氣相色譜檢測(cè)器的分類
檢測(cè)器的作用是將經(jīng)色譜柱分離后的各組分按其特性及含量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。因此檢測(cè)器是檢知和測(cè)定試樣的組成及各組分含量的部件，是氣相色譜儀中的主要組成部分。
根據(jù)檢測(cè)原理的不同，可將檢測(cè)器分為濃度型檢測(cè)器和質(zhì)量型檢測(cè)器兩種。
濃度型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器等。
質(zhì)量型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中某組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，即檢測(cè)器的響應(yīng)值和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測(cè)器某組分的質(zhì)量成正比。如氫火焰離子檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器等。
熱導(dǎo)檢測(cè)器
熱導(dǎo)檢測(cè)器（thermal conductivity detector，TCD）。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。而且對(duì)所有物質(zhì)都有響應(yīng)，因此是應(yīng)用廣泛、成熟的一種檢測(cè)器。
1.熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)
熱導(dǎo)池由池體和熱敏元件構(gòu)成，又可分為雙臂熱導(dǎo)池和四臂熱導(dǎo)池兩種。
熱導(dǎo)池體用不銹鋼塊制成，有兩個(gè)大小相同、形狀完全對(duì)稱的孔道，每個(gè)孔道固定一根金屬絲（如鎢絲，錸鎢絲），兩根金屬絲長(zhǎng)短、粗細(xì)、電阻值都一樣，此金屬絲稱為熱敏元件。為了提高檢測(cè)器的靈敏度，一般選用電阻率高，電阻溫度系數(shù)（即溫度每變化1℃，導(dǎo)體電阻的變化值）大的金屬絲或半導(dǎo)體熱敏電阻作熱導(dǎo)池的熱敏元件。
鎢絲具有較高的電阻溫度系數(shù)（6.5X10-3cm·Ω·℃-1）和電阻率（5.5X10-6Ω·cm），價(jià)廉，易加工，但高溫時(shí)容易氧化。為克服鎢絲的氧化問題，現(xiàn)多采用錸鎢合金制成的熱絲，錸鎢抗氧化性好，機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及靈敏度都比鎢絲高。
熱導(dǎo)池有兩根鎢絲的是雙臂熱導(dǎo)池，其中一臂是參比池，一臂是測(cè)量池；有四根鎢絲的是四臂熱導(dǎo)池，其中兩臂是參比池，兩臂是測(cè)量池。
熱導(dǎo)池體兩端有氣體進(jìn)口和出口，參比池僅通過載氣氣流，從色譜柱出來的組分由載氣攜帶進(jìn)入測(cè)量池。
2.熱導(dǎo)檢測(cè)器的基本原理
熱導(dǎo)檢測(cè)器是基于不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)設(shè)計(jì)的。一些物質(zhì)的熱導(dǎo)系數(shù)見下表：
某些氣體與蒸氣的熱導(dǎo)系數(shù)（λ）
| 氣體或蒸氣 | λ/[10-4J·(cm·s·℃)-1] | |
| 0℃ | 100℃ | |
|
空氣 氫 氦 氧 氮 二氧化碳 氨 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 異丁烷 正己烷 環(huán)己烷 乙烯 乙炔 苯 甲醇 乙醇 丙酮 乙醚 乙酸乙酯 四氯化碳 氯仿 |
2.17 17.41 14.57 2.47 2.43 1.47 2.18 3.01 1.80 1.51 1.34 1.38 1.26 — 1.76 1.88 0.92 1.42 — 1.01 1.30 0.67 — 0.67 |
