熱離子檢測(cè)器

熱離子檢測(cè)器（英文：thermianic detecto；又稱堿火焰電離檢測(cè)器，英文：alkaliflame ionization detector；氮磷檢測(cè)器，英文：nitrogenphas horus detector；熱離子發(fā)射檢測(cè)器，英文：herminic emis-lion de:ector）。在火焰離子化檢測(cè)器的噴嘴上附加一個(gè)堿金屬鹽圈，當(dāng)試樣分子含氮、磷、硫、鹵素時(shí)，則將增大堿鹽的揮發(fā)度和化學(xué)電離，從而使收集到的離子流和所得到的信號(hào)大為增加。

對(duì)含氮、磷 等的有機(jī)化合物特別敏感。信號(hào)正比于侍,} r.}不的后量流諫、熱離子檢測(cè)器是根據(jù)含電負(fù)性原子的有機(jī)物樣品在氫氧火焰里燃燒時(shí)，會(huì)明顯增加堿鹽的蒸發(fā)和化學(xué)離解，從而使收集到較大的離子流和檢測(cè)信號(hào)。它主要利用以下的三個(gè)條件來(lái)達(dá)到檢測(cè)之目的。

① 氫氧火焰：氫氧火焰為有機(jī)物分子燃燒和堿鹽的蒸發(fā)與化學(xué)離解提供了基本條件。

② 堿金屬鹽：在噴嘴上方附加了堿金屬鹽片如氟化鈉、硫酸鈉、溴化銫、硫酸銣等。

③ 樣品特性：含電負(fù)性原子的有機(jī)物在氫氧焰燃燒時(shí)明顯增加堿鹽蒸發(fā)和化學(xué)離解。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），基流小（10^-14～10^-13A），線性范圍寬（10⁶～10⁷），死體積?。ā?μL），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

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) 在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（100—300V）構(gòu)成一個(gè)外加電場(chǎng)。

(2) 氫焰檢測(cè)器需要用到三種氣體：

N₂ ：載氣攜帶試樣組分；

H₂ ：為燃?xì)猓?

空氣：助燃?xì)狻?

使用時(shí)需要調(diào)整三者的比例關(guān)系，檢測(cè)器靈敏度達(dá)到最佳。

一般根據(jù)分離及分析速度的需要選擇載氣（氮?dú)猓┑牧髁浚x擇氫氣的流量使氫氣流量與氮?dú)饬髁勘葹?:1到1:1.4。在最佳氫、氮流量比時(shí)，檢測(cè)器的靈敏度高，穩(wěn)定性好。當(dāng)空氣流量很小時(shí)，檢測(cè)器的靈敏度較低，隨著空氣流量的提高，檢測(cè)器的靈敏度提高，但空氣流量高于某一數(shù)值后，提高空氣的流量對(duì)檢測(cè)器的靈敏度已沒(méi)有明顯影響。一般選擇空氣的流量為氫氣流量8倍以上。