§3.1 热导池检测器(Thermal Conductivity Detector，TCD)
热导池检测器由于它结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好，线性范围较宽，适用于无机气体和有机物，它既可做常量分析，也可做微量分析，最小检测量mg/ml数量级，操作也比较简单，因而它是目前应用相当广泛的一种检测器。
§3.1.1 热导池检测器原理
目前普遍采用四臂钨丝热导池，在四个圆形孔道内，安装上四根钨丝(或铼钨丝)，利用此四根钨丝组成惠斯登电桥(见图3－1)通过一定量的恒定直流电流，此时钨丝发热，具有一定的温度，当载气流经钨丝并保持恒定的流速时，热丝表面被带走的热量是恒定的，即热丝阻值的变化也恒定，根据电桥平衡原理：








图3-1 四臂热导池电桥电路
如有被测组分通入热导池，则钨丝周围的气体成分及浓度发生改变，由于不同的气体分子导热系数不同，分子量小的或分子直径小的气体具有高的热导率，相反，分子量大的或分子体积大的则有低的热导率，如果气体分子越多则浓度越大，传导的热量也越多，这样就使得气体热传导量发生改变，从而使钨丝的温度也发生改变，使钨丝的阻值变化，由于参考池仍是纯载气通过，而测量池为含有样品组分的载气通过，因此两组热导池引起阻值变化不一样，即



MN端的电位差ΔV≠0，因此有相应的电压信号输出，在一定条件下此信号大小与组分的浓度成正比。因此，利用测量此非平衡电压信号，即可确定待测组分的含量。这就是热导池检测器的的基本原理。

§3.2 氢火焰离子化检测器(Flame Ionization Detector，FID)
自五十年代以来，由于大力发展火箭技术，对燃烧和爆炸进行了深入的研究，发现有机物在燃烧过程中能产生离子，利用这一发现研究出氢火焰离子化检测器，此检测器自1958年创制以来得了广泛的应用，是目前国内外气相色谱仪必备检测器。氢火焰检测器是微量有机物色谱分析的主要检测器，它的主要特点是灵敏度高，基流小，最小检测量为ng/ml级，响应快，线性范围宽，对操作条件的要求不甚严格(如载气流速，检测器温度等)，操作比较简单、稳定、可靠，因此它是目前最常用的检测器。
§3.2.1 氢火焰离子化检测器的结构



氢火焰检测器是由离子室，离子头及气体供应三部分组成。图3-2是氢火焰离子化检测器的一般示意图

§3.3 电子捕获检测器(Electron Capture Detector，ECD)
电子捕获检测器是目前气相色谱中常用的一种高灵敏度、高选择性的检测器。它只对电负性(亲电子)物质有信号，样品电负性越强，所给出的信号越大，而对非电负性物质则没有响应或响应很小。
电子捕获检测器对卤化物、含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物、金属有机物、金属螯合物，甾类化合物。多环芳烃和共轭羰基化合物等电负性物质都有很高的灵敏度，其检出限量可达10-9～10-10克的范围。所以电子捕获检测器在环境保护监测、农药残留、食品卫生、医学、生物和有机合成等方面，都已成为一种重要的检测工具。
§3.4 热离子检测器 (The Thermionio detector，TID)
热离子检测器(TID)，是专门测定有机氮和有机磷的选择性检测器，故又称氮磷检测器（NPD），它是在1964年由Karmen和Guiffrida在氢火焰离子化检测器的基础上发展起来的一种对氮、磷化合物有高选择性响应的检测器，利用TID还可以测定有机砷、硒、铝、锡等化合物。由于第一代TID选用水溶性(如K2SO4、CsBr)易挥发的碱盐，碱盐的寿命在半年左右，故实用意义不大。经过十年徘徊，到1974，Kolb和Bischoff设计成功不溶性碱盐Rb2SiO3，因而大大提高了碱盐的寿命，使TID成为有实用价值的选择性检测器。八十年代，TID又从铷珠发展到陶瓷碱盐源，其碱盐源的成份可根据需要调整变化，使用添加剂提高了离子化的能力，碱盐加热不仅可采用火焰加热而且可在碱盐源中心绕上Ni/Cr丝以电加热热离子源，使热源温度可准确控制，因而，检测器的灵敏度、选择性、寿命和重现性均获得明显的改善。目前主要用于含氮、含磷农药的残留检测。
§3.5 火焰光度检测器(Flame Photometric Detector，FPD)
火焰光度检测器是最近三十年才发展起来的一种高选择性和高灵敏度的新型检测器。它对含硫、含磷化合物的检测灵敏度很高。目前主要用于环境污染和生物化学等领域中，它可检测含磷含硫有机化合物（农药），以及气体硫化物，如甲基对硫磷，马拉硫磷，CH3SH，CH3SCH3，SO2，H2S等，稍加改变还可以测有机汞、有机卤化物、氯化物、硼烷以及一些金属螯合物等。

