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色谱（热导池）

热导检测器又称热导池或热丝检热器，是气相色谱法最常用的一种检测器。基于不同组分与载气有不同的热导率的原理而工作的热传导检测器。敏感元件为热丝，如钨丝、铂丝、铼丝，并由热丝组成电桥。在通过恒定电流以后，钨丝温度升高，钨丝温度升高，其热量经四周的载气分子传递至池壁。当被测组分与载气一起进入热导池时，由于混合气的热导率与纯载气不同（通常是低于载气的热导率），钨丝传向池壁的热量也发生变化，致使钨丝温度发生改变，其电阻也随之改变，进而使电桥输出端产生不平衡电位而作为信号输出。热导检测器是气象色谱法中最早出现和应用最广的检测器。近年来，尽管在许多方面它已被更灵敏更专属性的各种检测器所取代，但是由于它具有结构简单，性能稳定，灵敏度适宜，线性范围宽，对各种能作色谱的物质都有响应，最适合作微量分析（ppm级）。在分析测试在中，热导检测器不仅用于分析有机污染物，而且用于分析一些用其他检测器无法检测的无机气体，如氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳等。

热导池检测器（TCD）是由带有孔洞的金属块与热导丝组成。加热的元件（热阻丝或热敏电阻）被放置在气体流经的位置。从用角度考虑，通常采用需要二个孔洞与二条加热的热导丝组成的差减法。载气流经一个孔洞，色谱柱馏出物进入另一个孔洞。对于过程分析，需要用参考气与样品气。

l 热阻丝和热敏电阻依据延长的电流-电阻曲线在控制热扩散条件下xx配对以确保其{zy1}的检测器性能

l 严格的气体与电子泄露检测且在特定的“Zero”气体中操作

l 信号输出微型池检测

l 流过、半扩散与扩散几何形状

l 检测器灵敏度：取决于几个因素。最基本的是样品的热导率（或者其他性质）与北京的差别（载气、参考气）

l 热导池检测器的灵敏度取决于内部几何形状、热导丝类型和热导丝池体温度差别（Δt）

l 热敏电阻在室温或接近室温条件下性能{zh0}

热导池检测器的热导丝

热阻丝

热敏电阻

l 电阻：9000 K ohm @ 25℃

l 具有高负电阻系数的热敏电阻

l 相对低的操作温度。不建议用于氢气

l 通常操作温度范围＜70℃

热导丝与热敏电阻的订购信息

GOW-MAC所生产的基本热导丝和热敏电阻都有特殊的接头用于GOW-MAC气相色谱安装，GOW-MAC也对大多数气相色谱进行检测器与热导丝更换业务。请联系我们获取这些气相色谱的名单。

所有GOW-MAC热导丝在出厂前皆通过严格的测试。

双臂与四臂

GOW-MAC 销售配对的双臂与四臂热导丝。热导丝对包含二条在不同电流条件下{jd1}的热导丝。我们建议用户在订购时购买三对或四对以建立平衡的电桥。

四臂热导丝在一个池中包含四条配对的热导丝。四条热导丝可对电流、温度和气流的变化进行补偿。四臂热导丝带有18″英寸的电路线头（依据要求可延长或缩短）和新的管道螺丝用于池体内的安装。

