熱導檢測器的工作原理及結構

      氣體分析的熱導裝置是在1915年由莎士比亞提出的，當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。由于它結構簡單，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，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.熱導池的工作原理

       一個被氣體包圍的發(fā)熱導體散失的熱量和它周圍的氣體導熱性能有關。而不同的氣體其導熱性能也不盡相同。熱導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，繼而導致熱絲本身電阻阻值相應的變化。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)了把載氣中某物質組分濃度的變化轉變成一個電信號的變化。綜上所述，熱導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，利用熱導池來檢測不同的氣體物質時zui重要的依據(jù)就是物質具有不同的熱導系數(shù)。

2.熱導池的結構

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

      熱絲是熱敏元件的一類，是構成熱導檢測器的關鍵元件。對于一個熱導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，化學穩(wěn)定性強，熱絲是由金屬絲構成。