TCD检测器.doc

检测器
检测器

概论
3800 能够最多安装三个检测器，全部三个检测器可以同时运行。在3800上可用的标准检测器包括火焰离子检测器(FID)、热导检测器(TCD)、电子捕获检测器(ECD)。氮磷检测器(TSD)、和脉冲火焰光度检测器(PFPD)。除了TCD和PFPD，任何三个检测器可以任意组合。如果有PFPD ,只有两个检测器可以安装，但是任何一附加的检测器包括TCD也可以安装。对于标准的TCD，只可以安装两个，而且不能另外安装别的检测器。然而，允许安装作为定制的双TCD选项，于是就可以安装一附加FID检测器。双TCD选项将两个检测池单元安装在一个加热炉的室内。

热导检测器
热导检测器(TCD )直接被安装在3800的柱温箱的顶部。TCD PC板被安装在仪器的左侧面板里的电路板舱内。

TCD的操作参数在3800键盘上设置。这些参数包括：载气类型,检测器温度,范围,温度限制,灯丝温度和TCD平衡。载气流量在气体面板上控制。

初始设定
如下进行TCD的初始设定。注意，TCD 是双通道检测器要求具有载气的样品流路以及同样的参比流路。每个通道都能被利用作为样品流路，但是无论如何必须有参比流路。
1
将气路管线与GC后面相应的接口连接起来。
2
检查气体供给压力。有可旋转的数字流量控制器（DFC〕可以控制流量，它已经在80 PSI的压力下用氦气校准。如果你要使用不同的压力或者载气，需要重新校准流量控制器。
3
建立通过TCD样品流路(右侧的)及相等的通过参比池（左侧的〕的参比气流量。如果你使用毛细柱，整个色谱柱的总流量和尾吹流量之和要与参比气流量相等。在对TCD灯丝通电以前，要进行样品气路和参比气路两条气路的泄漏检查。即使是微小的渗漏也可以供给足够氧造成灯丝的氧化，随后发生基线漂移。

TCD的调整
有两个参数需要在用TCD分析之前设置。这些是载气的选择和灯丝温度限制。

1
按压检测器键，并通过相应位置选择TCD。按压调整功能键然后选择载气的设置。如果你使用氦或者氢作为载气,选择氦作为设置。对于所有其它载气,选择N2/Ar作为设置。
2
设置灯丝温度限制。为了保护灯丝，永远选择在390℃以下操作。除非你要求TCD提供最大限度的可供使用的动态范围。

通过按压调整键访问下列的页面：
随着使用的延续，灯丝会慢慢地氧化，阻抗也会增加。在某些时候，你的色谱图中最大的峰变成平顶，这表明灯丝保护软件已经被激活。为了调整由于灯丝阻抗带来的变化，即使灯丝温度设定在390℃之下，也设定灯丝温度限制为490℃。

TCD 灯丝在GC中被自动地保护。如果检测到载气流动已停止或灯丝电流太低，GC在四分钟之后将会关上灯丝电流。同时, 当发现载气只通过检测器一侧的检测池，而没有从另一个通过时，(例如隔垫或色谱柱没有安装，或者一侧检测池存在泄漏而另一侧没有泄漏)，GC 也会关闭灯丝电流。
如果你选择氦或者H2 作为载气，GC就以标准方法操作来保护TCD 灯丝。然而，因为灯丝的保护特性的发挥是通过检测在检测池中的空气(或者氮气)来实现的，所以灯丝保护特性在你使用氮或者氩作为载气时将会丧失能力。

灯丝温度限制设定为390℃或者490℃，要根据需要设定的最高灯丝温度来进行。在温度限制设定为390℃时，样品灯丝温度的峰值被限制大约450℃。设置为490℃时大约是550℃。450℃的限制可以保护灯丝，在灯丝长时间暴露时免受氧化。然而，在550℃温度限制时灯丝可能在仅仅几分钟之后失效。

如果你选择氮气或者氩气作为载气，灯丝保护特性不起作用。因为GC不能关上灯丝电流, 如果你在390℃以上，没有载气气流通过检测池时，TCD 灯丝迅速地被氧化。
如果在载气被关上之后，你若计划操作TCD ,在操作之前花五分钟的时间用载气清洗空气。