§4 主要参考文献
§4.1 专著
综合性的色谱专著，对色谱法的理论、实验方法、仪器以及重要的应用等做了概括性地全面论述，内容广泛，并附有大量参考文献。这对于我们系统而全面地了解色谱理论知识，掌握分析研究方法或从事教学工作，是重要的参考资料。
1. A，B，Littlewood，Gas Chromatography Principles， Techniques and Applications （2nd ed.）， New Vork， 1970.
2. D， Ambrose， Gas Chromatography （2nd ed.）， London， 1971.
3. H.M， Monair 等， Basic Gas Chromatogaphy Varian Sergoraphy， 1969.
4. R，A， Jones， Introduction to Gas Liquid Chromatography， New York， 1970.
5. L. S， Ettre， The Practice of Gas Chromatography， New York， London， 1967.
6. W.Bertsch edited， Recent Advances in Capillary Gas Chromatography，Germany， 1982.
7. Colin F. Poole, 等, Chromatography Today, 1991.
8. H. Rotzschw, Stationary Phases in Gas Chromatography, 1991.
9. 甘肃化学物理所，《填充气相色谱》燃料化学工业出版社，1973.11.
10. 孙传经《气相色谱分析原理与技术》化学工业出版社，1979.12.
11. 詹益兴编著，《实用气相色谱法》，湖南科技出版社，1983.6.
12. 林炳承《色谱技术问答》辽宁科技出版社，1985年.
13. 史坚编，《现代柱色谱分析》，上海科学技术文献出版社，1988.7.
14. 达世禄《色谱学导论》武汉大学出版社，1988.10.
15. 孙传经《毛细管色谱法》化学工业出版社，1991.4.
16. 李浩春、卢佩章，《气相色谱法》，科学出版社，1993.2.
17. 周良模等编著，《气相色谱新技术》，科学出版社，1994.11.
18. 卢佩章等《色谱理论基础》科学出版社，1989年第一版，1997年第二版.
19. 吴采樱、曾昭睿，现代毛细管柱气相色谱法，武汉大学出版社，1990.
20. 傅若农、刘虎威，高分辨气相色谱及高分辨裂解气相色谱，北京理工大学出版社，1992.
另有若干个系列丛书，全面介绍色谱理论与技术，如北京化学化工出版社1999年开始出版的“色谱技术丛书”共有13本，涉及气相色谱方面的有《色谱分析概论》（傅若农）、《色谱定性和定量》（汪正范）、《气相色谱检测方法》（吴烈钧）、《气相色谱方法及应用》（刘虎威）、《色谱联用技术》（汪正范等）及《色谱柱技术》（刘国铨）等。国外有些类似的丛书已出至60多卷。

§4.2 杂志
1．色谱科学杂志（J. of Chromatography Sci）1963年创刊，原名气相色谱杂志（J，Gas Chromat），1969年改为现名，主要发表气相、液相原始论文和总结性文章（英文）和色谱标准图谱。
2．色谱杂志（J. of Chromatograpy）1958年创刊，系多科性（包括气相、液相色谱，薄层色谱，纸色谱，离子交换色谱等）国际杂志，刊登各种原始论文及讲座性文章，并附有定性、定量数据及色谱文摘，文章以英文、法文或德文发表，从1993年起分A、B卷发行，每年还有Review专辑。
3. 色层法（Chromatographia），1968年创刊，多科性国际杂志，亦称色谱快报，文章以英文、法文、或德文发表，并附有三种文字的摘要。
4. 色谱图书馆，（Journal of Chromatography Library）， 不定期出版。
5．液相色谱杂志（J. of Liquid Chromatography）， 1978年创刊，主要发表HPLC的研究报告。
6．高分离色谱与色谱通讯（J.of High Resolution Chromatography and Chromatography Communication）1978年创刊。
7．《色谱》，1984年创刊，刊登各种原始论文和综述，为双月刊。
刊登色谱文章和评论性文章的还有各种分析化学相关的杂志，如各国的“分析化学”（中、美、英、日、德等），中国的《理化检验》、《环境化学》、《分析测试学报》、《药物分析》等专业文献上也有相当比例的色谱论文发表。

