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氣相色譜工作原理
氣相色譜工作原理
氣相色譜工作原理：是利用試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復(fù)多次分配，由于固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，
因此各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流訊號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。
氣相色譜儀的組成部分
（1）載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量
（2）進樣系統(tǒng)：包括進樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）
（3）色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置（將多組分樣品分離為單個）
（4）檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置
（5）記錄系統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站
1、原理：
在一個處于熱平衡的TCD中，組分進入測量臂池腔，就會由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，從而引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，就會引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號的變化。信號大小與被測物質(zhì)濃度成函數(shù)關(guān)系。所以TCD的信號變化是各個變量相繼變化的結(jié)果。
R1/R2=R4/R3：靜態(tài)電阻之比要求比例相等，R1R3池和R2R4池互為參比。將電橋在未通入試樣與通入試樣后平衡性的差異（以電位差的形式來表現(xiàn)）記錄下來，得到色譜峰，反映待測物濃度。
2、特點：
結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，靈敏度適宜，對大多數(shù)物質(zhì)都有響應(yīng)，尤其適應(yīng)常規(guī)分析、氣體分析。池體為不銹鋼塊，熱敏元件一般為錸鎢絲組成，溫度系數(shù)為正。由于熱導(dǎo)檢測器屬于濃度型檢測器，所以檢測器的靈敏度與池體的幾何結(jié)構(gòu)、池體溫度、穩(wěn)定性、熱絲的穩(wěn)定性能、所用載氣的熱傳導(dǎo)率，以及氣體流量的穩(wěn)定性、純度、流速等因素有關(guān)。檢測器響應(yīng)與橋流使用密切相關(guān)，橋流大，靈敏度高，但是噪聲隨之增大，壽命也會縮短。
TCD檢測條件的選擇：
（1）.載氣種類
TCD檢測器通常使用氫氣或者氦氣作為載氣，因為它們的熱導(dǎo)系數(shù)遠遠大于其它化合物，故靈敏度高，且易于定量，線性范圍寬。從理論上講用氦氣較合理，但它價格昂貴，因此在我國一般都選用氫氣作載氣，質(zhì)檢中心目前除美國熱電的兩臺GC2000氣相色譜儀TCD檢測器用的氬氣作載氣外，其余色譜所有TCD檢測器均是采用氫氣作載氣。用氫氣作載氣要防止泄漏和爆炸，有條件話應(yīng)該將尾氣排到室外。
（2）.載氣純度
載氣純度影響靈敏度，實驗證明：在電橋電流120mA～200mA 范圍內(nèi)，用99.999％的超純氫氣比用99％的普氫靈敏度高6％～13％，同時，基線漂移和噪聲也可以大大降低。載氣純度對峰形也有影響，用TCD作高純氣中雜質(zhì)檢測時，載氣純度應(yīng)比被測氣體高十倍以上，否則易出倒峰。
（3）.載氣流速
TCD為濃度型檢測器，對流速波動很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流速。因此，在檢測過程中，載氣流速必須保持恒定。在柱分離許可的情況下，以低一些為妥。流速波動可能導(dǎo)致基線噪聲和漂移增大。在加橋流之前，首先應(yīng)該測定流量，讓柱流量和參比流量相等。對于福立的色譜，用的H2作載氣，大致流量可參照色譜儀上貼的“穩(wěn)流閥調(diào)節(jié)圈數(shù)與載氣流量對照表”調(diào)節(jié)，然后用皂膜流量計測定具體的參比流量和柱流量；對2#SP3240，可以在色譜儀正面面板上改變柱壓力，然后用皂膜流量計在檢測器兩出口測定具體需要的參比流量和柱流量；對GC2000，先在儀器程序中選擇所用的載氣種類，然后設(shè)定柱前壓，檢測器兩出口一個是參比氣（Ref flow）出口，一個是載氣+尾吹氣（Mkup）的出口，可根據(jù)具體測定需要改變載氣壓力、參比氣及尾吹氣的流量zui終使兩出口氣體流量相等。
