熱導(dǎo)檢測�(TCD,thermal conductivity detector)是利用被測組分和載氣熱導(dǎo)系數(shù)不同而響�(yīng)的濃度型檢測�,它是整體性能檢測�,屬物理常數(shù)檢測方法。又稱熱�(dǎo)池或熱絲檢熱�,在沒有用于氣相色譜分析之前稱卡它計(jì)。是氣相色譜法最常用的一種檢測器�
1 熱敏元件
熱敏元件是TCD的感�(yīng)元件,其阻值隨溫度變化而改變,它們可以是熱敏電阻或熱��
�1)熱敏電� 熱敏電阻由錳、鎳、鈷等氧化物半導(dǎo)體制成直徑約� 0.1�1.0mm的小�,密封在玻殼�(nèi)�
熱敏電阻有三�(gè)�(yōu)�(diǎn):①熱敏電阻阻值大�5�50kΩ�,溫度系�(shù)亦大,故靈敏度相�(dāng)�??芍苯幼鳓蘥/g級的痕量分析;②熱敏電阻體積�,可作成0.25mm直徑的小�,這樣池腔可小�50μL;③熱敏電阻對載氣流的波�(dòng)不敏�,它耐腐蝕性和抗氧化�
熱敏電阻也有三�(gè)缺點(diǎn):①熱敏電阻#$%的響�(yīng)值隨溫度的增加而快速下�,因�,通常熱敏電阻要在120℃以下使用。使用范圍受到極大的限制;②與熱絲相�,熱敏電阻的溫度系數(shù)�,表�(xiàn)為其響應(yīng)值對于溫度的變化十分敏感。例如在60℃時(shí),池溫改�1�,熱敏電阻和熱絲的基線漂移分別為10.4mV�5.0mV,前者比后者大一倍多,因�,熱敏電阻的�(wěn)定性差,特別是在程升操作時(shí),尤為突�;③熱敏電阻對還原條件十分敏�,故不能用氫氣作載氣�
目前,只有下二情況可用熱敏電阻作熱敏元件;一是低溫痕量分�;二是需小池體積配毛�(xì)管柱。其他情況很少用熱敏電阻,而多用熱�。而且,近年熱敏電阻可作成小池體積的優(yōu)勢也在逐漸下降�
�2)熱� 一�(gè)性能�(yōu)異的TCD,對熱絲的要求主要考慮四點(diǎn):①電阻率高,以便可在相同長度內(nèi)得到高阻�;②電阻溫度系數(shù)�,以便通橋流加熱后得到高阻�;③�(qiáng)度好;④耐氧化或腐蝕。①、②是為了獲得高靈敏�,同�(shí)絲體積小,可縮小池體�,制作微TCD。③、④是為了獲得高�(wěn)定��
2. 池體
池體是一�(gè)�(nèi)部加工成池腔和孔道的金屬�。池材料早期多用�,因它的熱傳�(dǎo)性能好,但它防腐性能�。故近年已為不銹鋼形式示意圖所取代。通常將內(nèi)部池腔和孔道的總體積稱池體積。早期TCD的池體積多為 500-800μL,后減小�100-500μL,仍稱通常TCD。它適用于填充柱。近年發(fā)展了微TCD,其池體積均�100μL以下,有的達(dá)3.5μL,它適用于毛�(xì)管柱�
?�?)通常TCD� 通常TCD池按載氣對熱絲的流動(dòng)方式(見�3-2-4)可分直通式(a)、擴(kuò)散式(b)和半擴(kuò)散式(c�,三種流型性能比較見表:
�2)微型TCD� 由于池體積已減小至幾微升,甚�200nL,故在�-TCD中,載氣流動(dòng)方式已不像通常TCD那樣明顯,基本上可分成直通和�(zhǔn)直通式兩種�
基于不同組分與載氣有不同的熱�(dǎo)率的原理而工作的熱傳�(dǎo)檢測器。在通過恒定電流以后,鎢絲溫度升�,其熱量�(jīng)四周的載氣分子傳遞至池壁。當(dāng)被測組分與載氣一起�(jìn)入熱�(dǎo)池時(shí),由于混合氣的熱�(dǎo)率與純載氣不同(通常是低于載氣的熱導(dǎo)率),鎢絲傳向池壁的熱量也發(fā)生變化,致使鎢絲溫度�(fā)生改�,其電阻也隨之改變,�(jìn)而使電橋輸出端產(chǎn)生不平衡電位而作為信號輸�。熱�(dǎo)檢測器是氣象色譜法中最早出�(xiàn)和應(yīng)用最廣的檢測��
?、艧�?dǎo)檢測器基本理論,工作原理和響�(yīng)特征,早在上�(gè)世紀(jì)六十年代就已成熟�
