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热导检测器(TCD)原理及操作注意事项

文章出处:亚洲游戏 人气:发表时间:2020-08-08 01:03

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  【资料】-热导检测器(TCD)原理及操作注意事项 资料】-热导检测器( 】-热导检测器 ) 热导检测器 热导检测器(TCD)是利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检 利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检 测器,有的亦称热丝检测器(HWD)或热导计、卡他计(katherometer 或 测器 Catherometer),它是知名的整体性能检测器,属物理常数检测方法。 一、工作原理 TCD由热导池及其检测电路组成。图3-2-1下部为TCD与进样器及色谱柱的连接 示意图,上部为惠斯顿电桥检测电路图。载气流经参考池腔、进样器、色谱柱, 从测量池腔排出。 R1、R2为固定电阻;R3、R4分别为测量臂和参考臂热丝。 当调节载气流速、桥电流及TCD温度至一定值后,TCD处于工作状态。从电源E 流出之电流I 在A 点分成二路i1、i2 至 B 点汇合,而后回到电源。这时,两个 热丝均处于被加热状态,维持一定的丝温Tf,池体处于一定的池温 Tw。一般要 求Tf与Tw差应大于100℃以上,以保证热丝向池壁传导热量。当只有载气通过测 量臂和参考臂时,由于二臂气体组成相同,从热丝向池壁传导的热量相等,故热 丝温度保持恒定;热丝的阻值是温度的函数,温度不变,阻值亦不变;这时电桥 处于平衡状态:R1?R3=R2?R4, 或写成R1/R4=R2/R3。M、N二点电位相等, 电位差为零,无信号输出。当从2进样,经柱分离,从柱后流出之组分进入测量 臂时,由于这时的气体是载气和组分的混合物,其热导系数不同于纯载气,从热 丝向池壁传导的热量也就不同,从而引起两臂热丝温度不同,进而使两臂热丝阻 值不同,电桥平衡破坏。M、N二点电位不等,即有电位差,输出信号。 二、热导池由热敏元件和池体组成 1 热敏元件 热敏元件是TCD的感应元件, 其阻值随温度变化而改变, 它们可以是热敏电阻或 热丝。 (1).... 热敏电阻由锰、 钴等氧化物半导体制成直径约为 0.1~1.0mm 热敏电阻 镍、 的小珠,密封在玻壳内。 热敏电阻有三个优点:①热敏电阻阻值大(5~50k ),温度系数亦大,故灵敏 .. 度相当高。可直接作?g/g级的痕量分析;②热敏电阻体积小,可作成0.25mm直 径的小球,这样池腔可小至50?L;③热敏电阻对载气流的波动不敏感,它耐腐 蚀性和抗氧化。 热敏电阻也有三个缺点:①热敏电阻#$%的响应值随温度的增加而快速下降,因 .. 此,通常热敏电阻要在120℃以下使用。使用范围受到极大的限制;②与热丝相 比,热敏电阻的温度系数大,表现为其响应值对于温度的变化十分敏感。例如在 60℃时,池温改变1℃,热敏电阻和热丝的基线mV,前 者比后者大一倍多,因此,热敏电阻的稳定性差,特别是在程升操作时,尤为突 出;③热敏电阻对还原条件十分敏感,故不能用氢气作载气。 目前,只有下二情况可用热敏电阻作热敏元件;一是低温痕量分析;二是需小池 体积配毛细管柱。