檢測(cè)器是氣相色譜儀的重要組成部分。如果說(shuō)色譜柱是氣相色譜儀的心臟的話,那檢測(cè)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(cè)量的電信號(hào),然后記錄并顯示出來(lái)。因此,高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)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(cè)器有很多種類,其中應(yīng)用較廣的有熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)、氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)、電子捕獲檢測(cè)器(ECD)、火焰光度檢測(cè)器(FPD)、氮磷檢測(cè)器(NPD)、質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)等。
熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)
熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)是一種非破壞性濃度型檢測(cè)器,即檢測(cè)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(duì)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(cè)器。
氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)
氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)是一種破壞性質(zhì)量型檢測(cè)器,即檢測(cè)器的響應(yīng)值與單位時(shí)間內(nèi)通過的組分的量正正比,它利用有機(jī)物在氫火焰的作用下化學(xué)電離而形成離子流,借測(cè)定離子流強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。其特點(diǎn)是只對(duì)含碳有機(jī)物有明顯的響應(yīng),而對(duì)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(hào)較低或無(wú)信號(hào),如一些氮的氧化物(NO、N2O等)、一些無(wú)機(jī)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(hào)。該檢測(cè)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(jī)化合物檢測(cè)常用的檢測(cè)器。
電子捕獲檢測(cè)器(ECD)
電子捕獲檢測(cè)器(ECD)屬于濃度型檢測(cè)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(chǎng)的影響下,電子向正極移動(dòng),形成了一定的離子流,稱為基流。當(dāng)載氣帶著微量的電負(fù)性組分(含鹵素、硫、磷、氰基等的化合物)進(jìn)入時(shí),這些親電子的組分將捕獲電子形成負(fù)離子而使基流下降,從而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。
ECD具有靈敏度高、選擇性好的特點(diǎn)。它是一種專屬型檢測(cè)器,是目前分析痕量電負(fù)性有機(jī)化合物最有效的檢測(cè)器,元素的電負(fù)性越強(qiáng),檢測(cè)器靈敏度越高,對(duì)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(cè)器已廣泛應(yīng)用于有機(jī)氯和有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量、金屬配合物、金屬有機(jī)多鹵或多硫化合物等的分析測(cè)定。
火焰光度檢測(cè)器(FPD)
火焰光度檢測(cè)器(FPD)屬于質(zhì)量型檢測(cè)器,其檢測(cè)原理是,當(dāng)含磷和含硫物質(zhì)在富氫火焰中燃燒時(shí),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(cè)量特征光的強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)組分含量的檢測(cè)。FPD也是一種專屬型檢測(cè)器,適用于含磷、含硫化合物的檢測(cè)。
氣相色譜常用檢測(cè)器類型及應(yīng)用
氣相色譜常用檢測(cè)器類型及應(yīng)用
檢測(cè)器
類型
主要用途
熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)
濃度型,通用型
適用于各種無(wú)機(jī)氣體和有機(jī)物的分析,多用于永久氣體的分析
氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)
質(zhì)量型,通用型
各種有機(jī)化合物的分析,對(duì)碳?xì)浠衔锏撵`敏度高
電子捕獲檢測(cè)器(ECD)
濃度型,專屬型
適合分析含電負(fù)性元素或基團(tuán)的有機(jī)化合物,多用于分析含鹵素化合物
火焰光度檢測(cè)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(cè)器,除此之外還有其他多種檢測(cè)器供分析者選擇使用。
質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD):通用型檢測(cè)器,最大的特點(diǎn)是可以利用質(zhì)譜的性能對(duì)未知物進(jìn)行定性分析。
氮磷檢測(cè)器(NPD):專屬型檢測(cè)器,適用于檢測(cè)含氮、含磷化合物。
光離子化檢測(cè)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(hào)。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(gè)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(cè)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(shí)間變量的分析。這樣一來(lái),PFPD在檢測(cè)器靈敏度方面、磷相對(duì)于碳?xì)浠衔锏倪x擇性方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了FPD,而且,氣體消耗更少,更便于操作,長(zhǎng)期穩(wěn)定性更佳。
熱能分析器(TEA):測(cè)定亞硝胺用的選擇性檢測(cè)器。
催化燃燒檢測(cè)器(CCD):用于對(duì)可燃性氣體及化合物的微量分析。
原子發(fā)射檢測(cè)器:(AED):利用等離子體作激發(fā)光源,使進(jìn)入檢測(cè)器的被測(cè)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(zhǎng)和強(qiáng)度即可進(jìn)行定性和定量分析。AED對(duì)元素周期表中除氦以外的任何一種元素均可檢測(cè),屬多元素檢測(cè)器,可用于測(cè)定未知化合物的經(jīng)驗(yàn)式和分子式。
放電離子化檢測(cè)器(DID):DID是非選擇性、通用型很強(qiáng)的檢測(cè)器,除了載氣He以外,對(duì)任何氣體都有十分靈敏的響應(yīng),是目前測(cè)定痕量氣體雜質(zhì)用得最多的檢測(cè)器之一。
電化學(xué)檢測(cè)器:通過把氣體樣品分解為低分子量的電化學(xué)活性碎片,再把它們?nèi)苡谙鄳?yīng)的支持溶液測(cè)定其電導(dǎo)變化而工作的。這樣的檢測(cè)器包括豪爾電導(dǎo)檢測(cè)器和微庫(kù)倫檢測(cè)器。
氦電離檢測(cè)器(HID):是唯一能檢測(cè)至ng/g級(jí)的通用性檢測(cè)器。除氖以外,它對(duì)其他的無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物均有響應(yīng),是非破壞性的濃度型檢測(cè)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(jī)物或高分子量化合物的分析。
除此之外,還有表面聲波檢測(cè)器、電化學(xué)硫檢測(cè)器(ASD)、硫化物化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器(SCD)、堿火焰電離檢測(cè)器(AFID)等。