常见五种色谱仪检测器的工作原理和结构示意图介绍

检测器是检测从色谱柱流出物质的质量或浓度变化的器件。在气相色谱分析中，利用被分离的样品各组分的特征，由检测器按各组分的物理或化学特性来决定的各物理量，转换成相应的电信号，通过电子仪器进行测定。

目前，可以用于气相色谱仪的检测器已有二十多种，其中常用的包括热导检测器（TCD）、氢火焰离子化检测器（FID）、氮磷检测器（NPD）、电子捕获检测器（ECD）、火焰光度检测器（FPD）、光离子化检测器（PID）等。

不同检测器的原理、结构均不相同，对不同的检测对象，响应也各不相同。

1、热导检测器（Thermal Conductivity Detector，TCD）

热导检测器是一种通用的非破坏性浓度型检测器，理论上可应用于任何组分的检测，但因其灵敏度较低，故一般用于常量分析。TCD的结构示意图见图1，其主要原理为，基于不同组分与载气有不同的热导率的原理而工作。热导检测器的热敏元件为热丝，如镀金钨丝、铂金丝等。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），热丝传向池壁的热量也发生变化，致使热丝温度发生改变，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，记录该信号从而得到色谱峰。

2、氢火焰离子化检测器（FlameIonization Detector，FID）

FID是多用途的破坏性质量型通用检测器，灵敏度高，线性范围宽，广泛应用于有机物的常量和微量检测。FID的结构示意图见图2，其主要原理为，氢气和空气燃烧生成火焰，当有机化合物进入火焰时，由于离子化反应，生成比基流高几个数量级的离子，在电场作用下，这些带正电荷的离子和电子分别向负极和正极移动，形成离子流，此离子流经放大器放大后，可被检测。

3、火焰光度检测器（Flame-PhotometricDetector，FPD）

FPD为质量型选择性检测器，主要用于测定含硫、磷化合物。使用中通入的氢气量必须多于通常燃烧所需要的氢气量，即在富氢情况下燃烧得到火焰。广泛应用于石油产品中微量硫化合物及农药中有机磷化合物的分析。FPD的结构示意图见图3，其主要原理为组分在富氢火焰中燃烧时组分不同程度地变为碎片或分子，其外层电子由于互相碰撞而被激发，当电子由激发态返回低能态或基态时，发射出特征波长的光谱，这种特征光谱通过经选择滤光片后被测量。如硫在火焰中产生350~430nm的光谱，磷产生480~600nm的光谱，其中394nm和526nm分别为含硫和含磷化合物的特征波长。

4、电子捕获检测器（ElectronCapture Detector，ECD）

ECD是浓度型选择性检测器，对电负性的组分能给出极显著的响应信号。用于分析卤素化合物、一些金属螯合物和甾族化合物。ECD的结构示意图见图4，其主要原理为检测室内的放射源放出β-射线（初级电子），与通过检测室的载气碰撞产生次级电子和正离子，在电场作用下，分别向与自己极性相反的电极运动，形成基流，当具有负电性的组分（即能捕获电子的组分）进入检测室后，捕获了检测室内的电子，变成带负电荷的离子，由于电子被组分捕获，使得检测室基流减少，产生色谱峰信号。

5、氮磷检测器（Nitrogen-PhosphorusDetector，NPD）

NPD是高选择性质量型检测器，可用于测定含氮和含磷的有机化合物。目前认为其响应机理主要有气相电离理论和表面电离理论，通常认为前者能更好的解释NPD工作原理。气相电离理论认为氮、磷化合物先在气相边界层中热化学分解，产生电负性的基团。该电负性基团再与气相的铷原子(Rb)进行化学电离反应，生成Rb+和负离子，负离子在收集极释放出一个电子，并与氢原子反应，同时输出组分信号。