操作
TCD 的操作仅仅要求有载气。推荐使用氦或者氢作为载气。你可以使用氮作为载气，但是你可能失去一些灵敏度，并且可以看到在检测器的噪音在增大。

如果氢作为载气，要将TCD的出口放空到安全的地方。氢气非常易燃。

操作TCD之前
在两个TCD的入口连接好载气之前，不要操作TCD。TCD使用两个色谱柱，(一根柱子用于参比池，一根用于检测池)，或者一个柱子，一个参比管线。色谱柱可以是填充柱，也可以是毛细色谱柱，可以把毛细柱与填充柱结合使用。为避免污染检测器,在你把他们与TCD 相连接之前老化所用的填充柱。

下列的讨论是假定用于分析的色谱柱安装在TCD的右面，参比柱或参比气在TCD的左面。然而,你可以将GC配置成TCD的分析柱连接到左面，简单地翻转TCD的极性。

注意：如果你计划在载气被关闭较长一段时间以后操作TCD，在打开灯丝电流之前打开载气至少5分钟，以清除空气，这样可以避免对TCD灯丝的氧化。

在工厂，设置TCD 的载气流速为30ml/min，（载气为氦)。通过检测器的双通道。载气流速在气路板设置调整，在TCD的两个出口上测量流速。当有载气流过TCD，如下设定操作流速：

1
设置TCD 加热炉于要求的温度，并且使它达到设定点。通常，设定TCD的炉温至少高于在你的分析中色谱柱达到的最高炉温20℃。
2
在方法的检测器部分设置TCD的灯丝温度。灯丝温度应该在检测器温度之上50℃，这样在大多数情况下可以提供一个好的起点。打开TCD电路，开始加热灯丝。
3
使系统平衡10到15分钟.
4
通过检测器状态显示监控灯丝电流。最初，电流比最终的操作电流大。然而随着检测器的热平衡，逐渐地电流将会减少。要想得到检测器的最好效果，不要使灯丝温度超过检测器温度200℃以上。一般地,使用尽可能最低的检测器灯丝电流，以达到分析应用对灵敏性要求。
5
向前翻页至TCD的第2页，并且设置初始的自动归零为OFF。按压Autozero 功能键设置初始的信号为0。在检测器状态显示监控信号。或者正或者负的连续漂移可能指示在样品气路或参比气路中存在空气泄漏。
6
如果必要的话,调整TCD 的粗零平衡。检测器的基线的漂移会直到热平衡才停止。它到达平衡的时间总是会超过检测器加热炉的温度到达平衡温度的时间。当基线稳定的时候，你才能开始你的分析运行。Autozero 在方法运行中自动地被取消。

TCD方法的第一页：

AUTOZERO功能键提供即刻的检测器信号的零位调整。

第2页可以进行诸如范围变化等时间事件的程序编辑。

初始的自动归零(Initial Autozero)=YES 使系统在每一运行之前自动地作桥平衡，使动态范围达到最大。
设置范围
0.05mV用于下列情况：
＊低电流(100-150mA)
＊高电流(300mA)
＊输出信号向下提供给计算机或者积分仪。

低电流(100-150mA)
需要高灯丝电流配合低灵敏范围的分析通常能在低电流配合较灵敏的范围来完成。例如, 120mA的灯丝电流和0.05的范围与300mA的灯丝电流和0.5的范围发出的信号是相同的。在较低电流时,检测器噪音低，稳定性高，及灯丝的寿命被延长。所以，Varian推荐，只要可能，在低的实际灯丝电流下操作TCD。

在图15中的色谱图说明了TCD可以做到的高灵敏性与检出度(在空气中的18ppm的氖)。同时，图谱A与图谱B的比较显示随着使用桥输出信号放大器，你进而能在使用一半的灯丝电流的情况下获得一样的分析结果，而且延长了TCD灯丝的寿命。在图谱C中获得的较高的氖峰说明了你如何能利用较高的灯丝电流（300mA)和较高的放大倍数来增加TCD的有效的灵敏度。

