主要内容提纲:(详细内容将在2010年4月20日现场进行阐述)
一、氢火焰离子化检测器-FID1958年,由Mcwilliam和 Harley同时提出。
FID属于破坏性、质量型检测器。
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。
网友“我在故我思”在2006年的一贴中进行了讲解。
http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20061113/626059/
二、FID的优点和缺点
优点:
几乎对所有有机物都有响应,对烃类灵敏度高。
对气体流速、压力和温度的变化不敏感。
线性范围宽,结构简单,可与毛细管直接相连。
缺点:
需三种气源和流速控制系统。
需要对防爆有特殊要求。
三、FID-结构及工作原理1.FID-结构
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2.FID-工作原理
(1)因载气中的有机物在氢火焰中被电离成正离子和电子。在电场的作用下,正离子移向收集极,电子移向极化极,形成微电流(约10-6 -10-14A) ,经放大输出,形成输出信号。
(2)基流-载气杂质、柱流失、漏电流等
(3)该信号大小与单位时间内进入火焰中物质的碳原子数成正比,即“等碳响应”。
3.FID-原理示意图
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A区:预热区 B层:点燃火焰 C层:热裂解区 D层:反应区
(a)当含有机物 CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时,在C层发生裂解反应产生自由基 :
CnHm ──→ · CH
(b)产生的自由基在D层火焰中与外面扩散进来的激发态原子氧或分子氧发生如下反应:
· CH + O · ──→CHO+ + e
(c)生成的正离子CHO+ 与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应:
CHO+ + H2O ──→H3O+ + CO
(d)组分在氢焰中的电离效率很低,大约五十万分之一的碳原子被电离。
注:化合物中某些碳原子与杂原子相连,而不能形成CH · ,因而不产生响应,因此带杂原子的化合物信号很低。
4.FID-结构图
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FID通常用一个不锈钢的外壳,将喷嘴、收集极、极化极及点火线圈密封在内,其性能取决于电离效率和收集效率。
四、氢火焰离子化检测器(FID)特点
1.对含碳有机物灵敏度高;(烃类检测限10-12g/s;对含杂原子的有机化合物相应值偏低,但仍高于热导池检测器TCD);
2.线性范围宽,基线稳定性好;
3.检测器死体积小,响应快,柱外效应几乎为零;(毛细管直接插至喷嘴,消除了柱后峰变宽效应);
4.程序升温时载气流量变化不敏感;
5.检测器耐用,可靠性好,易使用。
五、氢火焰离子化检测器(FID)局限性1.对O2、N2、CO2 、CO 、 H2O 、 H2S 、 CS2 、HCN 、 NH3、NO、NO2、N2O3、CCl4、SiCl4、CH3SiCl3、SiF4等无机物和所有惰性气体没有响应或响应很小;
2.对样品是破坏性的;
3.对碳氢化合物的敏感度为10-12g/s,但信号受化合物结构的影响较大,带有杂原子(如O、S和卤素)的化合物信号很低。
六、FID-操作条件选择1.氢气/氮气(氦气)/空气流速和配比。
2.N2流速的选择主要考虑分离,然后确定其他。
N2 :H2 = 1 :1~1 : 1.5
氢气 : 空气=1 : 10。
通常说:1 :1 :10。
3.氢气流速对FID响应值的影响
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4.载气和氮氢比的影响
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5.空气流速对FID的影响
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6.极化电压:正常极化电压选择在50~300V范围内。
7.喷嘴直径:喷嘴细灵敏度高,但太细易灭火和堵塞;喷嘴变粗,灵敏度降低,但线性范围也变宽;检测器用久后,流出物炭化,聚集在喷嘴处会影响检测器性能。
8.检测器温度:应大于120℃,待温度稳定后,再点火,否则离子室易积水,影响电极绝缘而使基线不稳。
9.使用毛细管的时候,尾吹气的影响:
(1)加尾吹可减小峰加宽,提高柱效,同时调节FID灵敏度。
(2)尾吹大,样品从柱子到检测器速度更加快,灵敏度提高,峰形窄,但点火困难,尾吹太大,灵敏度下降。
(3)尾吹小,拖尾,峰形变宽,灵敏度降低,但点火较容易。