气相色谱常用的三种检测器(部分气相色谱检测器种类介绍及原理分析 EWG1990仪器学习网)

2018/12/28 作者/EWG1990仪器学习网

一、光离子化检测器

光离子化检测器（PID）对大部分的有机物都有响应，在烷烃等饱和烃存在时对芳烃与烯烃化合物有选择性。它是利用密封的UV灯发射的紫外线使色谱柱流出的电离电位低于紫外线能量的分子电离。灯的强度为8.3～11.7eV，最广泛采用10.2eV。在电场作用下产生电信号。检测限可为pg级，线性范围可达10 6。PID只使用一种载气（空气），不需其他辅助气体，灵敏度接近FID，并很容易与毛细管柱联用。由于它对S的灵敏度很高，对CH4无输出信号，因此在环保和药物分析中引起人们极大的兴趣。在检测器联用中，由于FID与PID对脂肪族和芳香族化合物响应值不同，可以用其信号的比值来鉴别不同族的化合物。同样PID与NPD的联用，可用于鉴别伯、仲、叔胺化合物。

二、霍尔微电解电导检测器

霍尔（Hall）微电解电导检测器（HECD或 HallD）是电导检测器（electrolytic conductivity detector，ELCD）的一种，在1974年由霍尔提出它是N、P和卤素化合物高选择性、高灵敏度的专用检测器，其线性范围和选择性可以和NPD、FPD、ECD媲美。

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化合物经色谱分离后进入反应炉，在高温催化作用下发生反应，生成小分子化合物，经涤气器除去干扰组分，再进入电导池，在电导池中发生电离反应，从而改变电导池的电导值，输出电信号，达到检测元素的目的。HalD按N方式工作时，可用来测定农药和除莠剂的残留量。按S方式工作时，其线性范围优于FPD，并且没有单焰FPD的熄灭问题。按卤素方式工作时，其选择性和线性范围都可达10，可以取代ECD分析有机氯农药。由于 Hall是湿式化学式检测器，远不如FPD、NPD、ECD方便，因此应用受限制。SRI公司开发了一种新型的于式电导检测器（DELCDM），其最低检测限比湿式电导器稍好，使用更方便，适宜推广。

三、原子发射检测器

原子发射检测器（AED）是一种多元素检测器，可在挥发性化合物中发现除氦（即载气）之外的所有元素，同时具有优良的选择性。

AED属光度检测法，它将等离子体作为激发光源，使进入检测器的组分蒸发、解离成气态原子，并将原子激发至激发态，再跃迁回基态，同时发射出原子光谱。测定每种化学元素特征光谱的波长及强度可确定物质中元素组成和含量。

AED可以使用选择性和通用性两种方式工作。当AED使用杂原子通道时可作为选择性检测器检测，其灵敏度比其他气相色谱检测器（例如FPD）更高而且线性范围更宽；若AED使用碳、氢通道时可作为通用型检测器检测，灵敏度高于FID。由于大多数元素（除氢）在任何化合物里的响应因子几乎恒定，因此AED可以用响应因子在一定的误差范围内定量任何化合物，甚至可以使用任何含有一个或多个相同元素的化合物作为标样。AED近年来被广泛用于石化、环保、食品、药物代谢等领域的研究。

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四、化学发光检测器

化学发光检测器（ chemiluminescence detector，CLD）是一种分子发射光谱检测法，原理是物质进行化学反应时，吸收了反应时产生的化学能，生成了处于激发态的反应中间体或反应产物，当它们由激发态回到基态时，发出一定波长的光，光强度与该物质的浓度成正比。

与气相色谱联用的化学发光检测器中硫化学发光检测器（SCD）和氮化学发光检测器（NCD）较为常见，是分析石油、环境、制药等领域样品硫化物或氮化物的专用检测器。与其他检测器相比，SCD与NCD有灵敏度高、选择性好、等摩尔响应、线性响应等优点。例如，SCD对硫化物选择性可达107S/C，FPD只有106S/C。但SCD与NCD只能检测一种元素，且价格相对较高。

五、氨离子化检测器

氨离子化检测器（ helium ionization detector，HD）是唯一能检测至ng/g级的通用检测器，也是一种非破坏性的、放射性的浓度型检测器。除氖以外，对其他无机和有机化合物均有响应，最早应用于高纯气体的分析，近年也逐渐用于复杂有机物和高分子量化合物的分析。

HID的工作原理是比较复杂的电离过程，即电子与氨气碰撞形成亚稳态原子，该亚稳态原子的激发能传递到样品分子或原子；如果样品分子或原子的电离电位（IP）小于氨气亚稳态原子的激发电位（19.8eV），样品通过碰撞被电离产生微弱电流，从而得到了该样品的电流值，其值在一定的范围内与含量成比例关系。因此各种气体的电离能大小成为HD是否可以检测的关键。

通常HD使用放射性氟源为激发能源，它有半衰期，能量随时间变化，导致仪器稳定性改变，另一方面，源所放射的射线污染载气后会危及人身健康。因此近些年HID慢慢被时性氢离子化所代、冲放电氯离子化检测器（PDHD）就是种商品化的非放射性离子化检测器。它利用氯气中稳定的、低功率脉冲放电作为电离源，使被测组分电离产生号、它的能量比HID稍微低一些，数值为17.7eV，均比表中各种气体的电离高（Ne除外）因此对气体来说，它也是通用型检测器。 PDHID也是非破坏性、浓度型检测器，而且在使用上更安全、性能更稳定，现主要用来测定各种气体中的痕量杂质。

六、多种检测器联用

通常气相色谱使用单检测器检测，获得某一检测器的信息。当单一检测器不能满足要求时、可用两（多）个以上检测器组合在一起，同时或分时检测，得到两（多）个检测器信号这种“联用”的方法综合各检测器的响应特征适用于复杂样品分析，可为待测物提供更多的信息。

两（多）个检测器的组合方式有串联和并联两种方式，本节只简单介绍几款以串联方式组合的检测器。串联组合的检測器有两种组合方式：分体式和一体式

1.分体式

检测器的构造、响应机理和最佳操作条件不变，采用串联方式组合在一起，对同一样品同时进行信号采集，得到不同色谱图，为串联分体式组合。这种组合方式灵活性大，实验人员可根据需要自行组合。一般来说，串联的第一个检测器为非破坏性检测器，例如TCD、PIDHD、IR等；第二个可为破坏性检测器，例如FID、NPD、MSD等。但近年来也有两个检测器都为破坏性检测器，如FID-SCD、FID-NCD，在这种组合中一个检测器为通用型检测器，另一种是选择性检测器。

2.一体式

检测器的响应机理不变，但适当改变结构和最佳操作条件，将它们组合于一体，样品待测物从色谱柱流出后进入检测器得到色谱图，为串联一体式组合。这种类型的检测器组合方式固定，由仪器厂商生产，实验人员不能任意改变。目前应用较多的串联一体式检测器有：

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Valco仪器公司的PDD检测器（ pulsed discharge detector）就是一种集 PDHID、 PDPID和 PDECD于一体的检测器，可在不同工作模式下对不同类型化合物有响应，因此可以分析不同类型化合物。例如 PDHID模式下对除氖以外的所有气体都具有很好的响应值，可分析永久性气体；而在 PDPID模式下像一个特制的光电离检测器，对脂肪类化合物、芳香类化合物和胺类化合物或者其他化合物进行选择性的检测。

电感耦合等离子体质谱（ Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）将感应耦合等离子体（ICP）作为质谱仪的电离源，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。质谱仪通过选择不同质荷比（m/z）的离子通过来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度。ICP-MS主要用途是进行化学元素分析检测，特别是对金属元素分析最擅长，也能分析B、P、As等非金属元素。ICP-MS是一种灵敏度非常高的元素分析仪器，可以测量溶液中含量在10-9或10-9以下的微量元素，检测限可以达到10-12级，广泛应用于地质、环境以及生物制药等行业中。

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