GOW-MAC也对其他热导检测气相色谱提供特殊的热导丝。请联系我们确定是否我们可以提供帮助。

在热导池通载气的前提下，打开桥电流开关，调节桥电流控制旋钮。桥电流应能稳定地调到预定值。如果调整过程中发现电流调不上去，特别是热导池处于高温时，桥电流调不到{zd0}额定值，即可认为是桥电流调不到预定值故障。
    此种故障的产生有下面几个：热导单元连线没接对；热导池中热丝断开或引线开路；桥路稳压电源有故障；桥路配置电路断开或电流表有故障。
2、基线调零故障
    桥电流调好并稳定后，分别调整热导调零的各旋钮，使记录器上的基线指示回到零点。如果无论怎样调整各旋钮，基线都无变化或调不到零位，则认为热导调零有故障。
    热导不能调零故障产生的原因有下述几个：热丝阻值不对称或引线接错；热丝碰壁或污染严重；调零电位器引线开路；记录仪开路或无反应；双气路流量相差太大。
排除热导不能调零故障，可按下列步骤进行：
（1）衰减挡试验：在发现基线相对于零点有一偏移时，将衰减挡由小到{zd0}调整，观察基线偏离是否逐步减少。
（2）调零旋钮作用检查：分别旋动粗、中、细调旋钮，观察基线有否反应。
（3）双路流量检查：在气路试漏的基础上，用皂膜流量计分别测试两气路的流量值，观察是否相差太大。
（4）热丝阻值间误差检查：对热导池各级热丝引出端插座进行电阻阻值测量。一般说来，各组热丝之间阻值的差值不应超过0.2~0.5Ω，如超出此值，应按（6）处理。
（5）热丝碰壁或玷污：热丝碰壁可通过测量热丝与池体之间的绝缘电阻加以证实。热丝的严重玷污可通过对热导池池体的清洗而xx或部分xx，具体步骤见检测器的清洗一节。
（6）热丝不对称或引线接错：这通常发生于修理热导池电路之后，遇到此种情况需仔细检查热丝引出线间的联接。正确的接法是四个热丝构成一个桥路，而且桥路中两上对臂的热正好位于同一气路。
（7）双路流量相差太大或气路泄漏的处理：两路流量相差过大可通过调节气路控制阀加以解决，但此时两气路不应有泄漏。
（8）调零电路有开路。
（9）记录器开路或无反应。
3、基线噪声与漂移
    造成热导检测器基线不稳定的原因很多，大约有几十种，常见的有：
（1）电源电压太低或波动太大、同一相上的电源负载变动太大；
（2）气路出口管道中有冷凝物或异物；
（3）仪器接地不良；
（4）柱室温控不稳、检测室温控有波动或漂移；
（5）载气不干净、气路被污染、载气气路中漏气、载气压力过低或快用完；
（6）稳定阀、稳流阀控制精度差；
（7）双柱气路相差太大，补偿不良；
（8）载气出口有风或出口处皂膜流量计中有皂液；
（9）柱填充物松动；
（10）机械振动过大；
（11）桥路直流稳压电源不稳；
（12）柱中固定相流失；
（13）载气流速过高；
（14）桥路配置电位器接触不良；
（15）热导池污染；
（16）热敏元件局部过热；
（17）电源插头、引线接触不良、换档波段开关接触不良；
（18）钨丝没老化、热敏元件钨丝碰壁；
（19）桥电流过大。
    在色谱仪出现基线不稳故障时，首先要搞清楚色谱仪气路是否存在污染现象。这不但是因为气路中气流不干净能直接影响基线的稳定性，而且更为普遍的是在气路中不干净的条件下，许多本来在气路干净时对基线稳定性影响很小的因素（如气流流量变化、控温波动等）对基线的稳定性影响却会突然增大。这就是气路污染与其它不稳定性的交互作用。
下面步骤是在确定气路存在污染的前提下，对气路采取的一系列措施，引起污染的原因有三种，即固定相流失、气路管路被杂质玷污及载气不纯。为了更进一步区分故障根源，可按下述检查步骤进行之：
（1）降低柱温。由于色谱柱中固定液的流失量与柱温是指数式关系。因此降低柱温将能大幅度减少固定液的流失量。如在柱温下降时基线变稳，则说明柱流失原来太大，需根据具体分析条件进一步处理。
（2）是否允许柱子有较大的流失。在某些分析方法的限定下，不得不允许柱子有一定的流失，这时可考虑适当提高仪器其它部分的稳定性，使整个分析方法能得以实现。
（3）对柱流失大进行处理。首先应怀疑柱子是否充分老化，这可在升高柱温条件下进一步老化色谱柱后，在操作温度下观察基线能否变好而加以证实。如老化处理无明显效果，可在柱温处于150℃以上条件下，注入几针蒸馏水作清洗试验（每针进水量可在10~20微升左右）。在用水蒸气清洗之后，如有效果，可认为色谱柱有杂质污染；如水蒸气清洗无效果，须考虑更换新的色谱柱了。
（4）柱后气路试漏。色谱柱到热导检测器之间的管路，包括热导检测器本身的气路不应有泄漏。如该处有泄漏，空气中的氧气将会从泄漏处渗到气路中去，影响基线稳定性，严重的会腐蚀钨丝，使之受到{yj}性损伤。柱后试漏的方法十分简单，只要堵住热导池出口，观察相应气路的流量计转子是否降到零即可。
（5）更换过滤、净化器。色谱仪载气气路上的过滤、净化器在使用一段时期之后要活化或更换。在载气气源不干净时更应及时换新。在过滤、净化器换新之后再观察基线稳定性的变化情况。如基线明显变好说明载气纯度不够，或者是过滤、净化器失效。
（6）载气不纯：尽管纯度不高的气源经过一个良好的过滤、净化器之后，可以作为一个杂质含量少的高一级气源而使用。但是这样会影响过滤、净化器的使用期限，而且气源所含杂质愈多，过滤、净化器可使用的期限愈短。因此，彻底的办法还是选用纯度高的载气气源并附加上有效的过滤、净化器。这样可保证基线尽可能的稳定，而其正常应用期限可达一年之久。
（7）清洗气路管路玷污。清洗气路管路的玷污时可先进行蒸馏水或乙醇的注样清洗。方法是使整个系统升温到150℃以上，再在进样器多次用注射器注入10~20微升的蒸馏水或乙醇，待相应的峰出完后，观察基线的稳定性。如基线明显变好，可认为管路仅有轻微的玷污，仍可继续使用；如基线稳定性无变化或变化不大，则应考虑对管路的彻底清洗。在气路中进样口、柱子到热导池间的连接管以及热导池池腔是很容易被污染的，因此在清洗时要重点处理。
（8）空气渗入检测器。柱后气路的微小泄漏是造成空气中氧气渗入到热导检测器中去的根本原因。这大部分发生在连接管接头和钨丝元件的安装处，对于该部分漏气的修复方法参见前述气路泄漏的检查与排除。

