一、检测器的响应特性

气相色谱仪中使用检测器，用来检测色谱分析中样品组分含量的变化，主要分为以下两种类型：

1．浓度型检测器

此类检测器输出信号的大小取决于载气中组分的浓度，当载气的流量不同、组分的进样量一定时，色谱峰峰高在一定范围内仅有少许变化，色谱峰面积则随载气流量增大而减小，如图8-21所示，因此用峰高定量时，宜用此类检测器。此类检测器有热导检测器及电子俘获检测器等。

2．质量型检测器

此类检测器输出信号的大小取决于组分在单位时间内进入检测器的量，而与浓度关系不大。当载气的流量不同、组分进样量一定时，所得色谱峰面积(以浓度和载气流量为坐标)在一定范围内不变，而组分的色谱峰峰高随载气流量增大而增大，如图8-22所示，因此用峰面积定量时，宜用此类型检测器。此类型的检测器有氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。

图8-21浓度型检测器的特性

图8-22质量型检测器的特性

二、检测器的性能指标

检测器的性能指标是在色谱仪工作稳定的前提下进行讨论的，主要指噪声和漂移、灵敏度、敏感度、响应时间、线性范围等。

1．噪声和漂移

气相色谱仪中检测器性能的好坏，主要依据记录仪连续记录检测器电信号的变化，即通过色谱图来衡量。

通常把纯载气进入检测器时色谱图上记录的图线叫作“基线”(或叫底线)。基线走得平直说明仪器工作稳定。

由于载气流量的波动、恒温箱温度的波动、载气和固定相中杂质的影响、电路测量系统的稳定性等因素，往往造成色谱图中的基线在高灵敏度时很难走成一条直线，色谱分析中用“噪声”和“漂移”来表达检测器和色谱仪运行的稳定性，它们的含义如下。

(1)噪声(noise)：在没有样品进入检测器的情况下，仅由于检测仪器本身及其它操作条件(如柱内固定液流失，橡胶隔垫流失，载气、温度、电压的波动等因素)，使基线在短时间内发生起伏的信号，称为噪声，它是检测器的本底信号，以N表示，短期是指约1min内基线的随机变化。这是测量检测器最小可检测量的一个参数，此值越小越好，单位可用毫伏、安培或吸收单位。

(2)漂移(drift)：指基线在一定时间(约0.5h)对原点产生的偏离，用M表示。单位为mV/h。此值随色谱固定相流失或载气漏气而增大。

良好的检测器其噪声与漂移都应该很小，它们表明检测器的稳定状况。此二值受接收信号系统的稳定性，载气、辅助气的纯度和流速稳定性及色谱固定相流失等影响。若基线噪声大、漂移严重，就无法进行色谱分析了。

2．灵敏度(绝对响应值)

检测器的灵敏度是指一定量的组分通过检测器时所产生电信号(电压：mV，电流：A)的大小。通常把这种电信号称为响应值(或应答值)，可由色谱图的峰高或峰面积来计算。

灵敏度表示了响应值和组分含量之间的关系，通常用S表示，其数学式为

式中，R为响应值；Q为被测物量；S为灵敏度。

灵敏度的计算方法分述如下：

1．浓度型检测器

对浓度型检测器如热导池检测器，其灵敏度可表示为：

(1)液体样品常采用单位体积(mL)载气中含有单位质量(mg)的样品所产生的电信号(mV)来表示，单位是mV/(mg·mL)，计算方法为

式中S_g—对液体样品的灵敏度；

A_i—色谱峰的面积，cm²；

F_c—载气流速，mL/min;

u₂—记录仪的灵敏度(即记录仪指针每移动1 cm时所代表的电压)，mV/cm;

u₁—记录纸移动速度，cm/min;

m_i—液样用量，mg。

(2)气体样品采用单位体积(mL)载气中含有单位体积(mL)样品所产生的电信号(mV)来表示，单位是mV/(mL·mL)计算方法为

式中，S_v为对气体样品的灵敏度；V为气样用量，mL；其它符号同前。

S_g和S_v二者之间的换算关系如下：

式中M—样品的摩尔质量。

2．质量型检测器

对质量型检测器如氢火焰离子化检测器，其响应值与单位时间内进入检测器物质的质量成正比。其灵敏度采用每秒有1g物质通过检测器时所产生的电信号(mV)来表示，单位为mV/(g·s)，计算方法如下：

式中，S_t为样品的灵敏度；m_i为进样量，g；其它符号同前。

3.敏感度(或检测限)

检测器的敏感度，是指检测器恰好产生能够检测的电信号时，在单位体积或单位时间内引入检测器的组分的数量。

由于记录仪基线存在噪声，当给出的电信号小于2倍噪声时，不能确切辨别是噪声还是信号，只有当电信号大于2倍噪声时，才能确认是色谱峰的信号二因此敏感度规定为当检测器产生的电信号是噪声的2倍时，单位时间(单位体积)内进入检测器的组分的数量。其用M表示

式中M一敏感度；

I_i—噪声，mV;

S—检测器的灵敏度。

由于S值有3种表示法，M也对应有三种计算方法：

上式中M_g、M_v表示物质浓度，是指样品进入检测器时在载气中的浓度，不是进样时的样品浓度，mg/mL; M_t表示单位时间内进入检测器的样品质量，g/s。

检测器的灵敏度(S)虽然可表示检测器性能的好坏，但它不全面，因灵敏度愈高，仪器本身基线的噪声也愈大，对微量组分就无法检测出来，所以用敏感度(M)来评价检测器的敏感程度比较合适。M值愈小，则检测器愈敏感，也就愈有利于满足分析微量组分的要求。

4．响应时间(或称应答时间)

检测器应能迅速和真实地反映通过它的物质浓度(或量)的变化，即要求响应时间要短。

响应时间是指从进样开始，至到达记录仪最终指示(响应值)的90％处所需的时间。响应时间的长短和检测器的体积有关。检测器的体积愈小，特别是死体积愈小，其响应时间愈短。响应时间也和电子系统的滞后现象、记录仪机械装置满量程的扫描时间有关，但这两个因素所需的时间通常都小于或等于1s，可满足色谱操作的要求。

5．线性范围

线性范围指响应值(即检测器产生的电信号)随组分浓度变化曲线上直线部分所对应的组分浓度变化范围。

图8-23表示响应值R与组分浓度c关系的曲线，其线性范围指A、B两点间所对应组分浓度c₁～c₂间的范围。

图8-23线性范围

通常希望在一个很宽的浓度范围内，响应值与组分的浓度（或量）成正比。这样操作时重现性好，可获得准确的定量分析结果。

6．常用气相色谱检测器的性能比较

常用气相色谱检测器的性能比较如表8-35所示。

表8-35常用气相色谱检测器性能比较