1 熱敏元件
熱敏元件是TCD的感應(yīng)元件,其阻值隨溫度變化而改變,它們可以是熱敏電阻或熱絲。
�。�1)熱敏電阻 熱敏電阻由錳、鎳、鈷等氧化物半導(dǎo)體制成直徑約為 0.1~1.0mm的小珠,密封在玻殼內(nèi)。
熱敏電阻有三個(gè)優(yōu)點(diǎn):①熱敏電阻阻值大(5~50kΩ),溫度系數(shù)亦大,故靈敏度相當(dāng)高。可直接作μg/g級(jí)的痕量分析;②熱敏電阻體積小,可作成0.25mm直徑的小球,這樣池腔可小至50μL;③熱敏電阻對(duì)載氣流的波動(dòng)不敏感,它耐腐蝕性和抗氧化。
熱敏電阻也有三個(gè)缺點(diǎn):①熱敏電阻#$%的響應(yīng)值隨溫度的增加而快速下降,因此,通常熱敏電阻要在120℃以下使用。使用范圍受到極大的限制;②與熱絲相比,熱敏電阻的溫度系數(shù)大,表現(xiàn)為其響應(yīng)值對(duì)于溫度的變化十分敏感。例如在60℃時(shí),池溫改變1℃,熱敏電阻和熱絲的基線漂移分別為10.4mV和5.0mV,前者比后者大一倍多,因此,熱敏電阻的穩(wěn)定性差,特別是在程升操作時(shí),尤為突出;③熱敏電阻對(duì)還原條件十分敏感,故不能用氫氣作載氣。
目前,只有下二情況可用熱敏電阻作熱敏元件;一是低溫痕量分析;二是需小池體積配毛細(xì)管柱。其他情況很少用熱敏電阻,而多用熱絲。而且,近年熱敏電阻可作成小池體積的優(yōu)勢(shì)也在逐漸下降。
(2)熱絲 一個(gè)性能優(yōu)異的TCD,對(duì)熱絲的要求主要考慮四點(diǎn):①電阻率高,以便可在相同長(zhǎng)度內(nèi)得到高阻值;②電阻溫度系數(shù)大,以便通橋流加熱后得到高阻值;③強(qiáng)度好;④耐氧化或腐蝕。①、②是為了獲得高靈敏度,同時(shí)絲體積小,可縮小池體積,制作微TCD。③、④是為了獲得高穩(wěn)定性。
2. 池體
池體是一個(gè)內(nèi)部加工成池腔和孔道的金屬體。池材料早期多用銅,因它的熱傳導(dǎo)性能好,但它防腐性能差。故近年已為不銹鋼形式示意圖所取代。通常將內(nèi)部池腔和孔道的總體積稱池體積。早期TCD的池體積多為 500-800μL,后減小至100-500μL,仍稱通常TCD。它適用于填充柱。近年發(fā)展了微TCD,其池體積均在100μL以下,有的達(dá)3.5μL,它適用于毛細(xì)管柱。
�。�1)通常TCD池 通常TCD池按載氣對(duì)熱絲的流動(dòng)方式(見(jiàn)圖3-2-4)可分直通式(a)、擴(kuò)散式(b)和半擴(kuò)散式(c),三種流型性能比較見(jiàn)表: