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高效气相色谱仪氢火焰离子化检测器工作原理

工作原理 | 工控家2017-02-16 14:26人气:1400

 
高效气相色谱仪氢火焰离子化检测器(FID)的主要部件是离子室,离子室由收集极、极化极、气体入口和火焰喷嘴组成。在极化极和收集极之间加有一直流电压(50~300V)构成的外加电场。
一、氢火焰离子化检测器用到的气体:
1、N2:载气。
2、H2:燃气。
3、空气:助燃气。
使用时需要调整三者之间的比例关系,使检测器灵敏度达到最佳。
二、工作原理:
FID主要利用以下三个条件达到检测目的。
H2和O2燃烧所生成的火焰为有机物分子提供燃烧和发生电离的条件。
有机物分子在氢火焰中燃烧时的离子化程度比在一般条件下要大得多。
有机物分子在燃烧过程中生成的离子在电场中作定向移动而形成离子流。
H2由喷嘴加入与空气混合点火燃烧形成氢火焰,通入空气助燃,H2+O2燃烧能产生2100℃高温。氢火焰由预热区、点燃火焰区、热裂解区和反应区组成。载气(N2)本身不会被电离,只有载气中的有机杂质和流失的固定液会在氢火焰中被电离成正、负离子和电子。在电场作用下,正离子移向收集极,负离子和电子移向极化极,形成微电流,经微电流放大器放大后,在记录仪中记录下来,即为基流,又称本底电流或背景电流。
1、当含有机物CnHm的载气由喷嘴喷出进入氢火焰时,在热裂解区发生裂解反应产生自由基:
CnHm→·CH
2、产生的自由基在反应区火焰中与从外面扩散进来的激发态氧原子或氧分子发生反应:
·CH + O→CHO+ + e
3、生成的正离子CHO+与氢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10-6~10-14A。
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,氢火焰离子化检测器是质量型检测器。
6、组分在氢火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,得到色谱流出曲线。
化合物中某些碳原子与杂原子相连而不能产生自由基CH·,而不产生响应,因此带有杂原子的化合物信号低于相应的烷烃,含杂原子越多,响应值越低。
三、相关事宜:
1、载气种类:
实验表明,用N2作载气比用其它气体(如H2、He和Ar)作载气时的灵敏度高。
2、气体比例:
一般流速比为N2:H2:空气≈1:1:10,增大H2和空气的流速可提高灵敏度。
3、内部供氧:
把空气和H2预混合,从火焰内部供氧,是提高灵敏度比较有效的方法。
4、距离恰当:
收集极与喷嘴之间的距离一般以5~7mm为宜,灵敏度较高。
5、其它措施:
维持收集极表面清洁。
检测高分子量样品时,适当提高检测室温度可提高灵敏度。
   
来源:http://www.fudizao.com
   
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