堿鹽火焰離子化檢測(cè)器

堿鹽火焰離子化檢測(cè)器又稱熱離子檢測(cè)器或氮磷檢測(cè)器，是1964年以后，在氫火焰離子化檢器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高選擇性高靈敏的監(jiān)測(cè)器，是在一般火焰電離檢測(cè)器的火焰上或噴嘴上附加一個(gè)堿金屬鹽片或鹽圈。

堿鹽火焰離子化檢測(cè)器又稱熱離子檢測(cè)器或氮磷檢測(cè)器，是1964年以后，在氫火焰離子化檢器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高選擇性高靈敏的監(jiān)測(cè)器，是在一般火焰電離檢測(cè)器的火焰上或噴嘴上附加一個(gè)堿金屬鹽片或鹽圈。常用的堿金屬有NaF、CsBr、Rb2SO4等，檢測(cè)器的靈敏度隨鹽片成分不同而變化。在火焰里燃燒含電負(fù)性原子的有機(jī)物時(shí)（如含鹵素、硫、氮、磷等雜原子的有機(jī)物），會(huì)增加堿鹽的蒸發(fā)和化學(xué)離解，從而使收集到的離子流和所得信號(hào)大為增加。因此，這種檢測(cè)器能選擇性地檢測(cè)含氮、磷、硫、鹵素的有機(jī)化合物，其檢測(cè)限一般是火焰電離檢測(cè)器的102-104倍，最小檢測(cè)量可達(dá)10-13g。在環(huán)境分析測(cè)試中，它對(duì)于含氮、磷、硫、鹵素等有機(jī)農(nóng)藥污染的檢測(cè)，及含這些元素的有機(jī)污染物的檢測(cè)，是一種理想的檢測(cè)器。缺點(diǎn)是對(duì)流速波動(dòng)敏感，穩(wěn)定性和鹽片壽命還有待進(jìn)一步提高。2100433B

(1) 典型的質(zhì)量型檢測(cè)器；

(2) 對(duì)有機(jī)化合物具有很高的靈敏度；

(3) 無(wú)機(jī)氣體（如N₂、CO、CO₂、O₂）、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)；

(4) 氫焰檢測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點(diǎn)；

(5) 比熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10^-12g·g^-1。

1958年Mewillan和Harley等分別研制成功氫火焰離子化檢側(cè)器（FID），它是典型的破壞性、質(zhì)量型檢測(cè)器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當(dāng)有機(jī)化合物進(jìn)入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的離子，在高壓電場(chǎng)的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（10^-12～10^-8A）經(jīng)過(guò)高阻（10⁶～10¹¹Ω）放大，成為與進(jìn)入火焰的有機(jī)化合物的量成正比的電信號(hào)，因此可以根據(jù)信號(hào)的大小對(duì)有機(jī)物進(jìn)行定量分析。 氫火焰檢測(cè)器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，今天的FID結(jié)構(gòu)仍無(wú)實(shí)質(zhì)性的變化。其主要特點(diǎn)是對(duì)幾乎所有揮發(fā)性的有機(jī)化合物均有響應(yīng)，對(duì)所有烴類化合物（碳數(shù)≥3）的相對(duì)響應(yīng)值幾乎相等，對(duì)含雜原子的烴類有機(jī)物中的同系物（碳數(shù)≥3）的相對(duì)響應(yīng)值也幾乎相等。這給化合物的定量帶來(lái)很大的方便，而且具有靈敏度高（10^-13～10^-10g/s），基流?。?0^-14～10^-13A），線性范圍寬（10⁶～10⁷），死體積小（≤1μL），響應(yīng)快（1ms），可以和毛細(xì)管柱直接聯(lián)用，對(duì)氣體流速、壓力和溫度變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)，所以成為應(yīng)用最廣泛的氣相色譜檢測(cè)器之一。其主要缺點(diǎn)是需要三種氣源及其流速控制系統(tǒng)，尤其是對(duì)防爆有嚴(yán)格的要求。氫火焰離子化檢測(cè)器的結(jié)構(gòu) 氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）由電離室和放大電路組成，分別如圖2-9(a)，(b)所示。 FID的電離室由金屬圓筒作外罩，底座中心有噴嘴;噴嘴附近有環(huán)狀金屬圈(極化極，又稱發(fā)射極)，上端有一個(gè)金屬圓簡(jiǎn)(收集極)。兩者間加90～300V的直流電壓，形成電離電場(chǎng)加速電離的離子。收集極捕集的離子流經(jīng)放大器的高阻產(chǎn)生信號(hào)、放大后輸送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；燃燒氣、輔助氣和色譜柱由底座引入；燃燒氣及水蒸氣由外罩上方小孔逸出

氫火焰離子化檢測(cè)器氣體流量

包括載氣，氫氣和空氣的流量。

1. 載氣流量 一般使用N₂作為載氣，載氣流量的選擇主要考慮分離效能。對(duì)于一定的色譜柱和試樣，要找到一個(gè)最佳的載氣流速，使得柱的分離效果最好。

2. 氫氣流量 氫氣流量與載氣流量的比值影響氫火焰的溫度以及火焰當(dāng)中的電離過(guò)程?；鹧鏈囟忍?，組分分子電離數(shù)目低，產(chǎn)生電流信號(hào)就小，靈敏度就低。氫氣流量低，不但靈敏度低，而且易熄火。氫氣流量高，火噪聲就大。故氫氣流量必須保持足夠。當(dāng)?shù)獨(dú)庾鳛檩d氣時(shí)，一般氫氣與氮?dú)饬髁勘戎凳?:1~1:1.5,在最佳比值時(shí)，不但靈敏度高，而且穩(wěn)定性好。

3. 空氣流量 空氣是助燃?xì)?，并且為生成CHO 提供氧氣?？諝饬髁吭谝欢ǚ秶飳?duì)響應(yīng)值有影響。當(dāng)空氣流量較小時(shí)，對(duì)響應(yīng)值影響比較大。流量很小時(shí)，靈敏度較低?？諝饬髁扛哂谀骋粩?shù)值時(shí)（例如400mL/min),此時(shí)對(duì)于響應(yīng)值幾乎沒(méi)有影響。一般氫氣與空氣流量的比值為1:10

4. 氣體中存在機(jī)械雜質(zhì)或載氣含有微量有機(jī)雜質(zhì)時(shí)，對(duì)于基線的穩(wěn)定性影響較大。因此要保證管路的干凈并且使用高純度載氣。

氫火焰離子化檢測(cè)器極化電壓

正常極化電壓選擇在100～300V范圍內(nèi)。

氫火焰離子化檢測(cè)器使用溫度

與熱導(dǎo)檢測(cè)器不同，氫焰檢測(cè)器的溫度不是主要影響因素，從80~200攝氏度，靈敏度幾乎相同，在80攝 氏度以下，靈敏度顯著下降，這是由于水蒸氣冷凝造成的。2100433B

1)當(dāng)含有機(jī)物 CnHm的載氣由噴嘴噴出進(jìn)入火焰時(shí)，在C層發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生自由基 ：

CnHm ──→ · CH

(2)產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴(kuò)散進(jìn)來(lái)的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：

· CH O ──→CHO e

(3)生成的正離子CHO 與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：

CHO H₂O ──→H3O CO

(4)化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場(chǎng)的作用下分別向兩極定向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生微電流（約10^-6～10^-14A）；

(5) 在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進(jìn)入離子室的被測(cè)組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測(cè)器是質(zhì)量型檢測(cè)器。

(6) 組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬(wàn)分之一的碳原子被電離。

(7)離子電流信號(hào)輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線