§4.3 手册
色谱手册是最方便地查阅色谱相关文献的工具，尽管所列数据并非最新的。如1999年3月再版的《分析化学手册》第5分册，为气相色谱分析分册；吉林化工研究院主编的《实用气相色谱手册》，美国《Sadtler》手册GC部分等。

§4.4 学术会议文集
每年都有不同组织者组织召开的国际国内的色谱分析学术报告会，会议的文集也是一种很好的参考文献，值得收集阅读。
美国匹茨堡会议（PITTCON），每年一次，2004年为第55届，
全国色谱学术报告会，每两年一次，2003年为第14届，
北京国际分析测试学术报告及展览会（BCEIA），每两年一次，2003年为第10届，
全国毛细管色谱学术报告会，每四年一次。
此外，一些大仪器公司出的“通讯”类刊物及“分析方法汇编”类资料，不时有一些分析应用的好例子。

气相色谱基础知识介绍(二）
一、色谱和色谱分析
本世纪初，俄国植物学家茨维特在研究植物叶色素成分时，将植物色素的石油醚浸取液，倒入装有粉末状CaCO3吸附剂的竖立玻璃管内，然后加入纯的石油醚任其自由流下，结果管柱中被CaCO3吸附的各种植物色素，分成不同颜色的谱带，由此得名“色谱”。后来的这种方法逐步就用于无色物质的分离、分析，但“色谱”这个名称一直沿用至今。
二、色谱分析的分类
色谱分析的分类方法很多，总的来说可分为 气相色谱 和液相色谱 两大类。结合实际的应用情况，将气相色谱分类归纳如下。
这种气相色谱的分类法，基本上是按气相色谱仪所具有的各种不同功能来分的。因此对于具有不同色谱柱，检测器和其他组保件的同一台气相色谱仪，往往具有多种功能的用途。对于主要用于定性、定量分析的所谓分析色谱仪，当它的填充色谱柱中装入固体吸附剂为固定相时，就可作气固色谱分析；而当它的填充色谱柱中装入固定液为固定相时，则可作气液色谱分析；如将填充色谱柱换上毛细管色谱柱并改换相应的进样装置时，就可作毛细管色谱分析；如在色谱仪的进样器前接入裂解装置，即可对一些高聚物进行裂聚物进行裂解色谱分析；如在色谱柱与检测之间装入一个馏分收集器即可作小型制备色谱等等。

三、气相色谱分析的流程及色谱图

图13—1是气相色谱分析的流程及色谱图。N2或H2等载气（用来载送试样而不与待测组分作用的惰性气体）由高压载气瓶供给，经减压阀（表头a指示瓶压，表头b指示输出压力）减压后进入净化干燥器，以除去载气中杂质和水分，再由针形阀控制载气流量（由流量计指示）和压力（由压力表指示），然后通过汽化室进入色谱柱。待载气流量，汽化室、色谱柱、检测器的温度以及记录仪的基线稳定后，试样可由进样器进入汽化室，则液体试样立即汽化为气体并被载气带入色谱柱。因色谱柱中的固定相对试样中不同组分的吸附能力或溶解能力也不同，从而使试样中各种组分彼此分离而先后流出色谱柱。并进入检测器，检测器得到不同组分的浓度（或质量）变化转变为电信号，并经放大器放大后，通过记录仪即可得到其色谱图。

