氫焰檢測器（氫火焰離子化檢測器）的結(jié)構(gòu)原理
氫焰檢測器全稱氫火焰離子化檢測器，又稱火焰離子化檢測器（FID： flame ionization detector）。因為一般都用的是氫氣，所以叫氫焰離子化檢測器（FID：hydrogen flame ionization detector）。
氫焰檢測器是一種高靈敏度通用型檢測器，它幾乎對所有的有機物都有響應(yīng)，而對無機物、惰性氣體或火焰中不解離的物質(zhì)等無響應(yīng)或響應(yīng)很小，它的靈敏度比熱導(dǎo)檢測器高100-10000倍，檢測限達10-13 g/s，對溫度不敏感，響應(yīng)快，適合連接開管柱進行復(fù)雜樣品的分離，線性范圍為107，是氣體色譜檢測儀中對烴類(如丁烷，己烷)靈敏度最好的一種手段，廣泛用于揮發(fā)性碳氫化合物和許多含炭化合物的檢測。
(1) 典型的質(zhì)量型檢測器；
(2) 對有機化合物具有很高的靈敏度；
(3) 無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)；
(4) 氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點；
(5) 比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12 g · g-1。
1958年Mewillan和Harley等分別研制成功氫焰檢測器（FID），它是典型的破壞性、質(zhì)量型檢測器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當有機化合物進入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個數(shù)量級的離子，在高壓電場的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（10-12～10-8 A）經(jīng)過高阻（106～1011Ω）放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，因此可以根據(jù)信號的大小對有機物進行定量分析。 氫火焰檢測器由于結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經(jīng)過40多年的發(fā)展，今天的FID結(jié)構(gòu)仍無實質(zhì)性的變化。其主要特點是對幾乎所有揮發(fā)性的有機化合物均有響應(yīng)，對所有烴類化合物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值幾乎相等，對含雜原子的烴類有機物中的同系物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值也幾乎相等。這給化合物的定量帶來很大的方便，而且具有靈敏度高（10-13～10-10 g/s），基流小（10-14～10-13 A），線性范圍寬（106～107），死體積?。?le;1μL），響應(yīng)快（1ms），可以和毛細管柱直接聯(lián)用，對氣體流速、壓力和很度變化不敏感等優(yōu)點，所以成為應(yīng)用最廣泛的氣相色譜檢測器。其主要缺點是需要三種氣源及其流速控制系統(tǒng)，尤其是對防爆有嚴格的要求。
氫焰檢測器的結(jié)構(gòu)
氫焰檢測器（FID）由電離室和放大電路組成，分別如圖所示。 FID的電離室由金屬圓筒作外罩，底座中心有噴嘴；噴嘴附近有環(huán)狀金屬圈(極化極，又稱發(fā)射極)，上端有一個金屬圓簡(收集極)。兩者間加90～300V的直流電壓，形成電離電場加速電離的離子。收集極捕集的離子流經(jīng)放大器的高組產(chǎn)生信號、放大后物送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；燃燒氣、輔助氣和色譜柱由底座引入；燃燒氣及水蒸氣由外罩上方小孔逸出，一般根據(jù)分離及分析速度的需要選擇載氣（氮氣）的流量，選擇氫氣的流量使氫氣流量與氮氣流量比為1:1到1:1.4。在最佳氫、氮流量比時，檢測器的靈敏度高，穩(wěn)定性好。當空氣流量很小時，檢測器的靈敏度較低，隨著空氣流量的提高，檢測器的靈敏度提高，但空氣流量高于某一數(shù)值后，提高空氣的流量對檢測器的靈敏度已沒有明顯影響。一般選擇空氣的流量為氫氣流量8倍以上。
CnHm ──→ · CH
(2)產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：
· CH + O ──→CHO+ + e
(3)生成的正離子CHO+ 與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(4)化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14 A）；
(5) 在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器。
(6) 組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。
(7) 離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。
氫焰檢測器（FID），由Harley和Pretorious 發(fā)明， 演化自Scott發(fā)明的燃燒熱檢測儀（Heat of Combustion Detector）。FID用氫氣作為燃燒氣，其中摻有氦氣，氮氣等洗脫劑，在一個圓筒狀的電極里的噴嘴處燃燒。 噴嘴與電極間電壓高達幾百伏，當含碳溶質(zhì)在噴嘴處燃燒時，產(chǎn)生的電子/離子對被噴嘴和電極處收集起來產(chǎn)生電流，該電流被放大并傳送到記錄儀或電腦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器處。
信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司
