（常规柱为 1~3mL/min) ，不能满足检测器的最佳操作条件（一般检测器要求 20mL/min 的载气流量）。在色谱柱后增加一路载气直接进入检测器，就可保证检测器在高灵敏度状态下工作。尾吹气的另一个重要作用是消除检测器死体积的柱外效应。经分离的化合物流出色谱柱后，可能由于管道体积增大而出现体积膨胀，导致流速减缓，从而引起谱带展宽。加入尾吹气后就消除了这一问题。

那么，尾吹气流量多少合适呢？这要看所用检测器和色谱柱的尺寸而定。比如，用 0.53mm 大口径柱时，柱内流量可达 15mL/min ，这对微型 TCD 和单丝 TCD 来说已经够大了，就没必要再加尾吹气了。而对于 FID 、 NPD 、 FPD 则需要至少 10mL/min 的尾吹气流量，对于 ECD 就需要 20mL/min 的尾吹气（ ECD 一般需要载气总流量大于 25mL/min ）。使用常规或微径柱时，尾吹气流量应相应增大。经验参考值为： FID 、 NPD 、 FPD 需要柱内载气和尾吹气的流量之和为 30mL/min 左右。 ECD 则需要 40~60mL/min 。当需要在最高灵敏度状态下工作时，应针对具体样品优化尾吹气流量以及其他气体流量。一般情况下，尾吹气所用气体类型应与载气相同。

尾吹气流量是在安装好色谱柱后，在检测器出口处用皂膜流量计测定的。注意，测定尾吹气流量时要关闭其他气体（如，使用 FID 时要关闭空气和氢气），用 0.32mm 以下内径的色谱柱时，可不关闭柱内载气，这时测得的流量为柱内载气和尾吹气流量之和。

2 、 FID 使用注意事项：
(1)FID 虽然是准通用型检测器，但有些物质在此检测器上的响应值很小或无响应。这些物质包括水久气体、卤代硅烷、 H20 、 NH3 、 CO 、 CO2 、 CS 、 CCl4 等，所以，检测这些物质时不应使用 FID 。

(2)FID 是用氢气和空气中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。在未接上色谱柱时，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。

(3)FID 的灵敏度与氢气、空气和氮气的比例有直接关系，因此，要注意优化。一般三者的比例应接近或等于 l:10:l ，如，氢气 30~40 mL/min ，空气 300~400 ml/min ，氮气 30~40 ml/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管柱，使用时应查看说明书。

(4) 为防止检测器被污染，检测器温度设置不应低于色谱柱实际工作的最高温度。一旦检测器被污染，轻则灵敏度明显下降或噪声增大，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。具体方法是拆 F 喷嘴，依次用不同极性的溶剂（如丙酮、氯仿和乙醇）浸泡，并在超声波水浴中超声 10 分钟以上。还可用细不锈钢理穿过喷嘴中间的孔，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（一层黑色沉积物），这也会影响灵敏度。可用细砂纸轻轻打磨表面而除去。清洗之后将喷嘴烘干，再装在检测器上进行测定。