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简答题论述热导检测器(TCD)的构造及工作原理。
  • 热导池是由池体和热丝两部分组成。
    热导池池体多用铜或不锈钢制成,可分为立方形、长方形或圆柱形。在实际应用中池体稍大些好,因为这样热容量大,稳定性好。
    在热导池池体上有两个大小相同、形状完全对称的孔道,孔道中各固定一根长短相同、阻值相同的金属丝,且与池体绝缘。此金属丝称为热敏元件。为了提高检测器的灵敏性,一般选用阻值高、电阻温度系数较大的金属,如钨、铂或镍丝等,也可采用热敏电阻。热敏元件灵敏度高,但不够稳定。
    池体孔道有如图所示的三种形式。直通式比较灵敏,响应快(小于1s),常被用作测量池,缺点是对气流波动较敏感;扩散式对气流波动不敏感,但响应慢;半扩散式性能介于二者之间。热导池体两端有气体进口和出口,其中参比池仅通过载气气流,从色谱柱出来的组分由载气携带进入测量池。

    热导检测器(TCD)是利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检测器,有的亦称热丝检测器(HWD)或热导计、卡他计(katherometer或Catherometer),它是知名的整体性能检测器,属物理常数检测方法
    工作原理:
    热导检测器的工作原理是基于不同气体具有不同的热导率。热丝具有电阻随温度变化的特性。当有一恒定直流电通过热导池时,热丝被加热。由于载气的热传导作用使热丝的一部分热量被载气带走,一部分传给池体。当热丝产生的热量与散失热量达到平衡时,热丝温度就稳定在一定数值。此时,热丝阻值也稳定在一定数值。由于参比池和测量池通入的都是纯载气,同一种载气有相同的热导率,因此两臂的电阻值相同,电桥平衡,无信号输出,记录系统记录的是一条直线。当有试样进入检测器时,纯载气流经参比池,载气携带着组分气流经测量池,由于载气和待测量组分二元混合气体的热导率和纯载气的热导率不同,测量池中散热情况因而发生变化,使参比池和测量池孔中热丝电阻值之间产生了差异,电桥失去平衡,检测器有电压信号输出,记录仪画出相应组分的色谱峰。载气中待测组分的浓度越大,测量池中气体热导率改变就越显著,温度和电阻值改变也越显著,电压信号就越强。此时输出的电压信号与样品的浓度成正比,这正是热导检测器的定量基础。
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