12:54:21
第 十 章
气相色谱分析法
一,热导池检测器 TCD
thermal conductivity detector
二、氢火焰离子化检测器
flame ionization detector,FID
三、电子捕获检测器
electron capture detector,ECD
四、其他检测器
other detector第三节气相色谱检测器
gas chromatographic
analysis,GC
detector of gas
chromatograph
12:54:21
检测器的 作用 是将经色谱柱分离后的各组分
按其特性及 含量 转换为相应的 电讯号 。
浓度型检测器：
测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化, 检测
信号值 与组分的 浓度成正比 。 热导检测器, 电子俘获检测器
质量型检测器：
测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化, 即检测
信号值 与单位时间内进入检测器组分的 质量成正比 。
如氢火焰离子化检测器, 火焰光度检测器 。
广普型检测器：
对所有物质有响应, 热导检测器；
专属型检测器：
对特定物质有高灵敏响应, 电子俘获检测器；
12:54:21
一、热导池检测器
thermal conductivity detector,TCD
1,热导池检测器的结构
池体 （一般用不锈钢制成）
热敏元件,电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工
的 钨丝 制成。
参考臂, 仅允许 纯载气 通过，通常连接在进样装置之前。
测量臂, 需要
携带被分离组
分的载气 流过，
则连接在 紧靠
近分离柱出口
处。
（动画）
12:54:21
2.检测原理
惠斯登电桥，右下图。
不同的气体有不同的热导系数。
进样前：
钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：
R参 =R测 ; R1=R2
则,R参 ·R2=R测 ·R1
无电压信号输出；
记录仪走直线（基线）。
12:54:21
进样后,
载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是
纯载气，使测量臂的 温度改变,引起电阻的变化，测量臂和
参考臂的电阻值不等，产生电阻差,R参 ≠R测
则,R参 ·R2≠R测 ·R1
这时电桥失去平衡,a,b
两端存在着电位差，有电压信
号输出。 信号与组分浓度相关。
记录仪记录下组分浓度随时间
变化的 峰状图形 。
12:54:21
3,影响热导池检测器灵敏度的因素
① 桥路电流 I, I?,钨丝的温度 ?, 钨丝与池体之间
的温差 ?,有利于热传导, 检测器灵敏度提高 。 检测器的响
应值 S ∝ I3,但稳定性下降, 基线不稳 。 桥路电流太高时,
还可能造成钨丝烧坏 。 一般, N2作载气时为 100～ 150mA，
H2作载气时为 150～ 200mA。
② 池体温度, 池体温度与钨丝温度相差越大, 越有利于热
传导, 检测器的灵敏度也就越高, 但 池体温度不能低于分离
柱温度, 以防止试样组分在检测器中冷凝 。
12:54:21
③ 载气种类, 载气与试样的热导系数相差越大, 在检测
器两臂中产生的温差和电阻差也就越大, 检测灵敏度越高 。
载气的热导系数大, 传热好, 通过的桥路电流也可适当加大
,则检测灵敏度进一步提高 。 氦气也具有较大的热导系数,
但价格较高 。
表 某些气体与蒸气的热导系数 （ λ）, 单位,J / cm·℃ ·s
12:54:21
二,氢火焰离子化检测器
flame ionization detector,FID
1,特点
简称氢焰检测器
（ FID,hydrogen flame ionization detector）
(1) 典型的 质量型检测器 ;
(2) 对有机化合物具有 很高的灵敏度 ;
(3) 无机气体, 水, 四氯化碳等 含氢少或不含氢的物质
灵敏度低或不响应 ;
(4) 氢焰检测器具有结构简单, 稳定性好, 灵敏度高,
响应迅速等特点 ;
(5) 比热导检测器的灵敏度高出近 3个数量级, 检测下限
可达 10-12g·g-1。
（动画）
12:54:21
2,氢焰检测器的结构
N2,载气携带试样组分；
H2,为燃气；
空气：助燃气。
使用时需要调整三者的比
例关系，检测器灵敏度达到最
佳。
主要部分是一 离子室 。包括气体入口，
火焰喷嘴，一对电极和外罩。
(1) 在发射极和收集极之间加有一定的直
流电压（ 100— 300V） 构成一个外加电场
(2) 氢焰检测器需要用到三种气体：
12:54:21
3,氢焰检测器的原理
被测组分被载气携带，从色
谱柱流出，与氢气混合一起
进入离子室，由毛细管喷嘴
喷出。氢气在空气的助燃下
经引燃后进行燃烧，以燃烧
所产生的高温（约 2100℃ ）
