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氢焰检测器（氢火焰离子化检测器）的结构原理
发布时间：2014-6-15 16:17:03 作者：yztpdq 来源：本站 浏览量：10897 【字体： 】
氢焰检测器全称氢火焰离子化检测器，又称火焰离子化检测器（fid： flame ionization detector）。因为一般都用的是氢气，所以叫氢焰离子化检测器（fid：hydrogen flame ionization detector）。
氢焰检测器是一种高灵敏度通用型检测器，它几乎对所有的有机物都有响应，而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小，它的灵敏度比热导检测器高100-10000倍，检测限达10-13 g/s，对温度不敏感，响应快，适合连接开管柱进行复杂样品的分离，线性范围为107，是气体色谱检测仪中对烃类(如丁烷，己烷)灵敏度最好的一种手段，广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含炭化合物的检测。
(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10-12 g · g-1。
1958年mewillan和harley等分别研制成功氢焰检测器（fid），它是典型的破坏性、质量型检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微弱的离子流（10-12～10-8 a）经过高阻（106～1011ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。 氢火焰检测器由于结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便，所以经过40多年的发展，今天的fid结构仍无实质性的变化。其主要特点是对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机物中的同系物（碳数≥3）的相对响应值也几乎相等。这给化合物的定量带来很大的方便，而且具有灵敏度高（10-13～10-10 g/s），基流小（10-14～10-13 a），线性范围宽（106～107），死体积小（≤1μl），响应快（1ms），可以和毛细管柱直接联用，对气体流速、压力和很度变化不敏感等优点，所以成为应用最广泛的气相色谱检测器。其主要缺点是需要三种气源及其流速控制系统，尤其是对防爆有严格的要求。
氢焰检测器的结构
氢焰检测器（fid）由电离室和放大电路组成，分别如图所示。 fid的电离室由金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴；喷嘴附近有环状金属圈(极化极，又称发射极)，上端有一个金属圆简(收集极)。两者间加90～300v的直流电压，形成电离电场加速电离的离子。收集极捕集的离子流经放大器的高组产生信号、放大后物送至数据采集系统；燃烧气、辅助气和色谱柱由底座引入；燃烧气及水蒸气由外罩上方小孔逸出，一般根据分离及分析速度的需要选择载气（氮气）的流量，选择氢气的流量使氢气流量与氮气流量比为1:1到1:1.4。在最佳氢、氮流量比时，检测器的灵敏度高，稳定性好。当空气流量很小时，检测器的灵敏度较低，随着空气流量的提高，检测器的灵敏度提高，但空气流量高于某一数值后，提高空气的流量对检测器的灵敏度已没有明显影响。一般选择空气的流量为氢气流量8倍以上。
cnhm ──→ · ch
(2)产生的自由基在d层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：
· ch o ──→cho e
(3)生成的正离子cho 与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：
cho h2o ──→h3o co
(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14 a）；
(5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。
(6) 组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。
(7) 离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线。
氢焰检测器（fid），由harley和pretorious 发明， 演化自scott发明的燃烧热检测仪（heat of combustion detector）。fid用氢气作为燃烧气，其中掺有氦气，氮气等洗脱剂，在一个圆筒状的电极里的喷嘴处燃烧。 喷嘴与电极间电压高达几百伏，当含碳溶质在喷嘴处燃烧时，产生的电子/离子对被喷嘴和电极处收集起来产生电流，该电流被放大并传送到记录仪或电脑数据采集系统的a/d转换器处。
信息整理：扬州拓普电气科技有限公司
氢焰检测器是一种高灵敏度通用型检测器，它几乎对所有的有机物都有响应，而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小，它的灵敏度比热导检测器高100-10000倍，检测限达10-13 g/s，对温度不敏感，响应快，适合连接开管柱进行复杂样品的分离，线性范围为107，是气体色谱检测仪中对烃类(如丁烷，己烷)灵敏度最好的一种手段，广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含炭化合物的检测。
(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10-12 g · g-1。
1958年mewillan和harley等分别研制成功氢焰检测器（fid），它是典型的破坏性、质量型检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微弱的离子流（10-12～10-8 a）经过高阻（106～1011ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。 氢火焰检测器由于结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便，所以经过40多年的发展，今天的fid结构仍无实质性的变化。其主要特点是对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机物中的同系物（碳数≥3）的相对响应值也几乎相等。这给化合物的定量带来很大的方便，而且具有灵敏度高（10-13～10-10 g/s），基流小（10-14～10-13 a），线性范围宽（106～107），死体积小（≤1μl），响应快（1ms），可以和毛细管柱直接联用，对气体流速、压力和很度变化不敏感等优点，所以成为应用最广泛的气相色谱检测器。其主要缺点是需要三种气源及其流速控制系统，尤其是对防爆有严格的要求。
氢焰检测器的结构
氢焰检测器（fid）由电离室和放大电路组成，分别如图所示。 fid的电离室由金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴；喷嘴附近有环状金属圈(极化极，又称发射极)，上端有一个金属圆简(收集极)。两者间加90～300v的直流电压，形成电离电场加速电离的离子。收集极捕集的离子流经放大器的高组产生信号、放大后物送至数据采集系统；燃烧气、辅助气和色谱柱由底座引入；燃烧气及水蒸气由外罩上方小孔逸出，一般根据分离及分析速度的需要选择载气（氮气）的流量，选择氢气的流量使氢气流量与氮气流量比为1:1到1:1.4。在最佳氢、氮流量比时，检测器的灵敏度高，稳定性好。当空气流量很小时，检测器的灵敏度较低，随着空气流量的提高，检测器的灵敏度提高，但空气流量高于某一数值后，提高空气的流量对检测器的灵敏度已没有明显影响。一般选择空气的流量为氢气流量8倍以上。
cnhm ──→ · ch
(2)产生的自由基在d层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应：
· ch o ──→cho e
(3)生成的正离子cho 与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应：
cho h2o ──→h3o co
(4)化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14 a）；
(5) 在一定范围内，微电流的大小与进入离子室的被测组分质量成正比，所以氢焰检测器是质量型检测器。
(6) 组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。
(7) 离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线。
氢焰检测器（fid），由harley和pretorious 发明， 演化自scott发明的燃烧热检测仪（heat of combustion detector）。fid用氢气作为燃烧气，其中掺有氦气，氮气等洗脱剂，在一个圆筒状的电极里的喷嘴处燃烧。 喷嘴与电极间电压高达几百伏，当含碳溶质在喷嘴处燃烧时，产生的电子/离子对被喷嘴和电极处收集起来产生电流，该电流被放大并传送到记录仪或电脑数据采集系统的a/d转换器处。
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