图15 TCD检测器的灵敏度和放大倍数

高电流（300mA)
要想获得尽可能高的灵敏度，要在0.05mV范围和高电流(300mA)下操作TCD。
在这种配置中,TCD 噪音主要来自灯丝的振动及载气穿过检测器流动时的波动。然而,在高灯丝电流时，检测器对渗漏进入气路的空气，没有老化好的色谱柱，参比不平衡，流速的改变，输入的载气纯度不高等因素非常敏感，这些都使基线产生漂移。
任何这些使基线漂移的因素都因灯丝温度的绝对增加而增加。因此，对于你的实际应用来讲，应当在低电流下操作TCD。

同时，以适当的尽可能低的灯丝与检测器温度操作TCD。如果可能的话,避免在比390℃高的灯丝温度操作TCD。为了在390℃ 和490℃之间的灯丝温度操作TCD ,设定490℃为灯丝温度限制。在高灯丝电流的情况下TCD的性能的例子见图15。
计算检测器灵敏度
如下进行TCD灵敏度的计算：

例1：已知样品重量
S =PFc/W

这里，S=灵敏度(mV×mL/mg)
P=积分的峰面积(mV×min)
W=载气中的样品的重量(mg)

Fc=对检测器温度校正后的载气流量(mL/min)
Fc = Fo (Td/Ta)(1-Pw/Pa)

这里
FO = 大气温度下在检测器出口测量到的流量(mL/min)。
Td = 检测器温度(°K)
Ta = 大气温度(°K)
Pw = 在大气温度下水的分压(torr)
Pa = 大气压力（torr〕
注意：(1-PW /PA)项只在用皂膜流量计测量时有用。

例2: 已知检测器中样品的浓度

S = E/Cd
这里：
S =灵敏度(mV×mL/mg)
E =检测器的信号(峰高)〔mV〕
Cd = 在测定的峰值（peak volume)中的测定物质的浓度〔mg/mL〕
Peak volume =半峰宽（min.)×检测器中的载气流速〔mL/min)= W · h/2 x FC

计算检测器的检测限

按照下列步骤计算TCD的检测限：

检测限＝2×Noise/Sensitivity（mg/ml)
Noise=噪声带宽
Sensitivity=灵敏度
反转极性
如果你在TCD检测器的参比侧进了标准品或样品，峰就会在负的方向出现。如果你想用数据系统积分或者处理这些峰，你必须将这些峰的极性从负值到转化正。参考TCD的设置中关于设置初始的检测器极性为正，或者为负的有关内容。

当你想要使极性在色谱运行期间能够自动地反转时，你也可以设定一个时间程序。即套在检测器方法中的一个时间程序控制极性反转。

调节TCD载气流速
所有装备有TCD的3800 GC 是按照下面列出的条件检验了载气速率的。载气流速的调整在GC的气体面板上进行。
载气：
氦
进口压力：
80PSI
纯度：
99.999%
柱流速：
30/min
参比柱流速:
30/min

注意：当不使用的时候，注意旋紧气体过滤器的螺帽。防止过滤器的内容物暴露在空气中，使过滤器的的性能丧失。

拆卸/安装 TCD的PC板
要想从GC上拆卸 TCD的 PC板 如下进行:

当拆卸或者安装PC板的时候，关闭GC的主电源。

1
关闭GC的主电源。并且拆下左侧面板。
2
从TCD 的PC板上断开 TCD 电源和信号电缆。
3
拆下在检测器电路板舱固定TCD的PC板的两个8－32螺钉。
4
握住金属盒子并且平直地将PC板从电路板舱的轨道中拉出。
5
将电路板放置在一防静电的袋子中，放在一边。

安装TCD的PC板，如下进行:
1
将电路板盒子的槽对准在检测器电路板舱上的轨道，平直的将电路板推进舱的顶端，直到使电路板上的插头插入在插座中为止。不要有力迫使电路板进入电路板舱。确保在你插入电路板之前所有的电缆不在电路板插入的通道内。
2
重新连接TCD 信号电缆。 确保连接正确。

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3800 气相色谱仪操作手册