火焰为能源,使被测有机物质电离成正负离子 。产生的离
子在收集极和发射极的外电场作用下 定向运动形成电流 。
产生的 微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关,含
量愈大，产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系
。
12:54:21
三、电子捕获检测器
electron capture detector,ECD
? 高选择性检测器，
? 仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很
高的灵敏度,检测下限 10-14 g /mL，
? 对大多数烃类没有响应。
? 较多应用于农副
产品、食品及环境中
农药残留量的测定。
12:54:21
检测原理
在检测池体内有一圆筒状放射
源
作为负极，一个不锈钢棒作为
正
极，在此两极间施加一电压。 当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射
线作用下发生电离,N2 → N 2+ + e-
生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相
反的电极运动，形成恒定的基始电流即 基流 。
当 具有电负性的组分进入检测器 时，它 俘获 了检
测器中的 电子 而使 基流降低,其 降低值 与进入检测
器的电负性组分的 含量成正比 。
12:54:21
四、其他检测器 other detector
1.火焰光度检测器 (flame photometric detector,FPD)
化合物中 硫, 磷 在富氢火焰中被还原, 激发后, 辐射出
394nm,526 nm 左右的特征光谱, 可被检测；
该检测器是对含硫, 磷化合物的高选择性检测器；
2.定性检测器 (联用仪器 )
将两种仪器结合；色 -质联用仪
(通过分子分离器连接 )
12:54:21
内容选择
结束
第一节 气相色谱仪
gas chromatographic instruments
第二节 气相色谱固定相及其选择
stationary phases in gas chromatograph
第三节 气相色谱检测器
detector of Gas chromatograph
第四节 分离与操作条件选择
choice of chromatographic operating condition
第五节 色谱定性、定量方法
qualitative and quantitative analysis in chromatograph
第六节 毛细管色谱法
capillary Gas chromatograph
第 十 章
气相色谱分析法
一,热导池检测器 TCD
thermal conductivity detector
二、氢火焰离子化检测器
flame ionization detector,FID
三、电子捕获检测器
electron capture detector,ECD
四、其他检测器
other detector第三节气相色谱检测器
gas chromatographic
analysis,GC
detector of gas
chromatograph
12:54:21
检测器的 作用 是将经色谱柱分离后的各组分
按其特性及 含量 转换为相应的 电讯号 。
浓度型检测器：
测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化, 检测
信号值 与组分的 浓度成正比 。 热导检测器, 电子俘获检测器
质量型检测器：
测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化, 即检测
信号值 与单位时间内进入检测器组分的 质量成正比 。
如氢火焰离子化检测器, 火焰光度检测器 。
广普型检测器：
对所有物质有响应, 热导检测器；
专属型检测器：
对特定物质有高灵敏响应, 电子俘获检测器；
12:54:21
一、热导池检测器
thermal conductivity detector,TCD
1,热导池检测器的结构
池体 （一般用不锈钢制成）
热敏元件,电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工
的 钨丝 制成。
参考臂, 仅允许 纯载气 通过，通常连接在进样装置之前。
测量臂, 需要
携带被分离组
分的载气 流过，
则连接在 紧靠
近分离柱出口
处。
（动画）
12:54:21
2.检测原理
惠斯登电桥，右下图。
不同的气体有不同的热导系数。
进样前：
钨丝通电，加热与散热达到平衡后，两臂电阻值：
R参 =R测 ; R1=R2
则,R参 ·R2=R测 ·R1
无电压信号输出；
记录仪走直线（基线）。
12:54:21
进样后,
载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是