氫焰檢測器是一種高靈敏度通用型檢測器，它幾乎對所有的有機物都有響應(yīng)，而對無機物、惰性氣體或火焰中不解離的物質(zhì)等無響應(yīng)或響應(yīng)很小，它的靈敏度比熱導(dǎo)檢測器高100-10000倍，檢測限達10-13 g/s，對溫度不敏感，響應(yīng)快，適合連接開管柱進行復(fù)雜樣品的分離，線性范圍為107，是氣體色譜檢測儀中對烴類(如丁烷，己烷)靈敏度最好的一種手段，廣泛用于揮發(fā)性碳氫化合物和許多含炭化合物的檢測。
(1) 典型的質(zhì)量型檢測器；
(2) 對有機化合物具有很高的靈敏度；
(3) 無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質(zhì)靈敏度低或不響應(yīng)；
(4) 氫焰檢測器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等特點；
(5) 比熱導(dǎo)檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12 g · g-1。
1958年Mewillan和Harley等分別研制成功氫焰檢測器（FID），它是典型的破壞性、質(zhì)量型檢測器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當有機化合物進入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個數(shù)量級的離子，在高壓電場的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（10-12～10-8 A）經(jīng)過高阻（106～1011Ω）放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，因此可以根據(jù)信號的大小對有機物進行定量分析。 氫火焰檢測器由于結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經(jīng)過40多年的發(fā)展，今天的FID結(jié)構(gòu)仍無實質(zhì)性的變化。其主要特點是對幾乎所有揮發(fā)性的有機化合物均有響應(yīng)，對所有烴類化合物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值幾乎相等，對含雜原子的烴類有機物中的同系物（碳數(shù)≥3）的相對響應(yīng)值也幾乎相等。這給化合物的定量帶來很大的方便，而且具有靈敏度高（10-13～10-10 g/s），基流小（10-14～10-13 A），線性范圍寬（106～107），死體積?。?le;1μL），響應(yīng)快（1ms），可以和毛細管柱直接聯(lián)用，對氣體流速、壓力和很度變化不敏感等優(yōu)點，所以成為應(yīng)用最廣泛的氣相色譜檢測器。其主要缺點是需要三種氣源及其流速控制系統(tǒng)，尤其是對防爆有嚴格的要求。
氫焰檢測器的結(jié)構(gòu)
氫焰檢測器（FID）由電離室和放大電路組成，分別如圖所示。 FID的電離室由金屬圓筒作外罩，底座中心有噴嘴；噴嘴附近有環(huán)狀金屬圈(極化極，又稱發(fā)射極)，上端有一個金屬圓簡(收集極)。兩者間加90～300V的直流電壓，形成電離電場加速電離的離子。收集極捕集的離子流經(jīng)放大器的高組產(chǎn)生信號、放大后物送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；燃燒氣、輔助氣和色譜柱由底座引入；燃燒氣及水蒸氣由外罩上方小孔逸出，一般根據(jù)分離及分析速度的需要選擇載氣（氮氣）的流量，選擇氫氣的流量使氫氣流量與氮氣流量比為1:1到1:1.4。在最佳氫、氮流量比時，檢測器的靈敏度高，穩(wěn)定性好。當空氣流量很小時，檢測器的靈敏度較低，隨著空氣流量的提高，檢測器的靈敏度提高，但空氣流量高于某一數(shù)值后，提高空氣的流量對檢測器的靈敏度已沒有明顯影響。一般選擇空氣的流量為氫氣流量8倍以上。
CnHm ──→ · CH
(2)產(chǎn)生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應(yīng)：
· CH + O ──→CHO+ + e
(3)生成的正離子CHO+ 與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應(yīng)：
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(4)化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產(chǎn)生微電流（約10-6～10-14 A）；
(5) 在一定范圍內(nèi)，微電流的大小與進入離子室的被測組分質(zhì)量成正比，所以氫焰檢測器是質(zhì)量型檢測器。
(6) 組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離。
(7) 離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質(zhì)量成正比的色譜流出曲線。
氫焰檢測器（FID），由Harley和Pretorious 發(fā)明， 演化自Scott發(fā)明的燃燒熱檢測儀（Heat of Combustion Detector）。FID用氫氣作為燃燒氣，其中摻有氦氣，氮氣等洗脫劑，在一個圓筒狀的電極里的噴嘴處燃燒。 噴嘴與電極間電壓高達幾百伏，當含碳溶質(zhì)在噴嘴處燃燒時，產(chǎn)生的電子/離子對被噴嘴和電極處收集起來產(chǎn)生電流，該電流被放大并傳送到記錄儀或電腦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器處。
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