第三节 气相色谱检测器
检测器是一种将载气里被分离组分的量转变为
， 测量的信号（一般电信号）的装置。由于微分型检测器给出的响应是峰形色谱图，它反映了流过检测器的载体中所含试样量随时间变化的情况，并且峰的面积或峰高与组分的浓度或质量流速成正比。因此，在气相色谱仪中，常采用微分型检测器。微分型检测器有浓度型和质量型两种。浓度型检测器测量的是载气中组分浓度的瞬间变化，即检测器的响应值正比于组分的浓度。如热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ECD）。质量型检测器测量的是载气中所携带的样品进入检测器的速度变化，即检测器的响应信号正比于单位时间内组分进入检测器的质量。如氢焰离子化检测器（FID）和火焰光度检测器（FPD）。
一、检测器的性能指标
一个优良的检测器应具有以下几个性能指标：灵敏度高；检出限低；死体积小；响应迅速；线性范围宽和稳定性好。通用性检测器要求适用范围广；选择性检测器要求选择性好。
1.灵敏度
当一定浓度或一定质量的组分进入检测器，产生一定的响应信号R。以进样量c（单位：mg.cm-3 或g.s-1）对响应信号（R）作图得到一条通过原点的直线。直线的斜率就是检测器的灵敏度（S）。因此，灵敏度可定义为信号（R）对进入检测器的组分量（C）的变化率：
S = △R / △C
对于浓度型的检测器， △R取mV， △C取mg.cm-3 ，灵敏度S的单位是mV.cm3 mg -1，对于质量型检测器， △C取g.s-1 ，灵敏度S的单位是mV.s .g-1 。
在实际工作中，通常从色谱图上测量峰的面积计算检测器的灵敏度。根据灵敏度的定义，浓度型检测器灵敏度的计算公式为：
Sc = Ai×C2× / wi×C1
式中：
Sc —为灵敏度（ mV.cm3. mg -1 ）
Ai —为色谱峰面积（ cm2）
C2—记录仪灵敏度（ mV.cm-1）
—检测器入口处载气的流速（ cm3 .min -1 ）
wi—进入检测器的样品量（mg）
C1—记录纸移动速度（ cm .min -1 ）
对于气体样品，进样量以体积cm3表示时，则灵敏度Sc的单位为mV.cm3 .cm3 。
质量型检测器灵敏度计算公式：
Sm = 60Ai×C2 / wi×C1
式中：Sm —灵敏度（ mV.s .g-1 ）；
wi—进入检测器的样品量（g）
2. 检出限
检出限定义为：检测器恰能产生二倍于噪音（
2RN ）时的单位时间（单位：s）引入检测器的样品量（单位：g）或单位体积（单位：cm3 ）载气中需含的样品量。
浓度型检测器，检出限
Dc = 2RN / Sc
Dc的物理意义指每毫升载气中含有恰好能产生二倍于噪声信号的溶质毫克数。
质量型检测器，检出限
Dm = 2RN / Sm
Dm的物理意义指每秒通过的溶质克数，恰好能产生二倍于噪声的信号（
2RN ）。无论哪种检测器，检出限都与灵敏度成反比，与噪声成正比。检出限不仅决定于灵敏度，而且受限于噪声，所以它是衡量检测器性能的综合指标。
3. 最小检测量 (注:各书中符号不统一)
最小检测量制产生二倍噪声峰高时，色谱体系（由柱、气化室、记录仪和连接管道等组成一个色谱体系）所需的进样量。浓度型检测器组成的色谱仪，最小检测量（单位：mg）为：
W0c = 1.065W1/2××Dc / C1
质量型检测器组成的色谱仪，最小检测量（单位：g）为：
W0m = 1.065W1/2×60 ×Dm / C1
最小检测量和检出限是两个不同的概念。检出限只用来衡量检测器的性能；而最小检测量不仅与检测器性能有关，还与色谱柱效及操作条件有关。
4. 线性范围
检测器的线性范围定义为在检测器呈线性时最大和最小进样量之比，或最大允许进样量（浓度）与最小检测量（浓度）之比。
5. 响应时间
响应时间指进入检测器的某一组分的输出信号达到其值的63%所需的时间。一般小于1s。
二、检测器
1.热导池检测器（TCD）
热导池检测器是一种结构简单，性能稳定，线性范围宽，对无机、有机物质都有响应，灵敏度适中的检测器，因此在气相色谱中广泛应用。热导池检测器是根据各种物质和载气的导热系数不同，采用热敏元件进行检测的。桥路电流、载气、热敏元件的电阻值、电阻温度系数、池体温度等因素影响热导池的灵敏度。通常载气与样品的导热系数相差越大，灵敏度越高。由于被测组分的导热系数一般都比较小，故应选用导热系数高的载气。常用载气的导热系数大小顺序为H2 >He > N2。因此在使用热导池检测器时，为了提高灵敏度，一般选用H2为载气。当桥电流和钨丝温度一定时，如果降低池体的温度，将使得池体与钨丝的温差变大，从而可提高热导池检测器的灵敏度。但是，检测器的温度应略高于柱温，以防组分在检测器内冷凝。
2. 氢火焰离子化检测器
氢火焰离子化检测器（FID）简称氢焰检测器。它具有结构简单，灵敏度高，死体积小，响应快，稳定性好的特点，是目前常用的检测器之一。但是，它仅对含碳有机化合物有响应，对某些物质，如永久性气体、水、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、硫化氢等不产生信号或者信号很弱。氢焰检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳化合物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。
3. 电子捕获检测器
电子捕获检测器（ECD）在应用上仅次于热导池和氢火焰的检测器。它只对具有电负性的物质，如含有卤素、硫、磷、氮的物质有响应，且电负性越强，检测器灵敏度越高。
电子捕获检测器是一个具有高灵敏度和高选择性的检测器，它经常用来分析痕量的具有电负性元素的组分，如食品、农副产品的农药残留量，大气、水中的痕量污染物等，电子捕获检测器是浓度型检测器，其线性范围较窄，因此，在定量分析时应特别注意。
4. 火焰光度检测器
火焰光度检测器（FPD）又叫硫磷检测器。它是一种对含硫、磷的有机化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器。检测器主要由火焰喷嘴、滤光片、光电倍增管构成。根据硫、磷化合物在富氢火焰中燃烧感时，生成化学发光物质，并能发射出特征频率的光，记录这些特征光谱，即可检测硫、磷化合物。
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