[发明专利]一种氢火焰离子化检测器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢火焰离子化检测器及其工作方法，属于检测设备的技术领域。

背景技术

氢火焰离子化检测器(FID)，是典型的破坏性、质量型检测器；以氢气和空气燃烧生成 的火焰为激发源，当有机化合物进入以氢气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电 离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场定向作用下，形成离子流，微弱的离子流 (10^-12～10^-8A)经过高阻抗(10⁶～10¹¹Ω)放大器放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正 比的电信号，因此可根据信号大小对有机物进行定量分析。其主要特点是几乎对所有的有机 化合物均有响应，对所有烃类化合物(碳数≥3)的相对响应值几乎相等，对含杂原子的烃类 有机同系物(碳数≥3)的相对响应值也几乎相等。

现有技术中的FID电离室设置有金属圆筒作外罩，底座中心有喷嘴；喷嘴上有环状金属 圈(极化极，又称发射极)，上端有一金属圆筒(收集极)。两者间加90～300V的直流电压，形 成电离电场，从而加速电离的离子。收集极捕集的离子流经高阻抗放大器后产生信号，并送 至数据采集系统；燃气、助燃气和色谱柱由底座引入。

火焰离子化检测器(FID)主要由电离室和检测电路组成。FID性能主要由被分析物质的 电离和收集效率决定，前者主要与氢气/空气比有关，后者与FID结构，如喷嘴内径、收集极、 极化极的形状和位置、极化电压等有关。传统FID结构方案中存在如下问题：1.为加极化电 压，极化极须与地电气绝缘，即极化极采用金属导电材质，喷嘴采用绝缘材质，然后将极化 极与喷嘴结合。目前喷嘴多采用陶瓷或石英，极化极和喷嘴多采用钎焊结合，因零件小工艺 多导致加工难度较高。2.极化极采用金属材质，多为圆形，要求和喷嘴在同一平面(极化极 低于喷嘴灵敏度下降，反之噪声增大)，批量一致性较差。3.FID有两条引出线，增加了结 构复杂度和维护成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种氢火焰离子化检测器。

本发明还提供一种上述氢火焰离子化检测器的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种氢火焰离子化检测器，包括外罩、色谱柱、收集极、极化极、导电喷嘴和检测电路； 收集极串联极化电源后与检测电路连接，收集极与极化电源的负极连接；所述导电喷嘴为地 电位。本发明所述氢火焰离子化检测器将极化电压串联到收集极信号引出线中，同时将传统 的极化极和喷嘴合二为一，并保持在地电位，保证检测器正常功能的同时，简化了设备复杂 度和生产工艺。

优选的，所述导电喷嘴为导电金属材质。导电喷嘴采用金属材质制作，方便采用精密加 工，解决了喷嘴与极化极加工工艺要求高的问题，便于批量生产，提高了生产效率和降低了 生产成本。

进一步优选的，所述导电喷嘴为不锈钢材质或者镍合金材质。

一种上述氢火焰离子化检测器的工作方法，包括步骤如下，色谱柱流出的气体先与尾吹 气(通常为氮气)和氢气混合，再与助燃气(空气)混合后，在导电喷嘴出口处被点火丝点 燃，形成氢火焰；利用火焰热能和化学能将有机物电离成带正负电荷的粒子；导电喷嘴保持 地电位，收集极为低电位，极化极和收集极之间加极化电压后形成静电场E(电场方向如图3 所示)，带电粒子在电场E作用下定向移动形成微电流，检测电路将微电流转换成电压信号 并放大后输出。

该发明的有益之处是：

1、本发明所述氢火焰离子化检测器，将传统的喷嘴与极化极合二为一，喷嘴对地无绝缘 要求，避免了绝缘材料随温度升高性能下降的风险，喷嘴孔径可直接加工，也可采用商品化 的不锈钢管代替，加工工艺简单成熟，提高批量一致性，灵活方便，同时简化了生产工艺， 简化设计；

2、本发明所述氢火焰离子化检测器，只有一根信号引出线，减少FID外部接口，体积减 小，结构简单，生产工艺要求低，节约生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的氢火焰离子化检测器的结构示意图；

图2为现有技术中的氢火焰离子化检测器中喷嘴的结构示意图；

图3为本发明所述氢火焰离子化检测器的结构示意图；