氫火焰離子化檢測(cè)器（Flame Ionization Detector，FID）是目前應(yīng)用最為廣泛的氣相色譜檢測(cè)器之一，屬于質(zhì)量型、通用型和破壞型檢測(cè)器之一。FID具有高的靈敏度（10^-12~10^-13g/s）和寬的線性范圍（可以達(dá)到10⁷），響應(yīng)值對(duì)載氣波動(dòng)不敏感，死體積小，響應(yīng)速度快，對(duì)能在火焰中燃燒電離的化合物都有影響且同系物響應(yīng)接近，因此，在食品安全、環(huán)境檢測(cè)、職業(yè)衛(wèi)生、原料藥和溶劑殘留測(cè)定等方面具有得到廣泛的應(yīng)用。

氫火焰離子化檢測(cè)器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)

對(duì)于FID檢測(cè)器而言，其工作原理是：空氣（助燃?xì)猓┖蜌錃猓ㄈ細(xì)猓┰趪娮欤▏娋祝┨幮纬筛谎跣曰鹧?，將載氣中的分析組分燃燒。組分燃燒會(huì)形成碳正離子，被收集極收集形成電流。電流經(jīng)過(guò)微電流放大器放大后，轉(zhuǎn)化為色譜數(shù)據(jù)處理信號(hào)，完成對(duì)樣品的分析。

為了避免氫火焰離子化檢測(cè)器燃燒過(guò)程中內(nèi)部積水，導(dǎo)致點(diǎn)火困難、火焰熄滅和短路等問(wèn)題，均會(huì)為氫火焰離子化檢測(cè)器設(shè)置加熱底座；常見(jiàn)的溫度設(shè)置為（150~300）℃。

為了使氫火焰離子化檢測(cè)器可以燃燒化合物組分且具有較高的靈敏度，除了為氫火焰離子化檢測(cè)器提供空氣（助燃?xì)猓┖蜌錃猓ㄈ細(xì)猓┲?，一般還會(huì)額外提供一路尾吹氣（氮?dú)猓豢諝猓ㄖ細(xì)猓?、氫氣（燃?xì)猓┖臀泊禋猓ǖ獨(dú)猓┑谋壤话銥?span lang="EN-US">10:1:1，常見(jiàn)的空氣流量為（300 -400）mL/min，也有一些廠家的空氣流量在（150 -200）mL/min之間?？諝猓ㄖ?xì)猓┮话銖臋z測(cè)器噴嘴外圍輸入，氫氣（燃?xì)猓┖臀泊禋猓ǖ獨(dú)猓┛梢詥为?dú)，或者預(yù)先混合后從噴嘴中輸入。尾吹氣（氮?dú)猓┚哂邢♂尰鹧?，提高檢測(cè)器靈敏度的作用；如果使用毛細(xì)管色譜柱進(jìn)行分析，也可以消除待測(cè)組分從色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)因體積膨脹造成的譜帶展寬等問(wèn)題，提高柱效。

為了使氫火焰離子化檢測(cè)器具有合適的靈敏度，檢測(cè)器噴嘴（噴咀）需要有合適的內(nèi)徑，一般而言，噴嘴（噴咀）越小，檢測(cè)器靈敏度越高，但是過(guò)細(xì)的內(nèi)徑，檢測(cè)器燃燒積碳后容易堵塞，同時(shí)線性范圍變窄。常見(jiàn)的使用填充柱的噴嘴（噴咀）內(nèi)徑為0.5mm，使用毛細(xì)柱的噴嘴（噴咀）內(nèi)徑為0.25mm；噴嘴（噴咀）材質(zhì)一般為金屬、陶瓷和石英等。

為了提高氫火焰離子化檢測(cè)器電流收集效率，一般會(huì)在噴嘴（噴咀）和收集筒之間施加電壓形成電場(chǎng)，常見(jiàn)的電壓范圍為（150-350）V，常見(jiàn)的做法是將極化電壓施加于噴嘴（噴咀）頂部的金屬頭，噴嘴（噴咀）下部則使用陶瓷、石英玻璃等使金屬頭與檢測(cè)器殼體絕緣。也有一些特殊的檢測(cè)器將極化電壓加于收集筒，全金屬的噴嘴（噴咀）接地。

