不同種類的氣相色譜檢測(cè)器各自的優(yōu)缺點(diǎn)分析

   發(fā)布時(shí)間：2017/11/18

我們知道對(duì)于一臺(tái)GC的制造，檢測(cè)器是心臟。因?yàn)镚C配置何種檢測(cè)器決定了：①儀器整體結(jié)構(gòu);②氣路系統(tǒng)的配置(如：氣體過濾系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、安裝何種色譜柱、氣密性和死體積要求等);③電氣配置(電源、信號(hào)放大、溫度控制精度，抗干擾措施等)。現(xiàn)就各種檢測(cè)器性能、特點(diǎn)和缺點(diǎn)等不同做以下介紹：

　　⑴氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)：

　　應(yīng)用范圍：特別適用于有機(jī)化合物常量到痕量分析。是環(huán)境領(lǐng)域空氣和水中痕量有機(jī)化合物的檢測(cè)手段。是所有常規(guī)檢測(cè)器中*可進(jìn)水樣的檢測(cè)器，F(xiàn)ID是目前GC*的檢測(cè)器之一。

　　類型：質(zhì)量型 通用型(80%的分析項(xiàng)目);

　　檢測(cè)限：D≤2 X10-12g/s; zui小檢測(cè)量：m小≤1x10-10g(參考); zui小檢測(cè)濃度：C小：10-8∽10-9(參考)

　　線性范圍：107

　　響應(yīng)時(shí)間：~1ms(直接進(jìn)樣用于毛細(xì)管色譜分析);

　　操作特點(diǎn)：a)屬質(zhì)量型，峰面積不隨載氣流速改變;b)穩(wěn)定性好：S和D對(duì)氣流和檢測(cè)器溫度波動(dòng)不敏感;c)定量簡(jiǎn)單：對(duì)有機(jī)物中同系物相對(duì)S值幾乎相同;d)近似理想的檢測(cè)器、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、幾乎不需維護(hù);e)*可進(jìn)水樣的常規(guī)檢測(cè)器;

　　不足：a)操作中一般需用N2，H2和空氣等三種氣源;b)氣路相對(duì)雜質(zhì)，操作中的點(diǎn)火或獲得*性能要反復(fù)調(diào)節(jié)氣流比，這點(diǎn)與其它檢測(cè)器相比顯得麻煩。

　　⑵電子捕獲檢測(cè)器(ECD)：

　　應(yīng)用范圍：用于分析痕量電負(fù)性有機(jī)化合物zui有效。常見電負(fù)性化合物如：鹵代烴、含磷、硫、鹵素化合物，金屬有機(jī)化合物，羥基、硝基以及共軛雙鍵化合物等。另外，有時(shí)也用10-6*氣的痕量氧分析，或經(jīng)轉(zhuǎn)化無(wú)極性樣品的分析。目前ECD已廣泛用于：生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)藥殘毒、環(huán)境以及氣象示蹤等領(lǐng)域的痕量分析。

　　類型：濃度型 高選擇性如：四氯化碳和正己烷靈敏度之比可大于108以上;

　　檢測(cè)限： D ： 10-12~10-14g/ml; zui小檢測(cè)量：m小∽10-13g(參考); zui小檢測(cè)濃度：≤1x10-11g/ml (參考)

　　線性范圍：102∽104 (依賴于工作原理和工作條件);

　　響應(yīng)時(shí)間：幾百毫秒 ∽ 1秒(主要決定池容，若配毛細(xì)管分析，應(yīng)盡量選用響應(yīng)時(shí)間小的ECD);

　　操作特點(diǎn)：a)常規(guī)檢測(cè)器中靈敏度zui高，*檢測(cè)器之一;b)濃度型：峰面積隨載氣流量而變;c)穩(wěn)定型：穩(wěn)定型比FID差，S或D對(duì)載氣和溫度波動(dòng)特別敏感;d)僅用一種氣體，日常操作在所有的檢測(cè)器中zui簡(jiǎn)單(誤操作除外);