其他情况很少用热敏电阻,而多用热丝。而且,近年热敏电阻 可作成小池体积的优势也在逐渐下降。 (2)热丝 一个性能优异的TCD,对热丝的要求主要考虑四点:①电阻率高, .. 以便可在相同长度内得到高阻值;②电阻温度系数大,以便通桥流加热后得到高 阻值;③强度好;④耐氧化或腐蚀。①、②是为了获得高灵敏度,同时丝体积小 .... ,可缩小池体积,制作微TCD。③、④是为了获得高稳定性。表 3 -2-3 列出了 .... 商品TCD中常用的热丝性能。 钨丝电阻率低,相同长度之阻值只有铁铼丝的一半,灵敏度难以提高。另外,钨 丝强度差,高温下易氧化,致使噪声增加、信!噪比下降。 铼-钨丝与钨丝相比,电阻率高,电阻温度系数略低。因S值大体上正比于α√ρ。 3%、5%铼-钨丝和钨丝的α√ρ值分别为12.2×103、11.7×103、10.29 ×103。可 见铼钨丝之α√ρ值均高于钨丝。故前者有利于提高灵敏度。 另外,铼钨丝与钨丝相比,拉断力显著提高,且高温特性好,故性能稳定。但它 仍存在高温下易氧化的问题。现在高性能TCD均用铼钨丝。如HP6890型,岛津 GC-17A型的?-TCD热丝。 铼钨丝有两种系列:纯钨加铼(W-Re)合金丝和掺杂钨加铼(Wal2-Re)合金 丝。在电阻率、加工成型性能和高温强度等方面,后者均优于前者。因此,在相 同结构设计和操作条件下,选用后者可获得较高电阻值。掺杂钨加铼合金丝中, 其阻值和TCD灵敏度均随掺铼量的增加而提高,见表 3-2-4。 可以看出,简单地改变Re的配比,可使灵敏度提高一倍。 镀金铼钨丝是指先在支架上焊未镀金铼钨丝,经严格清洗后,再在电解槽中直接 镀金的铼钨丝。阻值虽约下降11%,在相同桥流下灵敏度下降约30%,但其抗氧 化性和耐腐蚀性显著提高,兼顾了灵敏度和稳定性。先镀金后焊至支架上的镀金 铼钨丝,效果较差。 近年Valco公司推出了铁镍合金丝,据称可极大地提高灵敏度,且避免了铼-钨丝 的氧化问题。 热丝的安装通常是将其固定在一支架上,放入池体的孔道中。支架可做成各种形 式,见图3-2-3。 2. 池体 池体是一个内部加工成池腔和孔道的金属体。池材料早期多用铜,因它的热传导 性能好,但它防腐性能差。故近年已为不锈钢形式示意图所取代。通常将内部池 腔和孔道的总体积称池体积。早期TCD的池体积多为 500-800?L,后减小至 100-500?L,仍称通常TCD。它适用于填充柱。近年发展了微TCD,其池体积均 在100?L以下,有的达3.5?L,它适用于毛细管柱。 (1)通常TCD池 通常TCD池按载气对热丝的流动方式(见图3-2-4)可分直通 ... .. . 式(a)、扩散式(b)和半扩散式(c),三种流型性能比较见表3-2-5。 (2)微型TCD池 由于池体积已减小至几微升,甚至200nL,故在?-TCD中,载 . ... .. 气流动方式已不像通常TCD那样明显,基本上可分成直通和准直通式两种,图 3-2-5 列出了几种?-TCD池结构。 可以看出,?-TCD池腔体积仅数微升或数十微升,标准毛细管柱可直接与之相连 ,基本上不会造成峰扩张。当然在灵敏度许可的情况下,适当加尾吹气,对改善 峰形还是十分有利的。 ?-TCD池腔体积虽小,但是为使其工作稳定,池块还应有适当的质量,以保证恒 温效果,从而使基线稳定。 三、检测条件的选择 (一)、载气种类、纯度和流量 1. 载气种类 TCD 通常用 He 或 H2 作载气,因为它们的热导系数远远大于其他化合物。