3.14 22.4 17.14 3.18 3.14 22.2 3.26 4.56 3.06 2.64 2.34 2.43 2.09 1.80 3.10 2.85 1.84 2.30 2.22 1.76 — 1.72 0.92 1.05 |
當(dāng)電流通過熱導(dǎo)池中兩臂的鎢絲時(shí)，鎢絲加熱到一定溫度，鎢絲的電阻值也增加到一定值，兩個(gè)池中電阻增加的程度相同。如果用氫氣做載氣，當(dāng)載氣經(jīng)過參比池和測(cè)量池時(shí)，由于氫氣的熱導(dǎo)系數(shù)較大，被氫氣傳走的熱量也較多，鎢絲溫度就迅速下降，電阻減小。在載氣流速恒定時(shí)，在兩只池中的鎢絲溫度下降和電阻值的減小程度是相同的，因此當(dāng)兩個(gè)池都通過載氣時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。此時(shí)兩端電位相等，就沒有信號(hào)輸出，電位差計(jì)記錄的是一條零位直線，稱為基線。如果從進(jìn)樣器注入試樣，經(jīng)色譜柱分離后，由載氣先后帶入測(cè)量池。此時(shí)由于被測(cè)組分與載氣組成的二元導(dǎo)熱系數(shù)與純載氣不同，使測(cè)量池中鎢絲散熱情況發(fā)生變化，導(dǎo)致測(cè)量池中鎢絲溫度和電阻值的改變，而與只通過純載氣的參與池內(nèi)的鎢絲的電阻值之間有了差異，這樣電橋就不平衡，產(chǎn)生不平衡電位差，就有信號(hào)輸出。載氣中被測(cè)組分的濃度愈大，測(cè)量池鎢絲的電阻值改變亦愈顯著，因此檢測(cè)器所產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)，在一定條件下與載氣中組分的濃度存在定量關(guān)系。
3.影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素
（1）橋路工作電流的影響? 電流增加，使鎢絲溫度提高，鎢絲和熱導(dǎo)池體的溫差加大，氣體容易將熱量傳出去，靈敏度得到提高。一般響應(yīng)值與工作電流的三次方成正比，即增加電流能使靈敏度迅速增加。但電流太大，將使鎢絲處于灼熱狀態(tài)，引起基線不穩(wěn)，呈不規(guī)則抖動(dòng)，甚至?xí)㈡u絲燒壞。一般橋路電流控制在100~200mA左右（N2作載氣時(shí)為150~200mA）。
（2）熱導(dǎo)池體溫度的影響? 當(dāng)橋路電流一定時(shí)，鎢絲溫度一定。如果池體溫度低，池體和鎢絲的溫差就大，能使靈敏度提高。但池體溫度不能太低，否則被測(cè)組分將在檢測(cè)器內(nèi)冷凝。一般池體溫度不應(yīng)低于柱溫。
（3）載氣的影響? 載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差愈大，則靈敏度愈高。由于一般物質(zhì)的熱導(dǎo)系數(shù)都比較小，故選擇熱導(dǎo)系數(shù)大的氣體（例如H2或He）作載氣，靈敏度就比較高。另外，載氣的熱導(dǎo)系數(shù)大，在相同的橋路電流下，熱絲溫度較低，橋路電流就可升高，從而使熱導(dǎo)池的靈敏度大為提高，因此通常采用氫作載氣。如果用氮作載氣，由于氮和被測(cè)組分熱導(dǎo)系數(shù)差別小，靈敏度低，有些試樣的熱導(dǎo)系數(shù)比氮大，會(huì)出現(xiàn)倒峰，還由于二元系熱導(dǎo)系數(shù)呈非線性，以及因熱導(dǎo)性能差而使對(duì)流作用在熱導(dǎo)池中影響增大等原因，常常會(huì)出現(xiàn)不正常的色譜峰（如倒峰、W峰等）。載氣流速對(duì)輸出信號(hào)有影響，因此載氣流速要穩(wěn)定。
（4）熱敏元件阻值的影響 選擇阻值高，電阻溫度系數(shù)較大的熱敏元件，當(dāng)溫度有一些變化時(shí)，就能引起電阻明顯變化，靈敏度就高。
（5）一般熱導(dǎo)池的死體積較大，且靈敏度較低，這是其主要缺點(diǎn)，為提高靈敏度并能在毛細(xì)管柱氣相色譜儀上配用，應(yīng)使用具有微型池體（2.5μL）的熱導(dǎo)池。
