小代君說(shuō)
“ 引言 ”
氫火焰離子化檢測(cè)器(簡(jiǎn)稱(chēng)FID)是一個(gè)質(zhì)量型檢測(cè)器，它具有靈敏度高、檢測(cè)限小、線性范圍廣等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于各大領(lǐng)域，成為分析多組分混合物最為有效的手段之一，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，條件設(shè)置多，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種故障，影響正常的檢測(cè)分析結(jié)果，因此，如何迅速、準(zhǔn)確地判斷故障原因并及時(shí)予以排除，是儀器維護(hù)人員經(jīng)常面臨和較難處理的問(wèn)題。
FID檢測(cè)器在氣相色譜中應(yīng)用廣泛優(yōu)點(diǎn)突出，但在日常使用中時(shí)常出現(xiàn)不出峰、信號(hào)小、基線噪聲大等故障現(xiàn)象，故障分析與排除都較為棘手，以下是本人對(duì)該檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)故障及故障排除方法進(jìn)行簡(jiǎn)單分析與故障處理的論述。
……
1、FID的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)
氫火焰離子化檢測(cè)器(簡(jiǎn)稱(chēng)FID檢測(cè)器)對(duì)大多數(shù)有機(jī)化合物有很高的靈敏度，一般較熱導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度高出3個(gè)數(shù)量級(jí)，能檢測(cè)出10-9 級(jí)的痕量有機(jī)物質(zhì)，適于痕量有機(jī)物的分析，F(xiàn)ID結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖1）。
它主要由檢測(cè)器筒體、噴咀、加熱器、收集極、極化極、氣體供應(yīng)等部分組成，極化極與收集極是檢測(cè)器的關(guān)鍵部件。
1.2 工作原理
樣品和載氣經(jīng)過(guò)柱子后進(jìn)入FID的氫氣－空氣火焰中發(fā)生電離產(chǎn)生離子，極化電壓把這些離子吸引到火焰附近的收集極上，產(chǎn)生的電流與燃燒的樣品量成正比。
微弱的離子電流經(jīng)高電阻（108～1011 Ω）變換成電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，由終端信號(hào)采集即得出色譜流出曲線。在正常點(diǎn)火的情況下FID信號(hào)大小受離子化效應(yīng)和收集效應(yīng)的影響。其中離子化效應(yīng)的影響因素有樣品性質(zhì)（不同的物質(zhì)校正因子不同）和火焰溫度（受幾種氣體的流量比影響）；收集效應(yīng)的影響因素有極化電壓和噴嘴、極化極、收集極的相對(duì)位置。因此對(duì)同一樣品要獲得高靈敏度必須選擇最佳氫氣、載氣、空氣的流量比；最佳的噴嘴、極化極、收集極的相對(duì)位置與適當(dāng)?shù)臉O化電壓。氫氣、載氣、空氣的流量可通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索最佳條件，一般理論比為30∶30∶300。
2、FID常見(jiàn)故障分析及故障處理
2.1 進(jìn)樣后色譜不出峰故障原因的分析及故障排除方法
2.1.1 未點(diǎn)著火
前面我們提到FID工作的前提必須是在氫火焰的作用下才能離子化，假如不著火色譜進(jìn)樣后是不會(huì)出峰的。對(duì)于色譜是否點(diǎn)著火檢查方法是，首先用一冷的光亮的鐵板或鏡子置于檢測(cè)器的放空口上方，若有細(xì)小水珠生成，則證明火已點(diǎn)著；反之證明火未點(diǎn)著。此時(shí)，需檢查氫氣、氮?dú)狻⒖諝獾拿芊馇闆r是否完好，是否有漏氣現(xiàn)象。其次用電子或皂沫流量計(jì)測(cè)量流速是否正常，氫氣、空氣的比例是否合適，開(kāi)機(jī)點(diǎn)火時(shí)可適當(dāng)增大氫氣的流速，減小載氣與空氣的流速，待點(diǎn)著火后再將各流速調(diào)至最佳流速。
2.1.2 信號(hào)輸出中斷
