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氣相色譜儀熱導(dǎo)檢測器的原理和應(yīng)該注意的操作事項(xiàng)
點(diǎn)擊次數(shù):1081 發(fā)布時間:2014-11-11
南京科捷分析儀器有限公司是專業(yè)研究、開發(fā)、制造和銷售色譜儀(、液相色譜儀、安捷倫液相色譜儀)、氣相色譜儀配套產(chǎn)品(頂空進(jìn)樣器)、高純氣體分析設(shè)備、色譜配件、色譜試劑以及其他分析儀器的高科技企業(yè)?! ?br />一、檢測器工作原理:
TCD由熱導(dǎo)池及其檢測電路組成。圖3-2-1下部為TCD與進(jìn)樣器及色譜柱的連接示意圖,上部為惠斯頓電橋檢測電路圖。載氣流經(jīng)參考池腔、進(jìn)樣器、色譜柱,從測量池腔排出。
R1、R2為固定電阻;R3、R4分別為測量臂和參考臂熱絲。
當(dāng)調(diào)節(jié)載氣流速、橋電流及TCD溫度至一定值后,TCD處于工作狀態(tài)。從電源E流出之電流I 在A 點(diǎn)分成二路i1、i2 至 B 點(diǎn)匯合,而后回到電源。這時,兩個熱絲均處于被加熱狀態(tài),維持一定的絲溫Tf,池體處于一定的池溫 Tw。一般要求Tf與Tw差應(yīng)大于100℃以上,以保證熱絲向池壁傳導(dǎo)熱量。當(dāng)只有載氣通過測量臂和參考臂時,由于二臂氣體組成相同,從熱絲向池壁傳導(dǎo)的熱量相等,故熱絲溫度保持恒定;熱絲的阻值是溫度的函數(shù),溫度不變,阻值亦不變;這時電橋處于平衡狀態(tài):R1·R3=R2·R4, 或?qū)懗蒖1/R4=R2/R3。M、N二點(diǎn)電位相等,電位差為零,無信號輸出。當(dāng)從2進(jìn)樣,經(jīng)柱分離,從柱后流出之組分進(jìn)入測量臂時,由于這時的氣體是載氣和組分的混合物,其熱導(dǎo)系數(shù)不同于純載氣,從熱絲向池壁傳導(dǎo)的熱量也就不同,從而引起兩臂熱絲溫度不同,進(jìn)而使兩臂熱絲阻值不同,電橋平衡破壞。M、N二點(diǎn)電位不等,即有電位差,輸出信號。
二、測器熱導(dǎo)池由熱敏元件和池體組成:
1 熱敏元件
熱敏元件是TCD的感應(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絲。
?。?)熱敏電阻 熱敏電阻由錳、鎳、鈷等氧化物半導(dǎo)體制成直徑約為 0.1~1.0mm的小珠,密封在玻殼內(nèi)。
熱敏電阻有三個優(yōu)點(diǎn):①熱敏電阻阻值大(5~50kΩ),溫度系數(shù)亦大,故靈敏度相當(dāng)高。可直接作μg/g級的痕量分析;②熱敏電阻體積小,可作成0.25mm直徑的小球,這樣池腔可小至50μL;③熱敏電阻對載氣流的波動不敏感,它耐腐蝕性和抗氧化。
熱敏電阻也有三個缺點(diǎn):①熱敏電阻#$%的響應(yīng)值隨溫度的增加而快速下降,因此,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與熱絲相比,熱敏電阻的溫度系數(shù)大,表現(xiàn)為其響應(yīng)值對于溫度的變化十分敏感。例如在60℃時,池溫改變1℃,熱敏電阻和熱絲的基線漂移分別為10.4mV和5.0mV,前者比后者大一倍多,因此,熱敏電阻的穩(wěn)定性差,特別是在程升操作時,尤為突出;③熱敏電阻對還原條件十分敏感,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;一是低溫痕量分析;二是需小池體積配毛細(xì)管柱。其他情況很少用熱敏電阻,而多用熱絲。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)熱絲 一個性能優(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)得到高阻值;②電阻溫度系數(shù)大,以便通橋流加熱后得到高阻值;③強(qiáng)度好;④耐氧化或腐蝕。①、②是為了獲得高靈敏度,同時絲體積小,可縮小池體積,制作微TCD。③、④是為了獲得高穩(wěn)定性。