火焰光度检测器(FPD)是一种灵敏度高和选择性高的高效气相色谱仪检测器,对P的响应为线性,对S的响应为非线性。以前一直将FPD作为含S 和P化合物的推荐检测器,后来由于NPD对P检测的灵敏度高于FPD,而且更可靠。因此,FPD现在多只作为含S化合物的推荐检测器。
一、结构:
FPD由氢火焰部分和光度部分构成,氢火焰部分包括火焰喷嘴、遮光槽和点火器等,光度部分包括石英窗、滤光片和光电信增管等。含S和P化合物由载气携带,先与空气或纯氧气混合后由检测器下部进入喷嘴,在喷嘴周围有四个小孔,供给过量的燃气H2,点燃后产生光亮、稳定的富氢火焰。喷嘴上面的遮光槽可将火焰本身和烃类物质发出的光挡去,使火焰更稳定,减少噪声。S和P燃烧产生的特征光通过石英窗口和滤光片(S用394nm滤光片,P用526nm滤光片),然后经光电倍增管转换成电信号。
二、工作原理:
FPD主要利用以下三个条件达到检测目的:
1、富氢火焰:检测器中有富氢火焰存在,为含硫、磷化合物提供了燃烧和激发的基本条件。
2、特征波长:样品在富氢火焰中燃烧时,含硫、磷化合物能发射出其特有波长的特征光。
3、光电转换:检测器设有滤光片和光电倍增管,通过滤光片选择后光电倍增管把光转换成电信号。
含S和P化合物在富氢火焰中燃烧时,S和P被激发而发射出特征波长的光谱。当含S化合物燃烧时,形成激发态的S2﹡分子,此分子回到基态时发射出波长为350~480nm的光,其中394nm为含S化合物的特征波长。当含P化合物燃烧时,形成激发态的HPO﹡分子,此分子回到基态时发射出波长为480~600nm的光,其中526nm为含P化合物的特征波长。这两种特征光的光强度与被测组分的含量均成正比。特征光透过特征光滤光片投射在光电倍增管上,光电倍增管将光信号转换成电信号,经微电流放大器放大并记录,得到相应的色谱图。
三、类型:
1、按火焰发光系统的结构可分:
(1)单火焰型FPD。
(2)双火焰型FPD。
(3)脉冲火焰型FPD。
2、按光信号通道的数量可分:
(1)单通道FPD。
(2)多通道FPD。
四、特点:
1、灵敏度高。
2、选择性高。
3、对硫为非线性响应。
五、检测条件:
影响FPD响应值的主要因素有气体流量、载气种类、检测器温度和样品浓度等。含S和P化合物的检测条件比较接近,含S化合物的检测条件更为苛刻,操作时更应慎重。当使用毛细管柱时,使FPD与之适应,也是检测条件中必须考虑的问题。
1、载气种类:
实验表明,FPD的载气较好用H2,其次是He,较好不用N2。因为H2作载气时在相当大的范围内,响应值随流量的增加而增大;用N2作载气时,FPD对S的响应值随流量的增加而减小。
2、气体流量:
通常FPD中用三种气体:空气、H2和载气。O2/H2比是影响响应值较关键的参数,它决定了火焰的性质和温度,影响灵敏度。O2/H2比应视具体情况做实验来确定。
(1)富氢火焰:
FPD必须是富氢火焰,氧气与H2流量之比在0.2~0.5,灵敏度高。
(2)测磷流量:
H2流量为160~180mL/min,空气流量为150~200mL/min,氮气流量为40~80mL/min。
(3)测硫流量:
N2流量为90~100mL/min时,灵敏度较高。
检测室温度过高,测硫时灵敏度下降。
各种气体的实用流量还与仪器型号、样品种类、分析要求和其它操作条件有关,应根据具体情况确定其流量。
3、检测器温度:
检测器温度对S和P的响应值有不同的影响,S的响应值随检测器温度升高而减小,P的响应值基本上不随检测器温度改变而改变。实际工作中,检测器的使用温度应大于100℃,防止H2燃烧生成的水蒸汽冷凝在检测器中而增大噪声。
4、样品浓度的适用范围:
在一定的浓度范围内,样品浓度对P的检测无影响,成线性;而对S 的检测却密切相关,成非线性。当被测样品中同时含S和P时,检测会互相干扰。通常P的响应干扰不大,而S的响应对P的响应干扰较大。因此,使用FPD检测S和P时,应选用不同的滤光片和不同的火焰温度来消除彼此的干扰。