檢測器是氣相色譜儀的重要組成部分。如果說色譜柱是氣相色譜儀的心臟的話,那檢測器就是氣相色譜儀的眼睛,它的作用是將色譜柱分離后各組分在在載氣中濃度或量的變化轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號,然后記錄并顯示出來。因此,高靈敏度、高選擇性的檢測器一直是氣相色譜方法開發(fā)中的關(guān)鍵。
目前,氣相色譜的檢測器有很多種類,其中應(yīng)用較廣的有熱導(dǎo)檢測器(TCD)、氫火焰離子化檢測器(FID)、電子捕獲檢測器(ECD)、火焰光度檢測器(FPD)、氮磷檢測器(NPD)、質(zhì)譜檢測器(MSD)等。
熱導(dǎo)檢測器(TCD)
熱導(dǎo)檢測器(TCD)是一種非破壞性濃度型檢測器,即檢測器的響應(yīng)值與組分在載氣中的濃度成正比。它的基本原理是基于不同物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù),幾乎對所有的物質(zhì)都有響應(yīng),是目前應(yīng)用最廣泛的通用型檢測器。
氫火焰離子化檢測器(FID)
氫火焰離子化檢測器(FID)是一種破壞性質(zhì)量型檢測器,即檢測器的響應(yīng)值與單位時間內(nèi)通過的組分的量正正比,它利用有機物在氫火焰的作用下化學電離而形成離子流,借測定離子流強度進行檢測。其特點是只對含碳有機物有明顯的響應(yīng),而對非烴類、惰性氣體或在火焰中難電離或不電離的物質(zhì),則信號較低或無信號,如一些氮的氧化物(NO、N2O等)、一些無機氣體(SO2、NH3等)、CO2、CS2和H2O等,甲酸因氧化態(tài)較高不易在火焰中形成離子也不產(chǎn)生顯著的信號。該檢測器靈敏度高、線性范圍寬、操作條件不苛刻、噪聲小、死體積小,是有機化合物檢測常用的檢測器。
電子捕獲檢測器(ECD)
電子捕獲檢測器(ECD)屬于濃度型檢測器,它是利用放射性同位素作為放射源轟擊載氣生成正離子和自由電子,在所施電場的影響下,電子向正極移動,形成了一定的離子流,稱為基流。當載氣帶著微量的電負性組分(含鹵素、硫、磷、氰基等的化合物)進入時,這些親電子的組分將捕獲電子形成負離子而使基流下降,從而產(chǎn)生檢測信號。
ECD具有靈敏度高、選擇性好的特點。它是一種專屬型檢測器,是目前分析痕量電負性有機化合物最有效的檢測器,元素的電負性越強,檢測器靈敏度越高,對含鹵素、硫、氧、羰基、氨基等的化合物有很高的響應(yīng)。電子捕獲檢測器已廣泛應(yīng)用于有機氯和有機磷農(nóng)藥殘留量、金屬配合物、金屬有機多鹵或多硫化合物等的分析測定。
火焰光度檢測器(FPD)
火焰光度檢測器(FPD)屬于質(zhì)量型檢測器,其檢測原理是,當含磷和含硫物質(zhì)在富氫火焰中燃燒時,分別發(fā)射具有特征的光譜,透過干涉濾光片,用光電倍增管測量特征光的強度,從而實現(xiàn)對目標組分含量的檢測。FPD也是一種專屬型檢測器,適用于含磷、含硫化合物的檢測。
氣相色譜常用檢測器類型及應(yīng)用
氣相色譜常用檢測器類型及應(yīng)用
檢測器
類型
主要用途
熱導(dǎo)檢測器(TCD)
濃度型,通用型
適用于各種無機氣體和有機物的分析,多用于永久氣體的分析
氫火焰離子化檢測器(FID)
質(zhì)量型,通用型
各種有機化合物的分析,對碳氫化合物的靈敏度高
電子捕獲檢測器(ECD)
濃度型,專屬型
適合分析含電負性元素或基團的有機化合物,多用于分析含鹵素化合物
火焰光度檢測器(FPD)
質(zhì)量型,專屬型
適用于含硫、含磷化合物的分析
以上是氣相色譜儀應(yīng)用最多的四種檢測器,除此之外還有其他多種檢測器供分析者選擇使用。
質(zhì)譜檢測器(MSD):通用型檢測器,最大的特點是可以利用質(zhì)譜的性能對未知物進行定性分析。
氮磷檢測器(NPD):專屬型檢測器,適用于檢測含氮、含磷化合物。
光離子化檢測器(PID):通過光子的激發(fā)使載氣中的樣品分子電離而產(chǎn)生信號。它能使大多數(shù)分子電離,例外的情況有永久氣體、低于5個碳數(shù)的烴類、甲醇、乙腈和各種氯代甲烷。
脈沖火焰光度檢測器(PFPD):PFPD采用脈沖式的火焰,代替了傳統(tǒng)FPD的連續(xù)的或者靜態(tài)的火焰。脈沖式的火焰引入了一種取決于時間變量的分析。這樣一來,PFPD在檢測器靈敏度方面、磷相對于碳氫化合物的選擇性方面都遠遠超越了FPD,而且,氣體消耗更少,更便于操作,長期穩(wěn)定性更佳。
熱能分析器(TEA):測定亞硝胺用的選擇性檢測器。
催化燃燒檢測器(CCD):用于對可燃性氣體及化合物的微量分析。
原子發(fā)射檢測器:(AED):利用等離子體作激發(fā)光源,使進入檢測器的被測組分原子化,然后原子被激發(fā)至激發(fā)態(tài),再躍遷至基態(tài),發(fā)射出原子光譜。根據(jù)這些線光譜的波長和強度即可進行定性和定量分析。AED對元素周期表中除氦以外的任何一種元素均可檢測,屬多元素檢測器,可用于測定未知化合物的經(jīng)驗式和分子式。
放電離子化檢測器(DID):DID是非選擇性、通用型很強的檢測器,除了載氣He以外,對任何氣體都有十分靈敏的響應(yīng),是目前測定痕量氣體雜質(zhì)用得最多的檢測器之一。
電化學檢測器:通過把氣體樣品分解為低分子量的電化學活性碎片,再把它們?nèi)苡谙鄳?yīng)的支持溶液測定其電導(dǎo)變化而工作的。這樣的檢測器包括豪爾電導(dǎo)檢測器和微庫倫檢測器。
氦電離檢測器(HID):是唯一能檢測至ng/g級的通用性檢測器。除氖以外,它對其他的無機和有機化合物均有響應(yīng),是非破壞性的濃度型檢測器,特別適于永久性氣體的分析,近年也逐漸用于復(fù)雜有機物或高分子量化合物的分析。
除此之外,還有表面聲波檢測器、電化學硫檢測器(ASD)、硫化物化學發(fā)光檢測器(SCD)、堿火焰電離檢測器(AFID)等。