　　主要不足：a)zui容易引起誤會(huì)的一個(gè)檢測(cè)器，在日常操作中需要注意事項(xiàng)特別多，若不注意，立刻會(huì)引起穩(wěn)定性變壞，S大幅度下降，線性變窄(恢復(fù)正常工作狀態(tài)需時(shí)間長(zhǎng))，因此，常誤認(rèn)為是一個(gè)zui不好操作的檢測(cè)器。 b)建立色譜分析方法比較困難和費(fèi)時(shí)，如：樣品的予處理、色譜柱制備老化、系統(tǒng)的干凈程度、使用的溶劑器皿等都要有特別必要的要求;

　　⑶火焰光度檢測(cè)器(FPD)

　　①應(yīng)用范圍：是一個(gè)高靈敏度，高選擇性檢測(cè)器，針對(duì)含磷、硫有機(jī)化合物和氣體中的硫化物進(jìn)行痕量分析，如：石油精餾中硫醇、COS、H2S、CS2、SO2;水質(zhì)污染中的硫醇;空氣中的H2S、SO2、CS2;;農(nóng)藥殘毒、天然氣中的硫化物等氣體分析。FPD對(duì)含硫化物靈敏度的次序?yàn)椋毫蚧?gt;二硫化碳>二氧化硫。FPD測(cè)磷時(shí)不如NPD高，在單為檢測(cè)磷痕量分析時(shí)，從多方面分析比較，選購(gòu)NPD更優(yōu)于FPD。

　　1) 類型：測(cè)磷時(shí)為質(zhì)量型，測(cè)硫時(shí)S正比于樣品濃度的1.5 ∽ 2次方(依賴于檢測(cè)器結(jié)構(gòu)或操作

　　2) 條件);高選擇性,對(duì)非敏感性組分選擇性大于104 ∽105;

　　3) 檢測(cè)限: DP≤ 1×10-12g/s DS≤ 1×10-11g/s zui小檢測(cè)量(參考): m小(P) ≤10-10g，

　　4) m小(S)≤10-8 g zui小檢測(cè)濃度(參考): C小(P)≤10-6∽10-8 C小(S)≤ 10-5 ∽ 10-7;

　　5) 線性范圍: 測(cè)磷:>103 測(cè)硫≥102 (依賴于檢測(cè)器結(jié)構(gòu));

　　6) 響應(yīng)時(shí)間: ≤0.1秒 (一般可直配毛細(xì)管柱分析);

　　7) 操作特點(diǎn)和不足:

　　a)在氣相色譜法中,用FPD測(cè)痕量硫比其他方法具有靈敏度高,選擇性大,儀器操縱方便穩(wěn)定。但是zui小檢測(cè)濃度(≤10-7),需選購(gòu)脈沖火焰光度檢測(cè)器(國(guó)內(nèi)未見生產(chǎn)),價(jià)格偏高,推廣還有一定困難;

　　b)依據(jù)FPD測(cè)硫工作原理,雙火焰與單火焰相比，測(cè)硫靈敏度低，但線性寬有利準(zhǔn)確定量。在選購(gòu)時(shí)視要求而定;

　　c)由于硫化物化學(xué)特性,進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱、檢測(cè)系統(tǒng)與其它檢測(cè)器相比,使用材料惰性要求高，操作中要注意上述問題的不良響應(yīng);

　　d)相對(duì)FID而言，F(xiàn)PD操縱時(shí)*氣流比，檢測(cè)器溫度不但在測(cè)磷或硫時(shí)不同，而且與某一具體組分的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，若選擇不當(dāng)，靈敏度、選擇性、線性范圍均受到影響，這給操作帶來(lái)很大不便;

　　e)NPD檢測(cè)磷比FPDzui小檢測(cè)濃度要低1∽2個(gè)數(shù)量級(jí)，雖然兩個(gè)檢測(cè)器成本相近，但NPD操作相對(duì)方便簡(jiǎn)單，僅做含磷痕量分析時(shí)可考慮選購(gòu)NPD;

