概述

氢火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector, FID）是气相色谱（GC）中最常用的一种高灵敏度、高选择性的检测器。

它被誉为气相色谱的“万能检测器”，尤其对有机化合物的检测非常出色。

一、 工作原理

FID的工作原理基于有机化合物在氢火焰中燃烧时会发生电离，产生微量的离子和电子。这些带电粒子在电场作用下形成微

弱的离子流，通过测量这个离子流的强度来对被测组分进行定量分析。

其过程可以分解为以下几个步骤：

1. 燃烧与裂解：从色谱柱流出的载气（通常为N₂或He）携带被测有机组分（R-CH₃），与氢气混合后从喷嘴喷出，在空气中

    燃烧，形成氢火焰。有机化合物在高温火焰中发生裂解，生成碳自由基（·CH）。

2. 离子化反应：裂解产生的碳自由基进入火焰核心区域，与火焰中存在的激发态原子或分子（如O、OH等）发生反应，生成

    正离子（如CHO⁺）和电子（e⁻）。最主要的离子化反应被认为是： ·CH + O* → CHO⁺ + e⁻ （O* 代表激发态氧原子）

3. 离子收集：在火焰的上方和下方设有一对电极（收集极和极化极/喷嘴），施加一个恒定的直流电压（通常150-300V），

    形成静电场。正离子（CHO⁺）被带负电的收集极吸引，而电子e⁻被带正电的极化极吸引。

4. 电流测量：离子和电子的定向移动形成了微弱的离子流（约10⁻¹² ~ 10⁻⁶ A）。这个电流信号被输送到一个微电流放大器进

    行放大和测量。

5. 信号输出：放大后的电信号被色谱数据系统采集，最终生成我们看到的色谱峰。峰面积或峰高与进入检测器的有机碳原子

    数量成正比，这是FID进行定量分析的基础。

重要特性：

· 对碳氢化合物响应：FID的响应与化合物中可燃烧的碳原子数（即除羰基、羧基碳等之外）成正比。

· 对无机物无响应：它对永久性气体（如H₂, O₂, N₂, CO, CO₂, SO₂, H₂O, NH₃等）以及硅烷、卤素等没有响应或响应非常微弱。

二、 结构组成

FID的结构主要包括以下几个部分：

1. 喷嘴（Jet Tip）：通常由石英或不锈钢制成，是燃烧气体的出口。它也是电路中的极化极（正极）。

2. 点火装置（Igniter）：通常是一个电阻丝，通电加热至高温即可点燃氢火焰。

3. 空气扩散罩（Air Diffuser Shield）：使助燃气（空气）均匀稳定地供给火焰，并起到防止火焰熄火和保护火焰的作用。

4. 收集极（Collector Electrode）：位于喷嘴上方的金属圆筒（或圆环），连接微电流放大器的输入端，是电路中的负极。

    其位置和形状对检测灵敏度有重要影响。

5. 绝缘器（Insulator）：用于确保收集极和喷嘴之间良好绝缘，防止高压短路。

6. 外壳（Detector Body）：金属制成的加热块，保证检测器区域处于高温状态（通常高于色谱柱最高温度20-50°C），防

    止样品冷凝。