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熱導(dǎo)檢測器的工作原理及結(jié)構(gòu)

更新時間:2016-12-02      點擊次數(shù):15989

      氣體分析的熱導(dǎo)裝置是在1915年由莎士比亞提出的,當(dāng)時把它收做卡它計主要用來確定氣體的純度。到了1946年克拉埃森把它引進到氣相色譜儀中。由于它結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,靈敏度雖不高,但對無機氣體和各種有機物都有響應(yīng),以樣品無破壞性,線性范圍又較寬,制作與維修也方便,因此,熱導(dǎo)檢測器很快發(fā)展成為氣相色譜儀中zui通用的檢測裝置。

1.熱導(dǎo)池的工作原理

       一個被氣體包圍的發(fā)熱導(dǎo)體散失的熱量和它周圍的氣體導(dǎo)熱性能有關(guān)。而不同的氣體其導(dǎo)熱性能也不盡相同。熱導(dǎo)檢測器正是利用這個原理工作的。常用的是熱絲式的敏感元件,熱絲絕緣地安裝在金屬的管體池腔中,池腔的兩端既是氣體入口又是其出口。熱絲被一恒定電源加熱,這就實現(xiàn)了氣路系統(tǒng)和電路氣路的交叉。

      工作時,載氣從熱絲周圍流過并帶走熱量,元件本身因通有穩(wěn)定的直流電流而發(fā)熱,當(dāng)發(fā)出的熱量等于帶走的熱量,熱絲因其有恒定的溫度和阻值而處于熱平衡狀態(tài)。當(dāng)載氣中含有被色譜柱分離開的被測組分時,由于不同的氣體具有不同的熱導(dǎo)系數(shù),故該組分流過熱絲時會改變熱絲的散熱條件而使它的溫度發(fā)生變化,繼而導(dǎo)致熱絲本身電阻阻值相應(yīng)的變化。如果把熱絲元件連接在惠斯登電橋線路中,那么這個阻值的變化就會改變橋路平衡狀態(tài)從而輸出一個電壓信號。這樣就實現(xiàn)了把載氣中某物質(zhì)組分濃度的變化轉(zhuǎn)變成一個電信號的變化。綜上所述,熱導(dǎo)池的工作原理可簡單地概括為下面一系列過程:

      載氣中樣品濃度的變化載氣的熱導(dǎo)系數(shù)變化熱絲散熱量變化熱絲溫度變化熱絲阻值變化橋路不平衡輸出信號記錄

       由此可見,利用熱導(dǎo)池來檢測不同的氣體物質(zhì)時zui重要的依據(jù)就是物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)。

2.熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)

      熱導(dǎo)檢測器英文縮寫為TCD,該檢測器是由熱導(dǎo)池以及電氣線路所組成。熱導(dǎo)池本身又由熱絲熱敏元件和金屬池體構(gòu)成。

      熱絲是熱敏元件的一類,是構(gòu)成熱導(dǎo)檢測器的關(guān)鍵元件。對于一個熱導(dǎo)池檢測器要求熱絲具有高的電阻值和高的電阻溫度系數(shù),機械強度大,化學(xué)穩(wěn)定性強,熱絲是由金屬絲構(gòu)成。

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