一文了解色譜tcd原理
氣相色譜儀的TCD檢測原理
(1)熱導系數(λ) 若物體內的各部分溫度不同,從高溫處向低溫處將有熱量的傳遞,這一現象叫熱傳導。熱導系數(λ)就是反映物體熱傳導能力的物理量,λ越大,熱傳導能力越強。熱導池作為檢測器,就是基于不同氣體或蒸氣具有不同的熱導系數。在熱導池中,熱傳遞的主要形式為氣體傳導和強制對流。
(2)TCD工作原理 以雙臂熱導池橋電路為例,來說明氣相色譜儀的TCD的工作原理。在TCD的兩池孔內裝入完全相同的熱絲,組成參比臂和測量臂;另取兩只完全相同的電阻R1和R2,將它們與熱絲連接成惠斯登電橋。儀器工作時,熱絲被恒定的電流加熱,載氣以穩定的速度流經池孔。未進樣時,兩池孔通過等速的載氣,從兩熱絲上帶走相同的熱量,二熱絲的溫度相同,電阻值相等,即R參 = R測。
又由R1=R2,故有:R1R參 = R2R測。電橋滿足“兩對臂阻值的乘積相等”的平衡條件,a,b兩端的電位相等,無信號電壓輸出,記錄儀僅僅走基線。當進樣后,純載氣仍然通過參比臂,載氣與組分的混合氣體則通過測量臂,由于組分和載氣的熱導系數不同,因此氣流從測量臂熱絲上帶走的熱量將會改變, 進而引起該熱絲溫度的變化,其電阻值也將改變為R測+△R;但是參比臂的溫度和電阻值仍然不變,于是:R1R參 ≠R2(R測+△R)。電橋平衡被破壞,a,b之間有不平衡電壓輸出。在檢測器的線性范圍內,輸出電壓的大小隨組分及其濃度不同而異,組分與載氣的熱導系數相差越大,組分在載氣中的濃度越大,輸出的信號電壓就越大。記錄儀將此電壓放大并記錄下來,便得到該組分的色譜圖。
如果信號強度太大,將超出記錄儀的滿標量程,這時可以使用衰減器減小信號幅度。衰減器由在a、b之間連接的一系列分壓電阻和一個轉換開關構成。根據串聯電阻的分壓原理,轉動轉換開關,便可使輸出信號電壓被衰減為1/2,1/4,1/8,···,1/256,然后再輸送給記錄儀。
氣相色譜儀的TCD檢測原理
四臂熱導池的橋電路基本不變,只是將固定電阻R1、R2也都換成了熱絲,并且讓兩對臂為測量臂,另兩對臂為參比臂。四臂熱導池的靈敏度比雙臂熱導池的高一倍。