（4）.電橋電流
電橋電流可以顯著提高TCD的靈敏度。一般認為S值與電流的3次方成正比。但是電流的提高又受到噪聲和使用壽命的限制。橋流設(shè)定與TCD檢測池的溫度及使用的載氣種類密切相關(guān)
TCD的使用注意事項
不能在沒有載氣通過的情況下打開儀器，會影響柱子的使用壽命，更不能升溫加上電流，否則檢測器的核心部件錸鎢絲會在短時間內(nèi)燒毀。載氣一定要在開機之前開，在儀器溫度穩(wěn)定后開始做樣前再給橋流，降溫關(guān)機之前要先關(guān)橋流（福立的色譜將橋流設(shè)為0，北分的SP3420和熱電的GC2000將橋流設(shè)為OFF）。然后將柱溫設(shè)為室溫，待溫度降下來后關(guān)機再關(guān)載氣。
在每次開機前都檢查一下熱導(dǎo)排出口有沒有氣出來（福立及北分的色譜儀電源關(guān)掉后仍有壓力，熱電的GC2000關(guān)機后氣源自動切斷），沒有的情況下千萬不要開機和加電流，要仔細檢查看氣源供氣是否正常，氣路系統(tǒng)有無漏氣，閥門是否打開，壓力顯示是否正常，不能解決的問題立即上報，一切正常后才能開機。進樣時要時刻注意硅膠墊的松緊度，很松了馬上把橋電流關(guān)掉換上新的硅膠墊。進樣時感覺特別容易，用 TCD 檢測器不進樣時記錄儀上有規(guī)則小峰出現(xiàn)，說明密封墊漏氣該更換。每次認真檢查所有色譜儀的各類氣體壓力顯示，若發(fā)現(xiàn)與設(shè)定的值有差異，要仔細檢查情況所在。若出現(xiàn)柱前壓為0的情況，要馬上關(guān)橋流，降柱溫關(guān)儀器，先換進樣墊后看壓力是否正常，若正常則重新開機，如果仍然不正常要立即上報。
要定期老化柱子。目前所有測氧的柱子都是裝填的分子篩，它作為吸附劑吸附容量有限，當(dāng)吸附某種分子達到飽和時，就沒有繼續(xù)吸附的能力，需要將被吸附的物質(zhì)驅(qū)掉，因此需要再生處理，一般用加熱提高溫度或者降低壓力的方法處理?，F(xiàn)在所使用的是升高柱溫的方法對柱子進行老化，一般用180~200℃柱溫老化，視具體情況而定。
熱導(dǎo)檢測池的溫度要比柱溫高，以免樣品在熱導(dǎo)池中凝固。開機時，先等檢測池溫度升到比要設(shè)定的柱溫高后，再設(shè)柱溫，因為柱溫升降都較快。高沸點樣品或固定液在檢測器中冷凝，將使噪聲和漂移變大，以致無法正常工作。
載氣中若含氧，將使熱絲長期受到氧化，有損其壽命，故通常載氣應(yīng)加凈化裝置，以除去氧氣。
當(dāng)出現(xiàn)基線噪聲或漂移較明顯，進樣出現(xiàn)未知峰或鬼峰等情況時，可能檢測器被污染，拆下檢測器端的柱子，用丙酮、yi醚或乙醇注入檢測器進行清洗。清洗后通載氣加熱除去溶劑。
FID的全稱是火焰離子化檢測器，因為一般都用的是氫氣，所以一般叫氫火焰檢測器。它的原理很簡單，當(dāng)有機物經(jīng)過檢測器時，在火焰那里會產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會增大，對這個電流信號進行檢測和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖。一般的有機化合物在FID上都有響應(yīng)，一般分子量越大，靈敏度越高。FID是GCzui基本的檢測器。
ECD檢測器全稱電子捕獲檢測器，它有一個放射源，會不間斷地發(fā)射電子，這個電子流在通常的時間尺度下，可認為是恒定的，我們稱為基流。當(dāng)含有強電負性元素如鹵素、O還有N等元素的化合物經(jīng)過檢測器時，他們會捕獲并帶走一部分電子而使基流下降，檢測并記錄基流信號的變化就可以得到譜圖。因此，ECD是一個選擇性的檢測器，僅對含強電負性元素的化合物有高響應(yīng)，它的靈敏度很高，比FID要高出2-3個數(shù)量級。
另外還有FPD,NPD，也是選擇性的檢測器，分別對含S，P和N,P元素的化合物有高響應(yīng)。其中FPD的抗干擾能力（特異性）zui強，而NPD是目前靈敏度zui高的檢測器。
TCD檢測器叫熱導(dǎo)檢測器 ，是比較兩種氣流的熱導(dǎo)率-純載氣（也叫參比氣）和傳遞樣品組分的載氣（也叫柱流出物）。檢測器有一個電加熱的熱絲，因此熱絲比檢測器池體的溫度高。進樣前，當(dāng)兩種氣體交替通過時，熱絲溫度保持恒定。進樣后，載氣中帶有樣品，若再要保持熱絲溫度恒定則其電流會有變化。兩種氣流在熱絲上每秒切換五次，電流的差別被測量并記錄下來。由于He和H2相對于常規(guī)樣品的熱導(dǎo)率很大，因此通常被用來做載氣以獲得好的靈敏度。但當(dāng)被測樣品是該兩樣時，則要選擇N2或Ar-CH4來做載氣。