色谱仪器和工作站

由组分及其浓度即检测器输出的样品信号（电压或电流）随时间变化的曲线，称为色谱流出曲线或色谱图，如图13—2所示。由工业二甲苯色谱图可知，工业二甲是对位、间位和邻位二甲苯三种异构体的混合物，其中间位二甲苯的色谱峰最大，故是主要成分，此外还含有乙苯等杂质峰。因此色谱图对气相色谱分析有重要的实际意义。色谱图中一些突出的部分称色谱峰。如果分离完全，则每个色谱峰代表一种组分。并且根据色谱峰的位置（通常以保留时间表示），可进行定性分析；根据色谱峰的面积或高度，可进行定量分析；根据色谱峰的峰宽和峰间距可评价色谱柱的分离效能和考察操作条件是否恰当等因素。总之，色谱图中谱峰的峰位峰面积或峰高及峰宽和与其他峰的峰距是描述色谱峰的三项基本指标。
四、气相色谱仪
目前国内已生产出多种型号的气相色谱仪。按其用途不同，大致用途不同，大致分为以下几种。应用最广泛的是实验室分析用的多性能相色谱仪。例如上海分析仪器厂生产的103型气相色谱仪，北京分析仪器三生产SP—2305型气相色谱仪和山东腾县无线电厂生产的SP—501型气相色谱仪等；工厂控制生产用的工业色谱仪。例如上海分析仪器厂的102GD型色谱仪（供电力工业专用），北京分析仪器厂的SP—2307型色谱仪（供氮肥、电力工业专用）等；此外还有专供制备纯物质用的制备色谱仪。例如大连第二电子仪器厂生产的SP—05型制备色谱仪（制备有机物的纯度达99.99%，并且同时收集7个组分）。
各种气相色谱都由气路系统、进样系统、分离系统、检测系统、放大和记录系统组成。
色谱法能解决那些物理常数相近、化学性质相似的同系物、异构体等复杂组分混合物的分离、分析问题。它既能鉴定化合物又能测定其含量，而装置并不复杂、操作也较方便。因此目前它已成为有机合成、天然产物、生物化学、石油化工、医药、卫生以及环境保护等各个领域中不可缺少一种重要分析手段。其主要特点如下。

GC特点：
1、分离能力强
一般填充柱约为每米2000理论塔板数，而毛细管理柱可达每米105~107理论塔板数。因此可分离、分析沸点十分接近的多组分混合物。例如用毛细管色谱一次可分析轻油中150个组分。所以它已成为石油成分分析的重要工具。
采用高选择性固定液（或吸附剂），使混合物中各组分间的的分配系数有较大的差别，从而能使固定相对同位素、烃类异构体等性质极为相似组分彼此分离。
2、灵敏度高
采用高灵敏度的检测器时，可测定ppm、ppo、ppt级甚至ppt级的杂质，绝对灵敏度可达10-11~10-13g。例如，可测超纯气体、高纯试剂、高分子单体中1ppm~0.1ppb级杂质；可测农产品、食品、水中ppm、ppb级卤素、硫、磷化合物等农药残留成分；可测大气污染事物中ppb级，浓集后可测ppb级微量毒物。
1）分析快速
一般不需要对样品进行复杂的预处理，通常分析一个多组分试样只需几分钟至几十分钟时间，尤其仪器配有色谱数据处理机工作时，试样出峰完毕，随即可以获得分析结果的数据。
2）应用范围广
气相色谱法不仅可以分析气体样品，而且可以分析易挥发或可以转化为易挥发的液体和固体样品。采用程序升温色谱时可测液体、固体样品中各馏分。
不但可用来分析有机物，而且可分析无机物，例如有些挥发无机物转化为挥发性的卤化物或金属络合物后进行分析。对于硫酸、磷酸等无机酸与硅酯化试剂反应，生成硅酯衍生物后进行分析。
不但可分析易挥发、低沸点的物质，而且能分析某些易分解或不挥发、高沸点的物质。例如采用所谓反应色谱法，将难挥发易分解的物质采用适当的化学反应，转化为易挥发稳定的衍生物后再分析。目前已能分析沸点高达500~600℃的物质。
对于有些高分子或生物大分子物质，可采用裂解色谱分析；利用制备色谱可制备99.99%的超纯试剂；利用工业色谱可指示和控制生产过程自动化；利用小型自动色谱进行空间遥测遥控及环保监测。
色谱法与质谱、红外等分析方法比较，具有设备简单，操作方便等特点。而色谱与质谱、红外待仪器联用时，能取长补短，达到更好的分析效果。