痕量分析氣相色譜儀檢測器的要求
2020-08-01 11:24:03來源：admin
選購一臺做痕量分析的氣相色譜儀，首先應針對自己的具體樣品分析選用何種檢測器。我們知道對于一臺GC的制造，檢測器是心臟。因為氣相色譜儀配置何種檢測器決定了：①儀器整體結構；②氣路系統的配置（如：氣體過濾系統、進樣系統、安裝何種色譜柱、氣密性和死體積要求等）；③電氣配置（電源、信號放大、溫度控制精度，抗干擾措施等）。另外，由于各種檢測器性能、特點和缺點等不同，我們決定了采用何種檢測器后，還要相應考慮與之配套的樣品予處理過程、進樣方法、標樣選擇、定量方法、數據處理裝置種類和性能的選購。這就是為什么我們把選購檢測器作為重點詳細介紹的原因，因篇幅有限，以下僅把帶常用幾種檢測器適應性、最小檢測量、最小檢測濃度、操作特點和不足等簡要介紹供客戶選購時參考。
⑴氫火焰離子化檢測器（FID）：
應用范圍：特別適用于有機化合物常量到痕量分析。是環境領域空氣和水中痕量有機化合物最好的檢測手段。是所有常規檢測器中唯一可進水樣的檢測器，FID是目前GC必備的檢測器之一。類型：質量型通用型（80%的分析項目）；檢測限：D≤2X10-12g/s；最小檢測量：m小≤1x10-10g（參考）；最小檢測濃度：C小：10-8∽10-9（參考）線性范圍：107響應時間：~1ms（最適合直接進樣用于毛細管色譜分析）；
操作特點：a）屬質量型，峰面積不隨載氣流速改變；b）穩定性好：S和D對氣流和檢測器溫度波動不敏感；c）定量簡單：對有機物中同系物相對S值幾乎相同；d）近似理想的檢測器、結構簡單、壽命長、幾乎不需維護；e）唯一可進水樣的常規檢測器；
不足：
a）操作中一般需用N2，H2和空氣等三種氣源；b）氣路相對雜質，操作中的點火或獲得最佳性能要反復調節氣流比，這點與其它檢測器相比顯得麻煩。
a）操作中一般需用N2，H2和空氣等三種氣源；b）氣路相對雜質，操作中的點火或獲得最佳性能要反復調節氣流比，這點與其它檢測器相比顯得麻煩。
⑵電子捕獲檢測器（ECD）：
應用范圍：用于分析痕量電負性有機化合物最有效。常見電負性化合物如：鹵代烴、含磷、硫、鹵素化合物，金屬有機化合物，羥基、硝基以及共軛雙鍵化合物等。另外，有時也用10-6永久氣的痕量氧分析，或經轉化無極性樣品的分析。目前ECD已廣泛用于：生物化學、醫學、藥學、農藥殘毒、環境以及氣象示蹤等領域的痕量分析。
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；
檢測限：D：10-12~10-14g/ml；最小檢測量：m小∽10-13g(參考)；最小檢測濃度：≤1x10-11g/ml(參考)
線性范圍：102∽104（依賴于工作原理和工作條件）；
響應時間：幾百毫秒∽1秒（主要決定池容，若配毛細管分析，應盡量選用響應時間小的ECD）；
操作特點：
a）常規檢測器中靈敏度最高，必備檢測器之一；
b）濃度型：峰面積隨載氣流量而變；
c）穩定型：穩定型比FID差，S或D對載氣和溫度波動特別敏感；
d）僅用一種氣體，日常操作在所有的檢測器中最簡單（誤操作除外）；
主要不足：
a）最容易引起誤會的一個檢測器，在日常操作中需要注意事項特別多，若不注意，立刻會引起穩定性變壞，S大幅度下降，線性變窄（恢復正常工作狀態需時間長），因此，常誤認為是一個最不好操作的檢測器。
b）建立色譜分析方法比較困難和費時，如：樣品的予處理、色譜柱制備老化、系統的干凈程度、使用的溶劑器皿等都
要有特別必要的要求；
⑶火焰光度檢測器（FPD）
①應用范圍：是一個高靈敏度，高選擇性檢測器，針對含磷、硫有機化合物和氣體中的硫化物進行痕量分析，如：石油精餾中硫醇、COS、H2S、CS2、SO2；水質污染中的硫醇；空氣中的H2S、SO2、CS2；；農藥殘毒、天然氣中的硫化物等氣體分析。FPD對含硫化物靈敏度的次序為：硫化物>二硫化碳>二氧化硫。FPD測磷時不如NPD高，在單為檢測磷痕量分析時，從多方面分析比較，選購NPD更優于FPD。