?、朴捎谒鼘λ械奈镔|(zhì)都有響應(yīng),結(jié)�(gòu)簡單,性能可靠,定量準(zhǔn)�,價(jià)格低廉,�(jīng)久耐用,又是非破壞型檢測器�
⑶與其它檢測器相�,TCD 的靈敏度低,這是影響它應(yīng)用于�(huán)境分析與檢測的主要因��
�(jù)文獻(xiàn)�(bào)道,以氦作載�,�(jìn)氣量�2mL �(shí),檢出限可達(dá)ppm �(10-6g/g)。因此,使用這種檢測器的便攜式氣相色譜儀,不適于室內(nèi)外一般環(huán)境污染物分析與檢測。大多用于污染源和突�(fā)性環(huán)境污染事故的分析與檢��
熱導(dǎo)檢測� (TCD) 是氣相色譜儀中應(yīng)用較為廣泛的檢測器,尤其是在氣體分析中應(yīng)用最�。由于不斷的研究和發(fā)展,科創(chuàng)色譜儀器中的熱�(dǎo)檢測器檢測器靈敏�,已越來越多�(yīng)用于 ppm 級氣體成份的微量分析,在許多分析�(yīng)用中取代� FID,然�,熱�(dǎo)檢測器檢測器損壞的因�,避免不必要的損��
熱導(dǎo)檢測器中的關(guān)鍵熱�(dǎo)元件是用鎢錸絲做的,鎢錸絲直徑一般只� 15μ-30μ,材料又比較容易氧化,氧化或受污染后,阻值發(fā)生變化或斷損,造成熱導(dǎo)檢測器測量電橋的對稱性被破壞,致使儀器無法正常工�,引起熱�(dǎo)元件損壞的因素較�,注意事�(xiàng)歸納如下�
1 、熱�(dǎo)檢測器接并聯(lián)雙氣路應(yīng)用時(shí),必須同�(shí)并聯(lián)裝上二根色譜�,二路都要同�(shí)通載�,如果只裝一根柱,而另一路不裝柱不通載�,那�,一通電源就�(huì)將鎢絲元件燒��
2 、在�(yīng)用科�(chuàng)微型熱導(dǎo)檢測器做毛細(xì)管色譜分析時(shí),可一路裝毛細(xì)柱加尾吹,另一路必須也裝上一根填充柱或空柱,同時(shí)通入載氣。大多數(shù)人習(xí)慣FID毛細(xì)柱系�(tǒng),往往�(huì)忽略這一�(diǎn)犯錯(cuò)誤�
3 、儀器停�(jī)后,外界空氣往往�(huì)返�(jìn)熱導(dǎo)檢測器和柱系�(tǒng),因此必須在開機(jī)�(shí)要先通載� 10 分鐘以上再通電,停�(jī)�(shí)間越�,那么重新開�(jī)�(shí)先通載氣的�(shí)間也要長,否則系�(tǒng)中殘留的空氣中氧氣會(huì)將鎢錸絲元件氧化或燒��
4 、熱�(dǎo)檢測器使用的載氣純度必須四�(gè)9以上� 99.99% �,最忌載氣中含氧量高� 載氣不純將會(huì)影響熱導(dǎo)元件的使用壽�,也�(huì)降低檢測靈敏度,所以載氣必須脫氧凈��
5 、在更換裝色譜柱�(shí),必須檢�,保證氣密�,色譜柱連接處漏氣將�(huì)造成熱導(dǎo)元件 損壞,色譜柱出口端必須填裝好玻璃棉和不銹鋼絲�(wǎng),避免柱�(dān)體吹入TCD �
6 、在多次�(jìn)樣分析后,應(yīng)及時(shí)更換�(jìn)樣器上的硅橡膠墊,如果待到硅橡膠墊被多次� 射針扎破漏氣�(shí)再更換就遲了,因?yàn)楣柘鹉z墊一�,載氣漏出,空氣漏�(jìn),熱�(dǎo)元件就會(huì)燒壞。分析過程中更換硅橡膠墊�(shí),必須將熱導(dǎo)電源�(guān)斷后,再迅速換�,換好后必須通載氣幾分鐘后才能再通熱�(dǎo)檢測器電��
7 、用平面六通閥做氣體�(jìn)樣時(shí),六通閥的位置必須停在二�(gè)極端位置,不能將閥旋停在中間位置,因?yàn)橹虚g位置是六通閥將載氣切斷不�,這是很危�(xiǎn)�,容易導(dǎo)致熱�(dǎo)檢測器中因不通載氣而損��
