熱離子檢測器簡介

熱離子檢測器（英文：thermianic detecto；又稱堿火焰電離檢測器，英文：alkaliflame ionization detector；氮磷檢測器，英文：nitrogenphas horus detector；熱離子發(fā)射檢測器，英文：herminic emis-lion de:ector）。在火焰離子化檢測器的噴嘴上附加一個堿金屬鹽圈，當(dāng)試樣分子含氮、磷、硫、鹵素時，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大為增加。

對含氮、磷 等的有機化合物特別敏感。信號正比于侍,} r.}不的后量流諫、熱離子檢測器是根據(jù)含電負性原子的有機物樣品在氫氧火焰里燃燒時，會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信號。它主要利用以下的三個條件來達到檢測之目的。

① 氫氧火焰：氫氧火焰為有機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：含電負性原子的有機物在氫氧焰燃燒時明顯增加堿鹽蒸發(fā)和化學(xué)離解。2100433B

(1) 典型的質(zhì)量型檢測器；

(2) 對有機化合物具有很高的靈敏度；

(3) 無機氣體（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) 氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點；

(5) 比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達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)量型檢測器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當(dāng)有機化合物進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)生比基流高幾個數(shù)量級的離子，在高壓電場的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（10^-12～10^-8A）經(jīng)過高阻（10⁶～10¹¹Ω）放大，成為與進入火焰的有機化合物的量成正比的電信號，因此可以根據(jù)信號的大小對有機物進行定量分析。 氫火焰檢測器由于結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經(jīng)過40多年的發(fā)展，今天的FID結(jié)構(gòu)仍無實質(zhì)性的變化。其主要特點是對幾乎所有揮發(fā)性的有機化合物均有響應(yīng)，對所有烴類化合物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值幾乎相等，對含雜原子的烴類有機物中的同系物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值也幾乎相等。這給化合物的定量帶來很大的方便，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），可以和毛細管柱直接聯(lián)用，對氣體流速、壓力和溫度變化不敏感等優(yōu)點，所以成為應(yīng)用最廣泛的氣相色譜檢測器之一。其主要缺點是需要三種氣源及其流速控制系統(tǒng)，尤其是對防爆有嚴(yán)格的要求。氫火焰離子化檢測器的結(jié)構(gòu) 氫火焰離子化檢測器（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)，上端有一個金屬圓簡(收集極)。兩者間加90～300V的直流電壓，形成電離電場加速電離的離子。收集極捕集的離子流經(jīng)放大器的高阻產(chǎn)生信號、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器又稱熱離子檢測器或氮磷檢測器，是1964年以后，在氫火焰離子化檢器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高選擇性高靈敏的監(jiān)測器，是在一般火焰電離檢測器的火焰上或噴嘴上附加一個堿金屬鹽片或鹽圈。

堿鹽火焰離子化檢測器又稱熱離子檢測器或氮磷檢測器，是1964年以后，在氫火焰離子化檢器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高選擇性高靈敏的監(jiān)測器，是在一般火焰電離檢測器的火焰上或噴嘴上附加一個堿金屬鹽片或鹽圈。常用的堿金屬有NaF、CsBr、Rb2SO4等，檢測器的靈敏度隨鹽片成分不同而變化。在火焰里燃燒含電負性原子的有機物時（如含鹵素、硫、氮、磷等雜原子的有機物），會增加堿鹽的蒸發(fā)和化學(xué)離解，從而使收集到的離子流和所得信號大為增加。因此，這種檢測器能選擇性地檢測含氮、磷、硫、鹵素的有機化合物，其檢測限一般是火焰電離檢測器的102-104倍，最小檢測量可達10-13g。在環(huán)境分析測試中，它對于含氮、磷、硫、鹵素等有機農(nóng)藥污染的檢測，及含這些元素的有機污染物的檢測，是一種理想的檢測器。缺點是對流速波動敏感，穩(wěn)定性和鹽片壽命還有待進一步提高。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)成一個外加電場。

(2) 氫焰檢測器需要用到三種氣體：

N₂ ：載氣攜帶試樣組分；

H₂ ：為燃氣；

空氣：助燃氣。

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

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