1 　热导时基线出现有规律圆滑波浪形摆动,波动周期约为0.5min
1.1 　检修方法
1 增大流量以减少波动周期。
2 用手堵住气路出口,转子慢慢降到零。
3 对柱室与检测室温控精度进行检查,都无相应波动。
4 更换稳压阀后现象仍然如故。
5 将检测室温度由180 ℃降到150 ℃后,波动xx消失。
原因分析:检测室处有少量冷凝物挥发,致使基线产生波动。其过程是冷凝物挥发形成基流。而基流又与气路流量相关。当流量大时挥发多,基流大,反之基流小。通常流量是有缓慢波动的,约为1%一下。当气路清洁无污染时,此变化对基线响应影响甚微。而当气路不干净时却能引起较大的波动。当温度降低时,冷凝物挥发量下降。即使流量有波动对基线也无可观察影响。
2 　在热导调零处基线不稳、噪声表现为无规则跳动
2.1 　维修方法
1 衰减增大时,噪声峰峰值随之降低。
2 预热仪器2小时后基线正常。
原因分析:仪器长期不用,器壁有吸附。预热时释放出来,影响基线稳定性。待仪器充分预热后,基线达到正常。
3 　不出峰与灵敏度太低
检修方法：进行操作条件重复性检查。应核实操作条件是不是与原来已知的条件相接近。这里包括各气路的流量值、柱温及检测器温度; 输出衰减档的位置;桥流的大小;电源是否接通。如果发现操作条件有异常,应努力使操作值与原给定值接近,并及时找出影响操作值复原的一些不利因素。
原因分析：此时应怀疑的因素只有两个,一是热丝位置连线有误,另一个就是热丝表面严重污染。对于前者应着重了解是否重接过热导池引线。对热导池连线来说,除了四个热丝要构成一个桥流之外,还必须注意热导桥路的对臂热丝元件应当处于同一气路当中。如果桥路接线是弄反了将会造成热导灵敏度很小甚至不出峰的现象。在此情况下往往还有双向峰产生。对于热丝表面严重污染来说,应首先尝试清洗热导池,无效时再考虑取下热丝清洗及彻底更换。

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