用 He 或 H2 作载气的 TCD,其灵敏度高,且峰形正常,响应因子稳定,易于定量, 线性范围宽。北美多用氦作载气,因它安全。其他地区因氦太昂贵,多用氢。氢 载气的灵敏度最高, 只是操作中要注意安全, 另外, 还要防止样品可能与氢反应。 N2 或 Ar 作载气,因其灵敏度低,且易出 W 峰,响应因子受温度影响,线性范 围窄,通常不用。但若分析 He 或 H2 时,则宜用 N2 或 Ar 作载气。避免用 He 作载气测 H2 或用 H2 作载气测 He。用 N2 或 Ar 载气时需注意,因其热导系数 小,热丝达到相同温度所需的桥流值,比 He 或 H2 载气要小得多。 毛细管柱接 TCD 时,最好都加尾吹气,即使是池体积为 3.5?L 的 ?-TCD,HP 公司也建议加尾吹气。尾吹气的种类同载气。 降低 TCD 池的压力,不仅可避免加尾吹气。而且还可提高 TCD 的灵敏度。如 140?L 池体积 TCD 与 50?m 内径毛细管柱相连。在约 500Pa(4mmHg)低压 下操作时,其池体积相当于 0.7?L,灵敏度提高近 200 倍。 2. 载气纯度 载气纯度影响 TCD 的灵敏度。实验表明:在桥流 160-200mA 范围内,用 99.999%的超纯氢气比用 99%的普氢灵敏度高 6%-13%。 载气纯度对峰形亦有影响,用 TCD 作高纯气中杂质检测时,载气纯度应比被测 气体高十倍以上,否则将出倒峰。 3. 载气流速 TCD 为浓度型检测器,对流速波动很敏感,TCD 的峰面积响应值反比于载气流 速。因此,在检测过程中,载气流速必须保持恒定。在柱分离许可的情况下,以 低些为妥。流速波动可能导致基线噪声和漂移增大。对微 TCD,为了有效地消 除柱外峰形扩张, 同时保持高灵敏度, 通常载气加尾吹的总流速在 10-20mL/min。 参考池的气体流速通常与测量池相等,但在作程升时,可调整参考池之流速至基 线波动和漂移最小为佳。 (二)、桥电流 桥流(I)与 TCD 的灵敏度(S),噪声(N)和检测限(D)的关系见图 3-2-16A, B,C 曲线 可见,桥电流可显著提高 TCD 的灵敏度。一般认为 S 值与 I2.8 成 正比。所以,用增大桥流来提高灵敏度是最通用的方法。但是桥流的提高又受到 噪声和使用寿命的限制。若桥流偏大,噪声即由逐渐增加变成急剧增大,见曲线 B。其结果是信噪比下降,检测极限变大,即曲线 C 又复上升。另外,桥流越高, 热丝越易被氧化,使用寿命越短。过高的桥流甚至使热丝烧断。所以,在满足分 析灵敏度要求的前提下,选取桥流以低为好,这时噪声小,热丝使用寿命长。在 追求该 TCD 最大灵敏度的情况下,则选信/噪比最大时之桥流,这时检测极限最 低,即曲线 C 之最低点。但长期在低桥流下工作,可能造成池污染,这时可用 溶剂清洗 TCD 池。 一般商品 TCD 使用说明书中,均有不同检测器温度时推荐使用的桥流值,见图 3-2-17。通常参考此值设定桥流。 (三)、检测器温度 TCD 的灵敏度与热丝和池体间的温差成正比。显然,增大其温差有二个途径: 一是提高桥流,以提高热丝温度;二是降低检测器池体温度。这决定于被分析样 品的沸点。检测器池体温度不能低于样品的沸点,以免在检测器内冷凝。因此, 对沸点不很低的样品,采用此法提高灵敏度是有限的,而对气体样品,特别是永 久性气体,可达较好的效果。 