信號(hào)線是輸送檢測(cè)信號(hào)的通道，假如信號(hào)線斷開(kāi)或短路，那么信號(hào)就無(wú)法從色譜送至工作站，也就無(wú)法顯示色譜峰。故此我們首先要檢查從色譜儀到工作站的信號(hào)線連接情況，觀察有無(wú)接觸不良或斷開(kāi)的情況。另外還可以在進(jìn)樣后用萬(wàn)用表測(cè)量色譜信號(hào)輸出，觀察有無(wú)信號(hào)輸出，若無(wú)信號(hào)輸出則證明此故障由色譜儀引起，需對(duì)色譜信號(hào)放大部分及離子頭信號(hào)輸出線進(jìn)一步檢查。“順藤摸瓜”找到故障點(diǎn)，將其處理。
2.1.3 收集極絕緣不好
若收集極絕緣不好就會(huì)造成收集極收集的電子流短路，無(wú)檢測(cè)信號(hào)送至放大器中，也無(wú)色譜峰形成。檢測(cè)的方法是，測(cè)量收集極與儀器外殼的電阻，電阻應(yīng)大于1kΩ。反之就必須要對(duì)收集極絕緣部分進(jìn)行清洗處理。
2.1.4 其它方面的原因
主要包括進(jìn)樣墊損壞、色譜柱斷裂（毛細(xì)管柱比較常見(jiàn)）、微量進(jìn)樣器損壞等。對(duì)于此類(lèi)故障不在本文中分析，它不屬FID檢測(cè)器故障，但也是色譜不出峰的原因。
2.2 基線噪聲波動(dòng)大
2.2.1 電器方面的原因
基線噪聲波動(dòng)大是多方面原因造成的，首先我們要判斷噪聲來(lái)自于哪里，是來(lái)自于離子頭還是其它部分造成的。檢查方法是將檢測(cè)器信號(hào)線斷開(kāi)，在色譜采集狀態(tài)下觀察基線運(yùn)行情況，如果基線波動(dòng)消失或明顯變小，說(shuō)明故障來(lái)自于FID檢測(cè)器，我們可以對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行清洗，更換部件等方法去排除故障。如果基線波動(dòng)仍很大則可判斷該故障是信號(hào)放大部分或其他電路方面的原因（如電源濾波不好、線路板及各插件是否松動(dòng)或儀器接地不良等），檢查儀器接地是否良好方法是用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)x器接地電阻應(yīng)小于5 Ω。
2.2.2 測(cè)量系統(tǒng)污染
斷開(kāi)信號(hào)線后，在采集狀態(tài)下檢查基線運(yùn)行的情況，如果基線運(yùn)行正常則證明測(cè)量系統(tǒng)污染。需要檢查色譜柱是否失效（需活化處理）、柱進(jìn)口是否污染（更換玻璃絲、玻璃襯管等）、檢測(cè)器污染，主要是離子頭的污染，因?yàn)榇颂幐邷貢?huì)有雜質(zhì)碳結(jié)，需要小心拆下檢測(cè)器用中性溶劑清洗。
2.3 空氣峰掩蓋組分峰
分析微量組分時(shí)，如分析液態(tài)氧氣中總烴含量時(shí)，氧信號(hào)峰保留時(shí)間最小，隨后是甲烷、乙烷、乙烯等，如果調(diào)整不好會(huì)出現(xiàn)氧氣覆蓋甲烷或?qū)⒀鯕夥逭`判為甲烷峰。排除辦法是逐漸降低氫氣流速，依次進(jìn)樣可觀察到氧氣峰逐漸降低，調(diào)節(jié)至滿(mǎn)意為止。
3、FID檢測(cè)器污染的防止
我們?cè)谇逑磁c檢修檢測(cè)器時(shí)經(jīng)常看到檢測(cè)器噴嘴和收集極內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沉積物,從而堵塞噴嘴、污染收集極與檢測(cè)器,特別是收集極內(nèi)沉積的白色粉末壯物質(zhì)，均為硅酮型固定相流失經(jīng)FID中燃燒后生成的二氧化硅所致。沉積物通常會(huì)降低靈敏度并引起色譜噪聲和尖峰信號(hào)，甚至影響檢測(cè)器點(diǎn)火，為防止二氧化硅在檢測(cè)器中積聚要注意以下幾點(diǎn)：
（1） 色譜柱在連接檢測(cè)器使用前應(yīng)充分老化；
（2）最好應(yīng)用純度較高（如色譜級(jí)純）的固定相OV-101；少用純度差的D-200；
（3） 在滿(mǎn)足分析對(duì)FID靈敏度要求的情況下，盡量選擇大一些的空氣流量，以便把各種燃燒物排出FID。在確認(rèn)可能是FID污染引起某種脈沖尖峰干擾噪聲后。
4、FID檢測(cè)器清除積垢方法
（1） 注射若干微升氟里昂，燃燒形成氟化氫，氟化氫和二氧化硅反應(yīng)后形成可揮發(fā)性物質(zhì)；
（2） 拆下檢測(cè)器的有關(guān)部分如：收集極，噴嘴，殼體，絕緣體等。在超聲波浴中清洗。
綜上所述，F(xiàn)ID在氣相色譜儀作為一種高精密的檢測(cè)器，影響基線與圖譜的異常因素有許多，要準(zhǔn)確判斷出異常現(xiàn)象的所在，就必須完全了解FID檢測(cè)器的各組成部分及工作原理，面對(duì)不同的故障現(xiàn)象，既要考慮到局部又要考慮到整體，有“果”必有“因”，逐步排除產(chǎn)生故障的“因”，才能故障把范圍縮小，迅速排除故障。
參考文獻(xiàn)：
穆華榮 主編 《分析儀器維護(hù)》第二版
陳 紅主編 《常用分析儀器使用與維護(hù)》