8 、色譜柱高溫老化�(shí),必須將熱導(dǎo)檢測器電源關(guān)�,熱�(dǎo)檢測器溫控關(guān)斷,并且將柱出口連接 熱導(dǎo)檢測器�(jìn)口的接頭處斷�,讓高溫老化的載氣( N2 )流入柱箱內(nèi),這樣可避免因柱子老化而污染熱�(dǎo)檢測器及鎢錸絲元件�
9 、熱�(dǎo)檢測器橋電流的設(shè)�,必須比被分析試樣組份的沸點(diǎn)� 20 -30� ,避免試樣中 高沸�(diǎn)組份冷凝在熱�(dǎo)檢測器中和污染鎢錸絲元件�
10 、熱�(dǎo)檢測器橋電流的設(shè)�,必須考慮所用載氣的種類、工作溫度和鎢錸絲元件的冷阻,應(yīng)明了這樣的原則: � 輕載氣( H2 � He )橋電流可大,重載氣� N2 � Ar )橋電流必須??� � 熱導(dǎo)檢測器工作溫度高,橋電流�(yīng)減小,工作溫度低,橋電流可增�� � 各生�(chǎn)廠家熱導(dǎo)檢測器鎢錸絲元件阻值是不同的,因此,使用橋電流大小也不�,元件阻值大的,橋電流就�(yīng)�(shè)定小�,具體橋電流�(shè)定可看說明書�
1.載氣種類�常用的載氣有He和H2,因?yàn)槠錈�?dǎo)系數(shù)�(yuǎn)大于其他化合�,且其具有較高的靈敏度和�(wěn)定的響應(yīng)因子,便于定�,較寬的線性范�。其中,氦氣較氫氣安�,但氦氣較貴,所以許多地區(qū)多用氫氣作為載氣�
2.純度�載氣的純度會(huì)影響TCD的靈敏度。在橋流160-200mA的范� �(nèi)�99.999%的超純氫氣比�99%的普通氫氣的靈敏度高6%-13%。另�,峰形還受載氣純度的影響,當(dāng) 用TCD作高純氣中雜志檢測時(shí),載氣的純度�(yīng)比被測氣體高十倍以� ,否則將出現(xiàn) 倒峰�
3.流�:作為濃度型檢測器,TCD對載氣的流速也有要求,即TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣氣流。故在檢測中,應(yīng)保持載氣流速的恒定�
4.溫度:TCD的靈敏度與熱死和池體間的溫差成正�。通過提高橋流,以便提高熱絲溫度或者通過降低檢測器池體溫�。但�,這兩種方法都取決于分析樣品的沸點(diǎn)。檢測器池體溫度不能低于樣品的沸�(diǎn),以免在檢測器內(nèi)冷凝。所�,對于沸�(diǎn)不很低的樣品,采用此法來提高靈敏度是有限�,而對氣體樣品,特別是性氣�,則可以�(dá)到較好的效果�
1,橋路工作電流影�
電流增大,使鎢絲溫度提高,鎢絲和熱導(dǎo)池體的溫差加�,氣體容易將熱量傳出�,靈敏度就提高�
2,熱�(dǎo)池體溫度影響
�(dāng)橋路電流一�,鎢絲溫度一�。如果池體溫度低,池體和鎢絲的溫差就�,能使靈敏度提高。一般池體溫度不�(yīng)低于柱溫。但池體溫度不能太低,否則被測組分將在檢測器�(nèi)冷凝�
3,載氣的影響
載氣與試樣的熱導(dǎo)系數(shù)相差愈大,則靈敏度愈高。由于一般物�(zhì)的熱�(dǎo)系數(shù)都比較小,故選擇熱導(dǎo)系數(shù)大的氣體,如氫氣�
4,熱敏元件阻值的影響
選擇阻值高,電阻溫度系�(shù)較大的熱敏元件(鎢絲),�(dāng)溫度有一些變化時(shí),就能引起電阻的明顯變化,靈敏度就高�
熱導(dǎo)檢測器適用于�(huán)境保�(hù)、大�、水源等污染的痕量檢測;毒物的分�、監(jiān)測、研�;生物化�(xué);臨床應(yīng)�;病理和病毒研究;食品發(fā)�;石油化�;石油加�;油品分析;地質(zhì)、探礦研�;有�(jī)化學(xué);合成研�;衛(wèi)生檢�;公害檢測分析和研究�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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