四、使用注意事项 为了充分发挥 TCD 的性能和避免出现异常,在使用中应注意以下几个方面。 1. 确保毛细管柱插入池深度合适 柱相对于检测器池的插入位置十分重要,它影响到最佳灵敏度和峰形。 毛细管柱端必须在样品池的入口处,若毛细管柱插入池体内,则灵敏度下降,峰 形差,若毛细管柱离池入口处太远,峰变宽和拖尾,灵敏度亦低。 装柱应按气相色谱仪说明书的要求操作。如果说明书未明确装柱要求,即以得到 最大的灵敏度和最好的峰形为最佳位置。 2. 避免热丝温度过高而烧断 任何热丝都有一最高承受温度,高于此温度则烧断。热丝温度的高低是由载气种 类、桥电流和池体温度决定的。如载气热导率小,桥电流和池体温度高,则热丝 温度就高,反之亦然。 一般商品色谱仪在出厂时,均附有此三者之间的关系曲线),按 此调节桥电流,就能保证热丝温度不会太高。 图 3-2-17 中推荐的最大桥电流值,是指在无氧存在的情况,如果有氧接触,则 会急速氧化而烧断。因此,在使用 TCD 时,务必先通载气,检查整个气路的气 密性是否完好,调节 TCD 出口处的载气流速至一定值,并稳定 10-15min 后, 才能通桥流。 工作过程中, 如需要更换色谱柱、 进样隔垫或钢瓶, 务必先关桥流, 而后换之。虽然近年仪器已有过流保护装置,当载气中断或桥流过大时,可自动 切断桥流,但操作时不要依赖此装置。操作者应主动避免出现异常为妥。 3. 避免样品或固定液带来的异常 (1)样品损坏热丝 酸类、卤代化合物、氧化性和还原性化合物,能使测量臂热 丝的阻值改变,特别是注入量很大时,尤为严重。因此,最好尽量避免用 TCD 作这些样品的分析,如果一定要作,则在保证能正常定量的前提下,尽量使样品 浓度低些,桥流小些。这样工作一段时间后,如果 TCD 不平衡或基线长期缓慢 漂移,可使“测量”和“参考”二臂对换,如此交替使用,可缓解此异常。 (2) 样品或固定液冷凝 高沸点样品或固定液在检测器中或检测器出口连接管中 冷凝,将使噪声和漂移变大,以至无法正常工作。在日常工作中注意以下三点, 即可避免此异常发生:①切勿将色谱柱连至检测器上进行老化;②检测器温度一 般较柱温高 20-30℃; ③开机时, 先将检测器恒温箱升至工作温度后, 再升柱温。 4. 确保载气净化系统正常 载气中若含氧,将使热丝长期受到氧化,有损其寿命,故通常载气和尾吹气应加 净化装置,以除去氧气。载气净化系统使用到一定时间,即因吸附饱和而失效, 应立即更换之,以确保正常净化。如未及时更换,此净化系统就成了温度诱导漂 移的根源。当室温下降时净化器不再饱和,它又开始吸附杂质,于是基线向下漂 移。当室温升高,净化器处于气固平衡状态,向气相中解吸杂质增多,于是基线. 注意程序升温时调整基线漂移最小 对双气路气相色谱仪,将参考和测量气路的流量调至相等,通常作恒温分析时, 很正常;但在作程序升温时,可能基线漂移较大。这时,为使基线漂移最小,可 作如下调整: ①调参考和测量气路流量相等; ②作程升至最高温度保持一段时间, 同时记录基线漂移;③调参考气流量使记录笔返回到程升的起始位置,结束本次 程升程序;④重复②、③操作,直至理想。 6. 注意 TCD 恒温箱的温度控制精度 表 3-2-13 列出了由于外界因素对 TCD 响应值的影响。 可以看出热丝温度对灵敏度影响最大,温度改变 1℃灵敏度变化竟达 12400?V。 当然,除要求桥流稳定外,检测器温度的波动亦严重影响丝温。所以 TCD 灵敏度 越高,要求检测器的温度控制精度亦越高。