　　⑷熱離子化氮、磷檢測(cè)器(TID，NPD，TSD，AFID)：

　　適應(yīng)范圍：NPD屬于高靈敏度，高選擇性檢測(cè)器，特別適用于對(duì)含氮和磷的有機(jī)化合物做痕量分析。如前所述測(cè)磷時(shí)和FPD相比應(yīng)優(yōu)先選用。目前NPD廣泛應(yīng)用于：環(huán)保、食品(農(nóng)殘)、藥物(麻醉品、毒pin、氨基酸的派生物等)，生化(含氮代謝物)，法醫(yī)、香料等領(lǐng)域。但應(yīng)指出：由于國(guó)內(nèi)硬件欠缺或認(rèn)識(shí)不足，今后有待提昌普及。

　　類型：濃度型還是質(zhì)量型響應(yīng)特性，依賴于操作條件，實(shí)際工作時(shí)應(yīng)選擇在質(zhì)量型下工作為好。高選擇性對(duì)非敏感性組分的選擇性均大于105以上。

　　檢測(cè)限：DN≤ 1×10-13 g/s， DP≤5×10-14 g/s;zui小檢測(cè)量(參考)：m小≤ 1×10-12g;

　　zui小檢測(cè)濃度(參考)：1×10-11∽ 10-12;

　　響應(yīng)時(shí)間：< 1秒(決定檢測(cè)結(jié)構(gòu)和操作條件);

　　操作特點(diǎn)和不足：

　　a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，基本同于FID，GC*的檢測(cè)器之一;b)用三種氣源，除H2流量需細(xì)調(diào)以外，切同于FID，因此可以和FID公用一個(gè)氣路系統(tǒng);c)主要不足：ⅰ)新堿珠需老化穩(wěn)定一段時(shí)間;ⅱ)尋找*氣流比比FID略為困難;ⅲ)堿金屬珠有一定壽命(決定操作條件的應(yīng)用)，因此運(yùn)行成本較高

　　⑸熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)：

　　TCD是一種中等靈敏度，無(wú)選擇性通用檢測(cè)器。原則上將不適合做痕量分析，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單通用性強(qiáng)，不破壞樣品，成本低和操作簡(jiǎn)單等原因，人們不斷完善它，如：①采用新的供電原理;②選用新的熱絲材料;③減少池容;④改進(jìn)氣路;⑤加前置放大;⑥提高池體的控溫精度等，極大的提高了信/噪比，因此在某些*氣體或低沸點(diǎn)組分分析中的痕量組分zui小檢測(cè)濃度可達(dá)10-6∽10-7。。由于TCD屬于濃度型檢測(cè)器它對(duì)操作條件，如：溫度波動(dòng)，壓力流量波動(dòng)十分敏感。實(shí)踐證明：用它做痕量分析對(duì)操作條件要求十分苛刻。因此，選購(gòu)時(shí)要特別謹(jǐn)慎。

　　⑹惰性氣體(氦，氖)離子化檢測(cè)器：

適合于氣-固色譜中，做*氣體中痕量組分分析的檢測(cè)器還有氦氣或氬氣作載氣的離子化檢測(cè)器，兩者的基本工作原理：氦和氬原子在高能電子轟擊下被激發(fā)為亞穩(wěn)態(tài)，樣品組分進(jìn)入檢測(cè)器后與亞穩(wěn)態(tài)氦或氬原子碰撞使樣品分子電離，得到基流大幅度增加檢測(cè)電信號(hào)。氦和氬的亞穩(wěn)態(tài)能量分別為19.8eV和11.6eV。目前HID主要用于高氦中雜質(zhì)檢測(cè)，AID用于高純氬氣生產(chǎn)與使用中的痕量雜質(zhì)分析。由于上述兩種檢測(cè)器主要用于*氣體的分析，所以要求載氣本身的純度特別高，還要預(yù)防周圍環(huán)境氣對(duì)工作的干擾，這給實(shí)際操作帶來(lái)了不少困難。選購(gòu)時(shí)要做好思想準(zhǔn)備。另外，由于生產(chǎn)批量小或需進(jìn)口，價(jià)格偏高也防礙了普及與推廣。