氫焰檢測器（氫火焰離子化檢測器）的結構原理
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，而對無機物、惰性氣體或火焰中不解離的物質等無響應或響應很小，它的靈敏度比熱導檢測器高100-10000倍，檢測限達10-13 g/s，對溫度不敏感，響應快，適合連接開管柱進行復雜樣品的分離，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靈敏度低或不響應；
(4) 氫焰檢測器具有結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點；
(5) 比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數量級，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，在高溫下產生化學電離，電離產生比基流高幾個數量級的離子，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，因此可以根據信號的大小對有機物進行定量分析。 氫火焰檢測器由于結構簡單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經過40多年的發(fā)展，今天的FID結構仍無實質性的變化。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，對所有烴類化合物（碳數≥3）的相對響應值幾乎相等，對含雜原子的烴類有機物中的同系物（碳數≥3）的相對響應值也幾乎相等。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?。?0-14～10-13 A），線性范圍寬（106～107），死體積?。?le;1μL），響應快（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。
氫焰檢測器的結構
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放大器的高組產生信號、放大后物送至數據采集系統(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：
· 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：
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(4)化學電離產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生微電流（約10-6～10-14 A）；
(5) 在一定范圍內，微電流的大小與進入離子室的被測組分質量成正比，所以氫焰檢測器是質量型檢測器。
(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，當含碳溶質在噴嘴處燃燒時，產生的電子/離子對被噴嘴和電極處收集起來產生電流，該電流被放大并傳送到記錄儀或電腦數據采集系統(tǒng)的A/D轉換器處。
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，而對無機物、惰性氣體或火焰中不解離的物質等無響應或響應很小，它的靈敏度比熱導檢測器高100-10000倍，檢測限達10-13 g/s，對溫度不敏感，響應快，適合連接開管柱進行復雜樣品的分離，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靈敏度低或不響應；
(4) 氫焰檢測器具有結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點；
(5) 比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數量級，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，在高溫下產生化學電離，電離產生比基流高幾個數量級的離子，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，因此可以根據信號的大小對有機物進行定量分析。 氫火焰檢測器由于結構簡單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經過40多年的發(fā)展，今天的FID結構仍無實質性的變化。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，對所有烴類化合物（碳數≥3）的相對響應值幾乎相等，對含雜原子的烴類有機物中的同系物（碳數≥3）的相對響應值也幾乎相等。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?。?0-14～10-13 A），線性范圍寬（106～107），死體積?。?le;1μL），響應快（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。
氫焰檢測器的結構
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放大器的高組產生信號、放大后物送至數據采集系統(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：
· 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：
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(4)化學電離產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生微電流（約10-6～10-14 A）；
(5) 在一定范圍內，微電流的大小與進入離子室的被測組分質量成正比，所以氫焰檢測器是質量型檢測器。
(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，當含碳溶質在噴嘴處燃燒時，產生的電子/離子對被噴嘴和電極處收集起來產生電流，該電流被放大并傳送到記錄儀或電腦數據采集系統(tǒng)的A/D轉換器處。
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