一般均应小于±0.01℃。如果出现基 线缓慢来回摆动,一周期约几分钟,即可能与温控精度不够有关。 FID 检测器的原理 FID 检测器的原理是:从色谱柱出口流出的混合试样蒸气中的有机物分子,在 2100℃氢火焰温度和空气中氧的参于下,1/50 万的分子发生热氧化电离生成离 子, 这些离子在±300v 电压的电场作用下定向流动, 形成微弱电流, 经高阻放大, 产生响应信号。水和永久性气体分子以及对称结构的分子不易电离形成离子,所 以灵敏度很低或不产生信号。简做参考,详见有关色谱书籍。 4、如何进行TCD和FID检测器的清洗 如何进行TCD和FID检测器的清洗 TCD TCD检测器在使用过程中可能会被柱流出的沉积物或样品中夹带的其他物质所污 染。TCD检测器一旦被污染,仪器的基线出现抖动、噪声增加。有必要对检测器进 行清洗。 HP的TCD检测器可以采用热清洗的方法,具体方法如下: 关闭检测器,把柱子从检 测器接头上拆下,把柱箱内检测器的接头用死堵堵死,将参考气的流量设置到20 ~ 30 ml/min, 设置检测器温度为400℃,热清洗4~8 h,降温后即可使用。 国产或日产TCD检测器污染可用以下方法。仪器停机后,将TCD的气路进口拆下, 用50 ml注射器依次将丙酮(或甲苯,可根据样品的化学性质选用不同的溶剂)无 水乙醇、蒸馏水从进气口反复注入5~10次, 用吸尔球从进气口处缓慢吹气, 吹 出杂质和残余液体, 然后重新安装好进气接头, 开机后将柱温升到200 ℃, 检 测器温度升到250 ℃, 通入比分析操作气流大1~2倍的载气, 直到基线稳定为 止。 对于严重污染, 可将出气口用死堵堵死, 从进气口注满丙酮(或甲苯,可根据样 品的化学性质选用不同的溶剂) ,保持8 h左右,排出废液,然后按上述方法处理。 FID检测器的清洗: F ID检测器在使用中稳定性好,对使用要求相对较低,使用普 遍,但在长时间使用过程中,容易出现检测器喷嘴和收集极积炭等问题,或有机物 在喷嘴或收集极处沉积等情况。 对FID积炭或有机物沉积等问题,可以先对检测 器喷嘴和收集极用丙酮、甲苯、甲醇等有机溶剂进行清洗。当积炭较厚不能清洗 干净的时候,可以对检测器积炭较厚的部分用细砂纸小心打磨。注意在打磨过程 中不要对检测器造成损伤。 初步打磨完成后,对污染部分进一步用软布进行擦拭, 再用有机溶剂最后进行清洗,一般即可消除。 应用热导池检测器的注意事项 热导池检测器(TCD)是气相色谱仪中应用较为广泛的检测器,尤其是在气体分析 中应用最多.由于不断的研究和发展,越来越多应用于ppm级气体成份的微量分析, 在许多分析应用中取代了FID,然而,热导池检测器损坏的因素,避免不必要的损失 . 热导池中的关键热导元件是用钨铼丝做的,钨铼丝直径一般只有15?-30?,材料又 比较容易氧化,氧化或受污染后,阻值发生变化或断损,造成热导池测量电桥的对 称性被破坏,致使仪器无法正常工作,引起热导元件损坏的因素较多,注意事项归 纳如下: 1、 热导池接并联双气路应用时,必须同时并联装上二根色谱柱,二路都要 同时通载气,如果只装一根柱,而另一路不装柱不通载气,那么,一通电源就会 将钨丝元件烧坏。 2、仪器停机后,外界空气往往会返进热导池和柱系统,因此必须在开机时 要先通载气10分钟以上再通电,停机时间越长,那么重新开机时先通载气的时间 也要长,否则系统中残留的空气中氧气会将钨铼丝元件氧化或烧断。 