纯载气，使测量臂的 温度改变,引起电阻的变化，测量臂和
参考臂的电阻值不等，产生电阻差,R参 ≠R测
则,R参 ·R2≠R测 ·R1
这时电桥失去平衡,a,b
两端存在着电位差，有电压信
号输出。 信号与组分浓度相关。
记录仪记录下组分浓度随时间
变化的 峰状图形 。
12:54:21
3,影响热导池检测器灵敏度的因素
① 桥路电流 I, I?,钨丝的温度 ?, 钨丝与池体之间
的温差 ?,有利于热传导, 检测器灵敏度提高 。 检测器的响
应值 S ∝ I3,但稳定性下降, 基线不稳 。 桥路电流太高时,
还可能造成钨丝烧坏 。 一般, N2作载气时为 100～ 150mA，
H2作载气时为 150～ 200mA。
② 池体温度, 池体温度与钨丝温度相差越大, 越有利于热
传导, 检测器的灵敏度也就越高, 但 池体温度不能低于分离
柱温度, 以防止试样组分在检测器中冷凝 。
12:54:21
③ 载气种类, 载气与试样的热导系数相差越大, 在检测
器两臂中产生的温差和电阻差也就越大, 检测灵敏度越高 。
载气的热导系数大, 传热好, 通过的桥路电流也可适当加大
,则检测灵敏度进一步提高 。 氦气也具有较大的热导系数,
但价格较高 。
表 某些气体与蒸气的热导系数 （ λ）, 单位,J / cm·℃ ·s
12:54:21
二,氢火焰离子化检测器
flame ionization detector,FID
1,特点
简称氢焰检测器
（ FID,hydrogen flame ionization detector）
(1) 典型的 质量型检测器 ;
(2) 对有机化合物具有 很高的灵敏度 ;
(3) 无机气体, 水, 四氯化碳等 含氢少或不含氢的物质
灵敏度低或不响应 ;
(4) 氢焰检测器具有结构简单, 稳定性好, 灵敏度高,
响应迅速等特点 ;
(5) 比热导检测器的灵敏度高出近 3个数量级, 检测下限
可达 10-12g·g-1。
（动画）
12:54:21
2,氢焰检测器的结构
N2,载气携带试样组分；
H2,为燃气；
空气：助燃气。
使用时需要调整三者的比
例关系，检测器灵敏度达到最
佳。
主要部分是一 离子室 。包括气体入口，
火焰喷嘴，一对电极和外罩。
(1) 在发射极和收集极之间加有一定的直
流电压（ 100— 300V） 构成一个外加电场
(2) 氢焰检测器需要用到三种气体：
12:54:21
3,氢焰检测器的原理
被测组分被载气携带，从色
谱柱流出，与氢气混合一起
进入离子室，由毛细管喷嘴
喷出。氢气在空气的助燃下
经引燃后进行燃烧，以燃烧
所产生的高温（约 2100℃ ）
火焰为能源,使被测有机物质电离成正负离子 。产生的离
子在收集极和发射极的外电场作用下 定向运动形成电流 。
产生的 微电流大小与进入离子室的被测组分含量有关,含
量愈大，产生的微电流就愈大，这二者之间存在定量关系
。
12:54:21
三、电子捕获检测器
electron capture detector,ECD
? 高选择性检测器，
? 仅对含有卤素、磷、硫、氧等电负性元素的化合物有很
高的灵敏度,检测下限 10-14 g /mL，
? 对大多数烃类没有响应。
? 较多应用于农副
产品、食品及环境中
农药残留量的测定。
12:54:21
检测原理
在检测池体内有一圆筒状放射
源
作为负极，一个不锈钢棒作为
正
极，在此两极间施加一电压。 当载气（如氮气）进入检测器时，在放射源的射
线作用下发生电离,N2 → N 2+ + e-
生成的正离子和电子，在电场的作用下向极性相
反的电极运动，形成恒定的基始电流即 基流 。
当 具有电负性的组分进入检测器 时，它 俘获 了检
测器中的 电子 而使 基流降低,其 降低值 与进入检测
器的电负性组分的 含量成正比 。
12:54:21
四、其他检测器 other detector
1.火焰光度检测器 (flame photometric detector,FPD)
化合物中 硫, 磷 在富氢火焰中被还原, 激发后, 辐射出
394nm,526 nm 左右的特征光谱, 可被检测；
该检测器是对含硫, 磷化合物的高选择性检测器；
2.定性检测器 (联用仪器 )
将两种仪器结合；色 -质联用仪
(通过分子分离器连接 )
12:54:21
内容选择
结束
第一节 气相色谱仪
gas chromatographic instruments
第二节 气相色谱固定相及其选择
stationary phases in gas chromatograph
第三节 气相色谱检测器
detector of Gas chromatograph
第四节 分离与操作条件选择
choice of chromatographic operating condition
第五节 色谱定性、定量方法
qualitative and quantitative analysis in chromatograph
第六节 毛细管色谱法
capillary Gas chromatograph