為了提高氫火焰離子化檢測(cè)器的工作效率和自動(dòng)化，一般還在在檢測(cè)器出口處設(shè)置自動(dòng)點(diǎn)火裝置。常見(jiàn)的是使用鎳鉻絲作為點(diǎn)火線圈，使用（3-5）V的交流電源，點(diǎn)火時(shí)通電，點(diǎn)火絲發(fā)紅即可成功引燃?xì)錃馀c空氣在噴嘴的燃燒；同時(shí)，為了便于點(diǎn)火，一些使用了電子流量控制裝置的氣相色譜儀，在點(diǎn)火過(guò)程中會(huì)自動(dòng)加大氫氣流量和減小空氣流量。

因此，根據(jù)上述氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）的工作原理，對(duì)于設(shè)計(jì)成熟的檢測(cè)器，其正常工作的條件主要包括以下幾點(diǎn)：（1）檢測(cè)器結(jié)構(gòu)完整、參數(shù)設(shè)置正常；（2）氮?dú)猓ㄎ泊禋猓⒖諝夂蜌錃獾牧髁?；?span lang="EN-US">3）噴嘴（噴咀）的安裝和使用；（4）用以在噴嘴（噴咀）和收集極之間形成電場(chǎng)來(lái)收集碳正離子形成電流，而通過(guò)極化極加在噴嘴（噴咀）上的極化電壓；（5）用以連接收集筒和信號(hào)放大電路的收集極和信號(hào)線；（6）信號(hào)放大電路。

氫火焰離子化檢測(cè)器的應(yīng)用

氫火焰離子化檢測(cè)器的引用非常廣泛，在白酒分析、石油化工、環(huán)境檢測(cè)、職業(yè)衛(wèi)生、食品安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如依據(jù)《GB-T 5750.8-2023 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 第8部分：有機(jī)物指標(biāo)》測(cè)定生活飲用水中11種揮發(fā)性有機(jī)物。

氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）的響應(yīng)

幾乎所有的有機(jī)化合物在氫火焰離子化檢測(cè)器上都有響應(yīng)，一些物質(zhì)在氫火焰離子化檢測(cè)器上無(wú)輸出信號(hào)，主要為永久氣體、水，一氧化碳，二氧化碳，氮氧化合物和硫化氫等無(wú)機(jī)物。

對(duì)于理論中在氫火焰離子化檢測(cè)器上無(wú)輸出信號(hào)的物質(zhì)，實(shí)際情況各有差異。對(duì)于一氧化碳和二氧化碳，大濃度通過(guò)熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD）進(jìn)行檢測(cè)，低濃度則需要通過(guò)轉(zhuǎn)化爐，在氫氣作用下將其轉(zhuǎn)化為甲烷，使用氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)于氧氣和水，進(jìn)樣后會(huì)有基線擾動(dòng)，也可以認(rèn)為是色譜峰；一般認(rèn)為氧氣進(jìn)樣出峰，相當(dāng)于是氧氣通過(guò)氫火焰離子化檢測(cè)器，改變了瞬間的氫空比，造成了靈敏度波動(dòng)；水進(jìn)樣出峰，相當(dāng)于是水通過(guò)氫火焰離子化檢測(cè)器時(shí)大量吸熱，對(duì)火焰造成了擾動(dòng)；最常見(jiàn)的例子是測(cè)定非甲烷總烴時(shí)，使用總烴柱測(cè)定除烴空氣中的氧峰。

另外，在相關(guān)文獻(xiàn)中_{（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司人事部. 化工分析技師培訓(xùn)教程·基礎(chǔ)知識(shí)分冊(cè)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社,2012: 156.）}，有論述氫火焰離子化檢測(cè)器對(duì)四氯化碳、二硫化碳無(wú)響應(yīng)，實(shí)際中會(huì)有不小的響應(yīng)。如《GBZ-T 300.73—2017 工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定 第73部分：氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳》中使用氫火焰離子化檢測(cè)器測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中氣態(tài)和蒸氣態(tài)的四氯化碳。

來(lái)源：VX氣相色譜分析