3、 热导检测器使用的载气纯度必须四个9以上(99.99%),最忌载气中含 氧量高,载气不纯将会影响热导元件的使用寿命,也会降低检测灵敏度,所以载 气必须脱氧净化。 4、 在更换装色谱柱时,必须检漏,保证气密性,色谱柱连接处漏气将会造 成热导元件损坏,色谱柱出口端必须填装好玻璃棉和不锈钢丝网,避免柱担体吹 入TCD。 5、 在多次进样分析后,应及时更换进样器上的硅橡胶垫,如果待到硅橡胶 垫被多次注射针扎破漏气时再更换就迟了,因为硅橡胶垫一漏,载气漏出,空气 漏进,热导元件就会烧坏。分析过程中更换硅橡胶垫时,必须将热导电源关断后 ,再迅速换垫,换好后必须通载气几分钟后才能再通热导池电源。 6、 用平面六通阀做气体进样时,六通阀的位置必须停在二个极端位置,不 能将阀旋停在中间位置,因为中间位置是六通阀将载气切断不通,这是很危险的 ,容易导致热导池中因不通载气而损坏。 7、 色谱柱高温老化时,必须将热导池电源关断,热导池温控关断,并且将 柱出口连接热导池进口的接头处断开,让高温老化的载气(N2)流入柱箱内, 这样可避免因柱子老化而污染热导池及钨铼丝元件。 8、 热导池桥电流的设定,必须比被分析试样组份的最高沸点高20-30℃, 避免试样中高沸点组份冷凝在热导池中和污染钨铼丝元件。 9、热导池桥电流的设定,必须考虑所用载气的种类、工作温度和钨铼丝元 件的冷阻,应明了这样的原则:①轻载气(H2、He)桥电流可大,重载气(N2 、Air)桥电流必须小;②热导池工作温度高,桥电流应减小,工作温度低,桥 电流可增加;③各生产厂家热导池钨铼丝元件阻值是不同的,因此,使用桥电流 大小也不同,元件阻值大的,桥电流就应设定小些,具体桥电流设定可看说明书 。 在开机前一定要先通气,然后开机、加热,等温度接近设定值时再加载电流,关 机时反过来做。否则热导丝极易烧断,就像电灯泡里一旦漏气,灯丝必被烧断一 个道理。 电流不宜过大,电流过大就会产生噪音。 载气一定要高纯、载气流量要适中,否则影响测量精度 1、使用热导检测器(TCD),使用不同的载气,桥流和柱温也不同,不然很容易 将热导检测器烧坏。 2、色谱热导检测器一旦送电加热,热导检测器(TCD)便不可拆换,热导池中的 钨铼丝变得非常脆弱。我们的色谱多时近百台,都是一个TCD、一个FID,使用 FID的岗位占2/3。TCD的寿命短,所以TCD和FID需求基本平衡。开始TCD拆换 一个报废一个,没有启动能够正常拆换,以后我们整机调换。 气相色谱TCD检测器常见故障的检修方法及原因分析 1 前言 TCD检测器是应用最广泛的一种通用型检测器,但是TCD检测器不稳定的因素却 相当多。由于影响基线不稳定的因素涉及到整个色谱仪的大部分部件,而且各个 不稳定因素之间又相互作用。 下面就TCD常出现故障的现象介绍几种维修方法及 原因分析。 2 热导时基线出现有规律圆滑波浪形摆动,波动周期约为0.5min。 2.1 检修方法 1.流量增大时波动周期相应减少。 2.用手堵住气路出口,转子慢慢降到零。 3.对柱室与检测室温控精度进行检查,都无相应波动。 4.更换稳压阀后现象仍然如故。 5.将检测室温度由180度降到150度后,波动完全消失。 原因分析:检测室处有少量冷凝物挥发,致使基线产生波动其过程是冷凝物挥发 形成基流。而基流又与气路流量相关当流量大时挥发多,基流大,反之基流小。通 当气路清洁无污染时,此变化对基线响应影 常流量是有缓慢波动的,约为1%以下。 响甚微。而当气路不干净时却能引起较大的波动。