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一文了解色谱tcd原理

2021.2.24

  气相色谱仪的TCD检测原理

   (1)热导系数(λ) 若物体内的各部分温度不同,从高温处向低温处将有热量的传递,这一现象叫热传导。热导系数(λ)就是反映物体热传导能力的物理量,λ越大,热传导能力越强。热导池作为检测器,就是基于不同气体或蒸气具有不同的热导系数。在热导池中,热传递的主要形式为气体传导和强制对流。

   (2)TCD工作原理 以双臂热导池桥电路为例,来说明气相色谱仪的TCD的工作原理。在TCD的两池孔内装入完全相同的热丝,组成参比臂和测量臂;另取两只完全相同的电阻R1和R2,将它们与热丝连接成惠斯登电桥。仪器工作时,热丝被恒定的电流加热,载气以稳定的速度流经池孔。未进样时,两池孔通过等速的载气,从两热丝上带走相同的热量,二热丝的温度相同,电阻值相等,即R参 = R测。

  又由R1=R2,故有:R1R参 = R2R测。电桥满足“两对臂阻值的乘积相等”的平衡条件,a,b两端的电位相等,无信号电压输出,记录仪仅仅走基线。当进样后,纯载气仍然通过参比臂,载气与组分的混合气体则通过测量臂,由于组分和载气的热导系数不同,因此气流从测量臂热丝上带走的热量将会改变, 进而引起该热丝温度的变化,其电阻值也将改变为R测+△R;但是参比臂的温度和电阻值仍然不变,于是:R1R参 ≠R2(R测+△R)。电桥平衡被破坏,a,b之间有不平衡电压输出。在检测器的线性范围内,输出电压的大小随组分及其浓度不同而异,组分与载气的热导系数相差越大,组分在载气中的浓度越大,输出的信号电压就越大。记录仪将此电压放大并记录下来,便得到该组分的色谱图。

   如果信号强度太大,将超出记录仪的满标量程,这时可以使用衰减器减小信号幅度。衰减器由在a、b之间连接的一系列分压电阻和一个转换开关构成。根据串联电阻的分压原理,转动转换开关,便可使输出信号电压被衰减为1/2,1/4,1/8,···,1/256,然后再输送给记录仪。

气相色谱仪的TCD检测原理

   四臂热导池的桥电路基本不变,只是将固定电阻R1、R2也都换成了热丝,并且让两对臂为测量臂,另两对臂为参比臂。四臂热导池的灵敏度比双臂热导池的高一倍。

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