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热导检测器(TCD)
2014/5/28 14:14:04

热导检测器,英文全称为thermal conductivity detector,简称TCD,是应用比较多的检测器,不论对有机物还是无机气体都有响应。热导检测器由热导池池体和热敏元件组成。热敏元件是两根电阻值完全相同的金属丝(钨丝或白金丝),作为两个臂接入惠斯顿电桥中,由恒定的电流加热。如果热导池只有载气通过,载气从两个热敏元件带走的热量相同,两个热敏元件的温度变化是相同的,其电阻值变化也相同,电桥处于平衡状态。如果样品混在载气中通过测量池,由于样号气和载气协热导系数不同,两边带走的热量不相等,热敏元件的温度和阻值也就不同,从而使得电桥失去平衡,记录器上就有信号产生。这种检测器是一种通用型检测器。被测物质与载气的热导系数相差愈大,灵敏度也就愈高。此外,载气流量和热丝温度对灵敏度也有较大的影响。热丝工作电流增加—倍可使灵敏度提高3—7倍,但是热丝电流过高会造成基线不稳和缩短热丝的寿命。热导检测器结构简单、稳定性好,对有机物和无 机气体都能进行分析,其缺点是灵敏度低。

基本原理::每种物质都有导热能力,而且导热的能力大小不同,通过一个热敏电阻来测定与热敏电阻接触的气体组成变化情况。这种检测方式虽然不是最灵敏的,但是对所有样品都有响应,是通用型的检测器。

热导检测器的结构:

池体(一般用不锈钢制成)
热敏元件:电阻率高、电阻温度系数大、且价廉易加工的钨丝制成。
参考臂:仅允许纯载气通过,通常连接在进样装置之前。
测量臂:需要携带被分离组分的载气流过,则连接在紧靠近分离柱出口处。

热导检测器的原理:
 
 

平衡电桥,上图。
不同的气体有不同的热导系数。
钨丝通电,加热与散热达到平衡后,两臂电阻值:R参=R测  ;   R1=R2   则:R参·R2=R测·R1    
无电压信号输出;记录仪走直线(基线)。

进样后, 载气携带试样组分流过测量臂而这时参考臂流过的仍是纯载气,使测量臂的温度改变,引起电阻的变化,测量臂和参考臂的电阻值不等,产生电阻差,R参≠R测
则:R参·R2≠R测·R1
这时电桥失去平衡,a、b两端存在着电位差,有电压信号输出。信号与组分浓度相关。记录仪记录下组分浓度随时间变化的峰状图形。

影响热导检测器灵敏度的因素:
热丝阻值:热丝阻值越大,其灵敏度越高。
桥流:桥流越大,灵敏度越高。
TCD的响应特性:
通用型检测器
灵敏度较低,适合于大于几十ppm组分测定
对卤化物、重金属酯响应较小
浓度型检测器
非破坏型检测器

 
 
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