实验室常用仪器及对应的气体

2023-03-15 11:13:41



气相色谱(GC)

气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小差异,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反复多次的分配,使原来只有微小的性质差异产生很大的效果,而使不同组分得到分离并按顺序离开色谱柱进入检测器,在记录器上描绘出各组份的色谱峰。


氢火焰离子检测器(FID)

利用氢火焰作为电离源,当待测气体通过离子室时,在能源的作用下分子直接或间接被离子化,并且在电场内定向运动形成电流,利用电子放大系统测定离子流的强度,即可得到被测物质变化信号。


载气

工作气

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气、氦气

氢气 & 空气

所有有机化合物

% - ppb

水、氧、碳氢化合物


热导检测器(TCD)

热导检测器是基于不同的物质有不同的热导系数。在未进样时,两池孔的钨丝温度和阻值减小是相等的。在进样时,载气经参比池,而载气带着试样组分流经测量池,由于被组分与载气组成的混合气体的热导系数与载气的热导系数不同。因此测量池中的钨丝温度发生变化使两池孔中的两根钨丝阻值有了差异。通过电桥测出这个差异,从而测出被测组分含量。


载气

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气、氦气

所有有机物、无机物

% - 10ppm

水、氧、卤素


电子捕获检测器(ECD)

检测室内的放射源放出β射线(初级电子),与通过检测室的载气碰撞产生次级电子和正离子,在电场作用上,分别向与自己极性相反的电极运动,形成基流。当具有负电性的组分(即能捕获电子的组分)进入检测室后,捕获了检测室内的电子,变成负电荷的离子,由于电子被组分捕获,使得检测室基流减少,产生色谱峰信号。


载气

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气、氦气、氩甲烷混合气

卤素化合物和含硫、磷的化合物

% - ppb


气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)

通过气相色谱分离组分,然后使各组分离子化,再测量各组分的离子质量


载气

工作气

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气、氦气

氨气、氙气

所有化合物

% - ppb

水、氧、碳氢化合物


原子发射光谱(AES)

原子发射光谱是一种利用受激发气态原子或离子所发射的特征光谱来测定待测物质中元素组成和含量的方法。


电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)

电感耦合等离子体焰矩温度可达6000~8000K,当将试样由进样器引入雾化器,并被氩载气带入焰矩时,试样中组分被原子化、电离、激发,以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离时,发射不同波长的特征光谱,故根据特征光的波长可进行定性分析;元素的含量不同时,发射特征光的强弱也不同,据此可进行定量分析。


工作气

吹扫气

被测物质

分析范围

关键杂质

氩气

氮气

从锂到铀的元素

µg/L (ppb) - g/L

水、氧


电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)

在氩气等离子体中电离样品并激发离子 ,测量产生的离子的质量。


工作气

被测物质

分析范围

关键杂质

氩气

从锂到铀的元素

mg/L- ng/L(ppt) 

水、氧


X射线荧光光谱仪(XRF)

利用初级X射线光子或其他微观粒子激发待测样品中的原子,使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学形态研究。




工作气

被测物质

分析范围

关键杂质

氩甲烷混合气

从钠到铀的元素

% - ppb

水、氧、碳氢化合物


化学发光检测器(CLD)

在NO模式,当气样中的NO和O3(臭氧)反应生成NO2时,大约有10%的NO2处于激化状态(以NO2表示)。这些激态分子向基态过渡时,发射出波长590~2500nm的光量子hv,其强度与NO量成正比,利用光电倍增管将这一光能转变为电信号输出可推算出NO浓度。

在NOx模式,样气首先进入NOx转换装置,样气中的NOx包括NO和NO2,其中的NO2在此转换成NO,全部的NO经反应、检测,输出一个正比于NOx的直流电流,数字面板表显示NOx的浓度。


零气

工作气

标准气体

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气

氧气或空气

(用于产生臭氧)

氮中一氧化氮(NO in N2)

NO, NO2, NOx

0.1% - ppm

N2, NOx


紫外荧光光谱仪(UVF)

当紫外光射过待测气体时,气体中浓度很低的SO2分子受紫外光的激发成为激发态,分子在返回基态的过程中发射出荧光。在测量气室的上方,通过石英凸透镜收集荧光并使其穿过窄带干涉滤光片,被光电倍增管接收。电机的转动使两个滤光片交替透射荧光,在间隔很短的时间产生两个采样波段不同的荧光电信号,这两个信号通过信号处理系统的放大,运算,最后转换成二氧化硫的浓度显示出来。


零气

吹扫气

标准气体

被测物质

分析范围

关键杂质

氮气

氮气

氮中二氧化硫(SO2 in N2)

SO2

100 - 0.1 ppm

SO2


原子吸收光谱(AAS)

原子吸收光谱是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法。


火焰原子吸收光谱仪(AAS Flame)

在火焰中雾化样品并测量原子吸收光谱。

工作气

被测物质

分析范围

乙炔+一氧化二氮或空气

钠、钾、镁、钙等金属元素

g/L - mg/L(ppm)


石墨炉原子吸收光谱仪(AAS Furnace)

利用石墨材料制成管、杯等形状的原子化器,用电流加热原子化进行原子吸收分析。

工作气

被测物质

分析范围

氩气(保护石墨炉)

钠、钾、镁、钙等金属元素

g/L - µg/L (ppb)


红外光谱仪(IR)

待测组分的分子吸收红外光谱进行分析。

零气

吹扫气

被测物质

分析范围

氮气或空气

氮气或空气

会吸收红外线的分子

ppm - %