气相色谱仪工作原理及用途

气相色谱仪的工作原理及应用

自20世纪50年代中期商用气相色谱仪问世以来，经过不断改进和完善，已基本定型。根据用途，大致可分为通用气相色谱仪进行分析。用于工业生产过程指示监测的在线气相色谱仪；用于制备纯物质的制备气相色谱仪。许多通用气相色谱仪可以配备小型制备装置，并向多功能方向发展。测量物理和化学参数的专用气相色谱仪。对通用气相色谱仪稍加修改，就可以测量和记录物理和化学参数。虽然各国的气相色谱仪生产厂家很多，产品型号不同，但基本结构和功能基本相同，主要由气路和回路组成。气路部分包括载气的压力和流量监测指示器，以及由气化室、色谱柱、检测器等部件与管道连接而成的比色计中载气的流路。它是载气运输样品进行分离和分析的基本单位。虽然气化室、色谱柱和检测器是气路的一部分，但它们在色谱分析中各起重要作用。因此，它们没有被列为气体回路，而是根据它们的作用分别介绍。电路部分包括气化室、柱箱和检测室的温度监测指示、检测信号的转换、传输和记录、数据处理系统、色谱操作条件的电子计算机控制等部分。

被色谱柱分离后，被测组分以气态分子和载气分子的混合状态从色谱柱后流出，人眼无法识别。因此，必须有一种装置或方法将混合气体中组分的实际浓度(毫克/毫升)或质量流量(克/秒)改变成可测量的电信号，并且信号的大小与组分的数量成比例。这个装置叫做气相色谱检测器，它的方法叫做气相色谱检测法。因此，气相色谱检测器是能够检测气相色谱流出物成分及其变化的装置。

探测器通常由两部分组成:传感器和检测电路。

传感器利用被测物质和载气的各种物理性质、化学性质以及物理和化学性质之间的差异来检测被测物质的存在及其数量的变化。例如，热导检测器(TCD)使用被测物质的热导系数和载气的热导系数之间的差值。氢火焰离子化检测器(FID)和氮磷检测器(NPD)在某些条件下可以离子化，而载气则不离子化。火焰光度检测器(FPD)使用被测物质在一定条件下发出不同波长的光，而载气N2不发光等。因此，传感器是一种将被测物质转换成相应信号的装置。它是探测器的核心。探测器的性能主要取决于传感器。

检测电路是将传感器产生的各种信号转换成电信号的装置。传感器发出的信号是多种多样的，包括电阻、电流、电压、离子电流、频率、光波等。检测电路的功能是测量这些参数的变化，并将它们转换成可测量的电信号。例如，通过使用惠斯顿电桥，可以将TCD中火线电阻值的变化转换成电信信号。各种气相电离产生的离子流只有经过电场收集和微电流放大器放大后才会显示出变化。另一方面，通过光电倍增管的光电转换和微电流放大，可以获得平板显示器中不同波长的光强。