類型：測磷時為質量型，測硫時S正比于樣品濃度的1.5∽2次方(依賴于檢測器結構或操作條件)；高選擇性，對非敏感性組分選擇性大于104∽105；
檢測限：DP≤1×10-12g/sDS≤1×10-11g/s最小檢測量(參考)：m小(P)≤10-10gm小(S)≤10-8g最小檢測濃度(參考)：C
小(P)≤10-6∽10-8C小(S)≤10-5∽10-7；
線性范圍：測磷：>103測硫≥102(依賴于檢測器結構)；
響應時間：≤0.1秒(一般可直配毛細管柱分析)；
操作特點和不足：
a)在氣相色譜法中，用FPD測痕量硫比其他方法具有靈敏度高，選擇性大，儀器操縱方便穩定。但是最小檢測濃度(≤10-7)，需選購脈沖火焰光度檢測器(國內未見生產)，價格偏高，推廣還有一定困難；
b)依據FPD測硫工作原理，雙火焰與單火焰相比，測硫靈敏度低，但線性寬有利準確定量。在選購時視要求而定；
c)由于硫化物化學特性，進樣系統、色譜柱、檢測系統與其它檢測器相比，使用材料惰性要求高，操作中要注意上述問題的不良響應；
d)相對FID而言，FPD操縱時最佳氣流比，檢測器溫度不但在測磷或硫時不同，而且與某一具體組分的化學性質有關，若選擇不當，靈敏度、選擇性、線性范圍均受到影響，這給操作帶來很大不便；
e)NPD檢測磷比FPD最小檢測濃度要低1∽2個數量級，雖然兩個檢測器成本相近，但NPD操作相對方便簡單，僅做含磷痕量分析時可考慮選購NPD；
⑷熱離子化氮、磷檢測器（TID，NPD，TSD，AFID）：
適應范圍：NPD屬于高靈敏度，高選擇性檢測器，特別適用于對含氮和磷的有機化合物做痕量分析。如前所述測磷時和PD相比應優先選用。目前NPD廣泛應用于：環保、食品（農殘）、藥物（麻醉品、毒品、氨基酸的派生物等），生化（含氮代謝物），法醫、香料等領域。但應指出：由于國內硬件欠缺或認識不足，今后有待提昌普及。
類型：濃度型還是質量型響應特性，依賴于操作條件，實際工作時應選擇在質量型下工作為好。高選擇性對非敏感性組
分的選擇性均大于105以上。
檢測限：DN≤1×10-13g/s，DP≤5×10-14g/s；最小檢測量（參考）：m小≤1×10-12g
最小檢測濃度（參考)：1×10-11∽10-12；
響應時間：<1秒（決定檢測結構和操作條件）；
操作特點和不足：
a）結構簡單，成本較低，基本同于FID，GC必備的檢測器之一；
b)用三種氣源，除H2流量需細調以外，切同于FID，因此可以和FID公用一個氣路系統；
c)主要不足：?）新堿珠需老化穩定一段時間；?）尋找最佳氣流比比FID略為困難；?）堿金屬珠有一定壽命（決定操作條件的應用），因此運行成本較高
⑸熱導檢測器（TCD）：
TCD是一種中等靈敏度，無選擇性通用檢測器。原則上將不適合做痕量分析，但由于結構簡單通用性強，不破壞樣品，成本低和操作簡單等原因，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，因此在某些永久氣體或低沸點組分分析中的痕量組分最小檢測濃度可達10-6∽10-7。。由于TCD屬于濃度型檢測器它對操作條件，如：溫度波動，壓力流量波動十分敏感。實踐證明：用它做痕量分析對操作條件要求十分苛刻。因此，選購時要特別謹慎。
⑹惰性氣體（氦，氖）離子化檢測器：
適合于氣-固色譜中，做永久氣體中痕量組分分析的檢測器還有氦氣或氬氣作載氣的離子化檢測器，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為亞穩態，樣品組分進入檢測器后與亞穩態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電信號。氦和氬的亞穩態能量分別為19.8eV和11.6eV。目前HID主要用于高氦中雜質檢測，AID用于高純氬氣生產與使用中的痕量雜質分析。由于上述兩種檢測器主要用于永久氣體的分析，所以要求載氣本身的純度特別高，還要預防周圍環境氣對工作的干擾，這給實際操作帶來了不少困難。選購時要做好思想準備。另外，由于生產批量小或需進口，價格偏高也防礙了普及與推廣。
