热导检测器TCD在气相色谱分析中的应用

发布日期：2019-04-19 00:00 来源：http://www.dlltkj.net 点击：

气相色谱仪中的热导检测器TCD是利用被测组分和载气热导系数不同而响应的浓度型检测器，它是整体性能检测器，属物理常数检测方法。又称热导池或热丝检热器，在没有用于气相色谱分析之前称卡它计。是气相色谱法最常用的一种检测器。

热导检测器TCD

热导检测器的构成

1 热敏元件

热敏元件是TCD的感应元件，其阻值随温度变化而改变，它们可以是热敏电阻或热丝。

2. 池体

池体是一个内部加工成池腔和孔道的金属体。池材料早期多用铜，因它的热传导性能好，但它防腐性能差。故近年已为不锈钢形式示意图所取代。通常将内部池腔和孔道的总体积称池体积。早期TCD的池体积多为500-800μL，后减小至100-500μL，仍称通常TCD。它适用于填充柱。近年发展了微TCD，其池体积均在100μL以下，有的达3.5μL，它适用于毛细管柱。

热导检测器的原理

基于不同组分与载气有不同的热导率的原理而工作的热传导检测器。在通过恒定电流以后，钨丝温度升高，其热量经四周的载气分子传递至池壁。当被测组分与载气一起进入热导池时，由于混合气的热导率与纯载气不同（通常是低于载气的热导率），钨丝传向池壁的热量也发生变化，致使钨丝温度发生改变，其电阻也随之改变，进而使电桥输出端产生不平衡电位而作为信号输出。热导检测器是气相色谱法中最早出现和应用最广的检测器。

热导检测器的特点

⑴热导检测器基本理论，工作原理和响应特征，早在上个世纪六十年代就已成熟。

⑵由于它对所有的物质都有响应，结构简单，性能可靠，定量准确，价格低廉，经久耐用，又是非破坏型检测器。

⑶与其它检测器相比，TCD 的灵敏度低，这是影响它应用于环境分析与检测的主要因素。

据文献报道，以氦作载气，进气量为2mL 时，检出限可达ppm 级(10-6g/g)。因此，使用这种检测器的便携式气相色谱仪，不适于室内外一般环境污染物分析与检测。大多用于污染源和突发性环境污染事故的分析与检测。

热导检测器的使用条件

1.载气种类：常用的载气有He和H2，因为其热导系数远大于其他化合物，且其具有较高的灵敏度和稳定的响应因子，便于定量，较宽的线性范围。其中，氦气较氢气安全，但氦气较贵，所以许多地区多用氢气作为载气。

2.纯度：载气的纯度会影响TCD的灵敏度。在桥流160-200mA的范围内，99.999%的超纯氢气比用99%的普通氢气的灵敏度高6%-13%。另外，峰形还受载气纯度的影响，当用TCD作高纯气中杂志检测时，载气的纯度应比被测气体高十倍以上，否则将出现倒峰。

3.流速:作为浓度型检测器，TCD对载气的流速也有要求，即TCD的峰面积响应值反比于载气气流。故在检测中，应保持载气流速的恒定。

4.温度:TCD的灵敏度与热丝和池体间的温差成正比。通过提高桥流，以便提高热丝温度或者通过降低检测器池体温度。但是，这两种方法都取决于分析样品的沸点。检测器池体温度不能低于样品的沸点，以免在检测器内冷凝。所以，对于沸点不很低的样品，采用此法来提高灵敏度是有限的，而对气体样品，特别是永久性气体，则可以达到较好的效果。

影响热导检测器灵敏度的因素

1，桥路工作电流影响

电流增大，使钨丝温度提高，钨丝和热导池体的温差加大，气体容易将热量传出去，灵敏度就提高。

2，热导池体温度影响

当桥路电流一定，钨丝温度一定。如果池体温度低，池体和钨丝的温差就大，能使灵敏度提高。一般池体温度不应低于柱温。但池体温度不能太低，否则被测组分将在检测器内冷凝。

3，载气的影响

载气与试样的热导系数相差愈大，则灵敏度愈高。由于一般物质的热导系数都比较小，故选择热导系数大的气体，如氢气。

4，热敏元件阻值的影响

选择阻值高，电阻温度系数较大的热敏元件（钨丝），当温度有一些变化时，就能引起电阻的明显变化，灵敏度就高。

热导检测器的应用

热导检测器适用于环境保护、大气、水源等污染的痕量检测；毒物的分析、监测、研究；生物化学；临床应用；病理和病毒研究；食品发酵；石油化工；石油加工；油品分析；地质、探矿研究；有机化学；合成研究；卫生检疫；公害检测分析和研究。