气相色谱仪热导池检测器介绍（一）
气相色谱仪热导池检测器（TCD）是基于不同物质的导热系数不同进行检测的。
一、工作原理：
热导池检测器主要利用以下三个条件达到检测目的：
1、被测组分和载气的导热系数不同。
2、热敏元件电阻值与温度之间存在一定关系。
3、利用惠斯登电桥原理检测流经被测组分的变化。
当热导池只有载气通过时，载气从两个热敏元件上带走的热量相同，两个热敏元件的温度变化相同，其电阻值变化也相同，电桥处于平衡状态。当进入被测组分后，裁气流经参考池，裁气带着被测组分流经测量池，由于被测组分与载气组成的混合气体的导热系数不同，从两个热敏元件上带走的热量不同，两个热敏元件的温度变化不同，其电阻值变化也不同，从而使得电桥失去平衡，记录器上就有信号产生。
二、结构：
TCD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，可以是热敏电阻或热丝，其电阻值随温度的变化而变化。
参考臂仅允许纯载气通过，测量臂是携带被测组分的载气流过。
（1）热敏电阻：
热敏电阻是由锰、镍和钴等氧化物半导体制成直径约为0.1～1mm的小珠，密封在玻玻壳内。
1）优点：
①热敏电阻阻值大（5～50kΩ），温度系数大，灵敏度相当高，可作μg/g级痕量分析。
②热敏电阻体积小，可制成直径为0.25mm的小球，池腔体积可小至50μL。
③热敏电阻对载气流波动不敏感，耐腐蚀，抗氧化。
2）缺点：
①热敏电阻TCD的响应值随温度的增加而快速下降，通常热敏电阻要在120℃以下使用，使用范围受到极大限制。
②与热丝相比，热敏电阻的温度系数大，其响应值对温度的变化十分敏感。因此，热敏电阻的稳定性差，特别是在程序升温分析时尤为突出。
③热敏电阻对还原条件十分敏感，不能用H2作载气。
目前，只有在低温痕量分析和需小池体积配毛细管柱时，才用热敏电阻作热敏元件。
（2）热丝：
1）对热丝的要求：
①电阻率高，可在相同长度内得到高电阻值。
②电阻温度系数大，通桥电流加热后可得到高电阻值。
③强度好。
④耐腐蚀，抗氧化。
①和②是为了获得高灵敏度，同时热丝体积小，可缩小池体积，制作微型热导池（μ－TCD）。③和④是为了获得高稳定性。
2）热丝材质：
①钨丝：钨丝电阻率低，灵敏度难以提高。强度差，高温下易氧化，使噪声增加，信噪比下降。
②铼钨丝：铼钨丝与钨丝相比，电阻率高，电阻温度系数略低。拉断力显著提高，高温特性好，性能稳定，但仍存在高温下易氧化的问题。
目前高性能TCD均用铼钨丝，铼钨丝有纯钨加铼合金丝和掺杂钨加铼合金丝两种系列。在电阻率、加工成型和高温强度等方面，后者均优于前者，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。掺杂钨加铼合金丝的电阻值和灵敏度均随掺铼量的增加而提高。
3）铼钨丝的安装：
①先在支架上焊未镀金铼钨丝，经严格清洗后，再在电解槽中将铼钨丝镀金。虽然其阻值下降约11%，在相同桥电流下灵敏度下降约30%，但其耐腐蚀性和性抗氧化性显著提高，兼顾了灵敏度和稳定性。
②先镀金，再将镀金铼钨丝焊至支架上。效果较差。
2、池体：
池体是一个内部加工成池腔和孔道的金属体。
（1）池体材质：
池体材料早期多为铜，铜热传导性能好，但耐腐性能差，近年已被不锈钢取代。
（2）池体积：
通常将池腔和孔道的总体积称为池体积。早期TCD的池体积多为500～800μL，后减小至100～500μL，适用于填充柱。近年来发展的μ－TCD的池体积小于100μL，有的为3.5μL，适用于毛细管柱。
（3）气路形式：
1）普通TCD：
有直通式、扩散式和半扩散式。
①直通式：
载气流动方式：全部直接通过热丝。
气流波动影响：大。
时间常数：＜1s。
灵敏度：高。
②扩散式：
载气流动方式：扩散至热丝。
气流波动影响：小。
时间常数：5～10s，响应慢。
灵敏度：低于直通式。
③半扩散式：
载气流动方式：部分直接通过，部分扩散至热丝。
气流波动影响：中。
时间常数：介于二者之间。
灵敏度：低于直通式
2）μ－TCD：
由于μ－TCD的池体积已小至几微升甚至200nL，μ－TCD中载气流动方式已不象普通TCD那样明显，基本上可分为直通式和准直通式两种。
μ－TCD可直接与毛细管柱相连，基本不会造成峰展宽。在灵敏度允许的情况下，适当加尾吹气，对改善峰形十分有利。
μ－TCD的池体积虽小，但为使其工作稳定，池体还应有适当的质量，以保证恒温效果，使基线稳定。
（4）结构形式：
有双臂热导池和四臂热导池。
只通纯载气的孔道称为参考池，通载气和样品的孔道称为测量池。
1）双臂热导池：
双臂热导池池体具有两个大小和形状完全对称的孔道，每一孔道中装有一根铼钨丝，每根铼钨丝的形状和电阻值在相同的温度下基本相同。
双臂热导池的一臂为参考池，另一臂为测量池。
2）四臂热导池：
四臂热导池的两臂为参考池，另两臂为测量池。
具有四根相同的铼钨丝，灵敏度比双臂热导池约高一倍。
目前大多采用四臂热导池。
