热导检测器

热导检测器(TCD)是利用被测组分与载气的热导率不同而产生不同响应的浓度型检测器，又称为热丝检测器(hot－wire detector，HWD)或热导计、卡他计(catherometer)，属于物理常数检测方法。

其基本原理是基于载气与样品的导热系数的差异，通过惠斯登电桥进行检测。如图5－5所示，将4支热丝组成一个惠斯登电桥，A和C室通入纯载气，B和D室通入含有样品的载气，由于A－C室与B－D室的电阻变化造成惠斯登电桥的不平衡，从而形成输出电压(或电流)，电压(或电流)的大小与样品的浓度呈正比。常用的热丝包括钨丝、铂丝、铼丝等，再由热丝组成电桥。

图5－5　热导检测器中桥式电路示意图

基于上述原理，热导检测器通常由热导池和检测电路组成，如图5－6所示，载气通过参考池腔、进样器、色谱柱，从测量池腔排出，R1、R2为固定电阻，R3、R4分别为测量臂和参考臂热丝。调节载气流速、桥电流及TCD温度一定时，从电源E流出的电流在A处分成i1、i2两路，于B点汇合而后回到电源。此时，两个热丝均处于被加热状态，维持一定的热丝温度Tf和池体温度Tw，一般要求Tf与Tw相差100℃以上，以保证热丝向池壁传到热量。当只有载气通过测量臂和参考臂时，由于两者气体组成相同，从热丝向池壁传到的热量相等，因此热丝温度保持恒定，热丝的阻值与温度关系如下:R1·R3=R2·R4。

此时，M、N两点电位相等，电位差为零，无信号输出。当样品从2处引入后，经过色谱柱分离后进入测定臂时，由于此时气体为载气与组分的混合物，其热导系数发生变化，从热丝向池壁传导的热量也不同，从而导致两臂热丝温度不同，两臂热丝阻值不同，电桥平衡破坏，M、N两点形成电位差，产生输出信号。

图5－6　TCD工作原理示意图

1—参考池腔;2—进样池;3—色谱柱;4—测量池腔

热导检测器发展较早，且结构简单，定量准确，应用广泛，其最大的优势在于通用性。除载气本身外，TCD对所有物质，无论是单质、无机物、有机物均有响应。尤其以H2或He气作载气时，其他各类化合物的热导系数均小于上述两种气体，因此可得到较好的响应。此外，TCD还属于非破坏性检测器。但TCD与其他检测器相比灵敏度较低。