热离子检测器

热离子检测器（英文：thermianic detecto；又称碱火焰电离检测器，英文：alkaliflame ionization detector；氮磷检测器，英文：nitrogenphas horus detector；热离子发射检测器，英文：herminic emis-lion de:ector）。在火焰离子化检测器的喷嘴上附加一个碱金属盐圈，当试样分子含氮、磷、硫、卤素时，则将增大碱盐的挥发度和化学电离，从而使收集到的离子流和所得到的信号大为增加。

对含氮、磷 等的有机化合物特别敏感。信号正比于侍,} r.}不的后量流谏、热离子检测器是根据含电负性原子的有机物样品在氢氧火焰里燃烧时，会明显增加碱盐的蒸发和化学离解，从而使收集到较大的离子流和检测信号。它主要利用以下的三个条件来达到检测之目的。

① 氢氧火焰：氢氧火焰为有机物分子燃烧和碱盐的蒸发与化学离解提供了基本条件。

② 碱金属盐：在喷嘴上方附加了碱金属盐片如氟化钠、硫酸钠、溴化铯、硫酸铷等。

③ 样品特性：含电负性原子的有机物在氢氧焰燃烧时明显增加碱盐蒸发和化学离解。2100433B

(1) 典型的质量型检测器；

(2) 对有机化合物具有很高的灵敏度；

(3) 无机气体（如N₂、CO、CO₂、O₂）、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应；

(4) 氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点；

(5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10^-12g·g^-1。

1958年Mewillan和Harley等分别研制成功氢火焰离子化检侧器（FID），它是典型的破坏性、质量型检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微弱的离子流（10^-12～10^-8A）经过高阻（10⁶～10¹¹Ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物的量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。 氢火焰检测器由于结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便，所以经过40多年的发展，今天的FID结构仍无实质性的变化。其主要特点是对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类有机物中的同系物（碳数≥3）的相对响应值也几乎相等。这给化合物的定量带来很大的方便，而且具有灵敏度高（10^-13～10^-10g/s），基流小（10^-14～10^-13A），线性范围宽（10⁶～10⁷），死体积小（≤1μL），响应快（1ms），可以和毛细管柱直接联用，对气体流速、压力和温度变化不敏感等优点，所以成为应用最广泛的气相色谱检测器之一。其主要缺点是需要三种气源及其流速控制系统，尤其是对防爆有严格的要求。氢火焰离子化检测器的结构 氢火焰离子化检测器（FID）由电离室和放大电路组成，分别如图2-9(a)，(b)所示。 FID的电离室由金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴;喷嘴附近有环状金属圈(极化极，又称发射极)，上端有一个金属圆简(收集极)。两者间加90～300V的直流电压，形成电离电场加速电离的离子。收集极捕集的离子流经放大器的高阻产生信号、放大后输送至数据采集系统；燃烧气、辅助气和色谱柱由底座引入；燃烧气及水蒸气由外罩上方小孔逸出

碱盐火焰离子化检测器又称热离子检测器或氮磷检测器，是1964年以后，在氢火焰离子化检器基础上发展起来的一种高选择性高灵敏的监测器，是在一般火焰电离检测器的火焰上或喷嘴上附加一个碱金属盐片或盐圈。

碱盐火焰离子化检测器又称热离子检测器或氮磷检测器，是1964年以后，在氢火焰离子化检器基础上发展起来的一种高选择性高灵敏的监测器，是在一般火焰电离检测器的火焰上或喷嘴上附加一个碱金属盐片或盐圈。常用的碱金属有NaF、CsBr、Rb2SO4等，检测器的灵敏度随盐片成分不同而变化。在火焰里燃烧含电负性原子的有机物时（如含卤素、硫、氮、磷等杂原子的有机物），会增加碱盐的蒸发和化学离解，从而使收集到的离子流和所得信号大为增加。因此，这种检测器能选择性地检测含氮、磷、硫、卤素的有机化合物，其检测限一般是火焰电离检测器的102-104倍，最小检测量可达10-13g。在环境分析测试中，它对于含氮、磷、硫、卤素等有机农药污染的检测，及含这些元素的有机污染物的检测，是一种理想的检测器。缺点是对流速波动敏感，稳定性和盐片寿命还有待进一步提高。2100433B

(1) 在发射极和收集极之间加有一定的直流电压（100—300V）构成一个外加电场。

(2) 氢焰检测器需要用到三种气体：

N₂ ：载气携带试样组分；

H₂ ：为燃气；

空气：助燃气。

使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。

一般根据分离及分析速度的需要选择载气（氮气）的流量，选择氢气的流量使氢气流量与氮气流量比为1:1到1:1.4。在最佳氢、氮流量比时，检测器的灵敏度高，稳定性好。当空气流量很小时，检测器的灵敏度较低，随着空气流量的提高，检测器的灵敏度提高，但空气流量高于某一数值后，提高空气的流量对检测器的灵敏度已没有明显影响。一般选择空气的流量为氢气流量8倍以上。