当温度降低时,冷凝物挥发量 下降即使流量有波动对基线 在热导调零处基线不稳!噪声表现为无规则跳动 3.1 维修方法 1.衰减增大时,噪声峰峰值随之降低。 2.预热仪器2小时后基线正常。 原因分析:仪器长期不用,器壁有吸附。预热时释放出来,影响基线稳定性。待仪器 充分预热后,基线 不出峰与灵敏度太低 检修方法 进行操作条件重复性检查。应核实操作条件是不是与原来已知的条件 相接近。 这里包括各气路的流量值!柱温及检测器温度;输出衰减档的位置;桥流的 大小;电源是否接通。如果发现操作条件有异常,应努力使操作值与原给定值接近, 并及时找出影响操作值复原的一些不利因素。原因分析 此时应怀疑的因素只有 两个,一是热丝位置连线有误,另一个就是热丝表面严重污染。对于前者应着重了 解是否重接过热导池引线。对热导池连线来说,除了四个热丝要构成一个桥流之 外,还必须注意热导桥路的对臂热丝元件应当处于同一气路当中。如果桥路接线 是弄反了将会造成热导灵敏度很小甚至不出峰的现象。 在此情况下往往还有双向 峰产生。对于热丝表面严重污染来说,应首先尝试清洗热导池,无效时再考虑取下 热丝清洗及彻底更换。 5 气化室温度失控 检修方法 去掉汽化加热板,观察气化室是否继续处于最高温度之下。如仍然保持 失控,则说明可控硅有机击穿,加热丝或引线与机壳相碰。这时切断仪器总电源, 然后用万用表测试可控硅及炉丝绝缘的好坏。测试可控硅时,可把阳极引线断开, 直接检查可控硅阳极与阴极间正反向电阻。正常时为几兆欧。如此值大小则说明 可控硅已击穿,需更换。检查炉丝对外壳绝缘可在加热烙铁芯引线两端分别测试 对机壳的电阻,如有一端阻值很小则说明加热电路中在碰壳处。 原因分析:1.可控硅阴阳两极间击穿;2.加热丝或加热引线与机壳相碰。 应用热导池检测器的注意事项有哪些 热导池检测器(TCD)是气相色谱仪中应用较为广泛的检测器,尤其是在气体分析 中应用最多.由于不断的研究和发展,科创色谱仪器中的热导池检测器灵敏度最高 ,已越来越多应用于ppm级气体成份的微量分析,在许多分析应用中取代了FID,然 而,热导池检测器损坏的因素,避免不必要的损失. 热导池中的关键热导元件是用钨铼丝做的,钨铼丝直径一般只有15?-30?,材 料又比较容易氧化,氧化或受污染后,阻值发生变化或断损,造成热导池测量电桥 的对称性被破坏,致使仪器无法正常工作,引起热导元件损坏的因素较多,注意事 项归纳如下: 1、 热导池接并联双气路应用时,必须同时并联装上二根色谱柱,二路都要 同时通载气,如果只装一根柱,而另一路不装柱不通载气,那么,一通电源就会 将钨丝元件烧坏。 2、 在应用科创微型热导池做毛细管色谱分析时,可一路装毛细柱加尾吹, 另一路必须也装上一根填充柱或空柱,同时通入载气。大多数人习惯FID毛细 柱系统,往往会忽略这一点犯错误。 3、仪器停机后,外界空气往往会返进热导池和柱系统,因此必须在开机时 要先通载气10分钟以上再通电,停机时间越长,那么重新开机时先通载气的时间 也要长,否则系统中残留的空气中氧气会将钨铼丝元件氧化或烧断。 4、 热导检测器使用的载气纯度必须四个9以上(99.99%) ,最忌载气中含氧 量高,载气不纯将会影响热导元件的使用寿命,也会降低检测灵敏度,所以载气 必须脱氧净化。 5、 在更换装色谱柱时,必须检漏,保证气密性,色谱柱连接处漏气将会造 成热导元件损坏,色谱柱出口端必须填装好玻璃棉和不锈钢丝网,避免柱担体吹 入TCD。 6、 在多次进样分析后,应及时更换进样器上的硅橡胶垫,如果待到硅橡胶 垫被多次注射针扎破漏气时再更换就迟了,因为硅橡胶垫一漏,载气漏出,空气 漏进,热导元件就会烧坏。分析过程中更换硅橡胶垫时,必须将热导电源关断后 ,再迅速换垫,换好后必须通载气几分钟后才能再通热导池电源。 7、 用平面六通阀做气体进样时,六通阀的位置必须停在二个极端位置,不 能将阀旋停在中间位置,因为中间位置是六通阀将载气切断不通,这是很危险的 ,容易导致热导池中因不通载气而损坏。 8、 色谱柱高温老化时,必须将热导池电源关断,热导池温控关断,并且将 柱出口连接热导池进口的接头处断开,让高温老化的载气(N2)流入柱箱内, 这样可避免因柱子老化而污染热导池及钨铼丝元件。 9、 热导池桥电流的设定,必须比被分析试样组份的最高沸点高20-30℃, 避免试样中高沸点组份冷凝在热导池中和污染钨铼丝元件。 10、热导池桥电流的设定,必须考虑所用载气的种类、工作温度和钨铼丝元 件的冷阻,应明了这样的原则:①轻载气(H2、He)桥电流可大,重载气(N2 、Ar)桥电流必须小;②热导池工作温度高,桥电流应减小,工作温度低,桥电 流可增加;③各生产厂家热导池钨铼丝元件阻值是不同的,因此,使用桥电流大 小也不同,元件阻值大的,桥电流就应设定小些,具体桥电流设定可看说明书。 有几个问题弄不明白,请高手解答: 1、关于灵敏度,是不是分析任何组分都是氢气做载气灵敏度最高,灵敏度的定 义好象没有指定分析组分吧,如果分析氦气,好象氢气做载气灵敏度就不如氮气 高吧。 2、现在热导池的热丝都是铼钨的吗? 1、 关于灵敏度,是不是分析任何组分都是氢气做载气灵敏度最高,灵敏度 的定义好象没有指定分析组分吧,如果分析氦气,好象氢气做载气灵敏度就 不如氮气高吧。 2、 热导池实际上是测量“参考池”中的载气和“测量池”中二元系混合气热导 系数之差。氦气和氢气的热导系数大,用它们来做载气,载气和组分的热导 系数差别大,则电桥输出信号也大,从而提高了热导池检测器的灵敏度。 由于氦气和氢气的热导系数相差不大,所以分析氢气或氦气时用氮气或氩气 作载气 我们就是用HP5890GC仪,它的热导检测器的检测限标称为0.5ppm ,但实际运 用中很难达到,几ppm的CO、CO2,十几ppm的水都测不出来。 平时使用TCD要多注意维护,不然比FID更容易损坏: 1、没载气时不要打开TCD,换载气、换柱子、换进样垫前要将TCD关闭,换载 气、柱子、进样垫后不要马上打开TCD。 2、TCD没运行时最好随手关闭,养成习惯。TCD长期不用时最好拆下来存放, 若装在色谱仪上又没接色谱柱,检测器连接色谱柱一端要用堵头堵上。 3、当TCD被来自色谱柱的流失物或脏的样品所形成的沉淀物所污染时,可进行 热清洗(烘烤) 。 热清洗时要做到以下几点: (1) 、关闭检测器。 (2) 、从检测器柱头拆下色谱柱,并用堵头把检测器柱接头堵上。 (3) 、设定参比气体流量为20-30ml/min,设定检测器温度为400摄氏度。 (4) 、热清洗可持续几小时,然后将系统冷却至正常的操作条件。 4、我们单位曾经发生过误开停用的TCD而烧坏的情况,因此停用、没连接色谱 柱的TCD最好断了电源(HP5890的GC仪将热丝引线和温度传感器引线要求TCD的工作温度不低于150摄氏度。

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