氣相色譜儀在純氣與高純氣分析中的使用

一、 氣相色譜分析儀純氣的現狀
氣相色譜分析純氣中雜質(zhì)因其具有各種*性而不可替換。如同時(shí)可檢測多個(gè)組分，分析時(shí)間短，操縱簡(jiǎn)便，分析技術(shù)靈活多變，價(jià)格低，能自動(dòng)化檢測與計算機控制等優(yōu)點(diǎn),因而其產(chǎn)品受到廣大用戶(hù)的歡迎。在純氣分析方面的國家標準已有一定數目上已經(jīng)采用了氣相色譜法，但現狀仍與上有較大的差距。
1、技術(shù)研究與創(chuàng )新方面
從發(fā)表論文上看，在上世紀八十—九十年代國內出現過(guò)研究分析痕量雜質(zhì)氣體的繁榮時(shí)代。但近十年來(lái)新的檢測方法、技術(shù)與儀器、檢測器研究進(jìn)展緩慢、創(chuàng )新乏力、論文發(fā)表數目減少，無(wú)長(cháng)期同一規劃和穩定的投進(jìn)，專(zhuān)業(yè)研究與分析隊伍不斷壯大，同時(shí)又有待素質(zhì)進(jìn)步。至今還無(wú)一本“高純氣體分析技術(shù)"的專(zhuān)著(zhù)問(wèn)世。
2、“國家標準"反應技術(shù)落后
總體看有關(guān)高純氣的“國家標準"中，其中分析方法與水平比較明顯落后，儀器化水平低，其中有一部分才能與之水平相近。還有些“標準"仍采用比色法為主，檢測方法不能儀器化。例如在“醫用氧標準"（GB8982—1998）中反應出的題目zui為集中。在標準的“技術(shù)指標"中除氧含量指標（≥99.5%）外，雜質(zhì)含量無(wú)任何數據，都是“按規定方法試驗合格"。而所有的規定方法都是化學(xué)吸收法或比色法。分析結果只有“合格"與“分歧格"，無(wú)數據記錄。這對指導廠(chǎng)家生產(chǎn)是不利的。至今多數廠(chǎng)家不具備全面按“規定"抽檢的技術(shù)與條件。使用單位（醫院與相關(guān)研究單位）更難投進(jìn)組建分析職員與條件。有的廠(chǎng)家只是向科研單位送檢一次、檢驗合格后再不對該項檢測。
二、 檢測器與檢測技術(shù)
1、 檢測器
目前用于純氣中雜質(zhì)氣體分析的氣相色譜檢測器有如下幾種。
⑴熱傳導池檢測器（TCD）
該檢測器的指標可以達到ppm級檢測。與變溫濃縮法配合可以檢測到ppb級，例如高純氫氣，超純氫的檢測可以測到0.1ppb（0.1x10-9V/V）級。
⑵氣敏檢測器
在檢測高純氮氣的國家標準（GB/T8980—1996）中用此檢測器可以檢測到此0.1ppm雜質(zhì)氫氣。
⑶氫火焰離子化檢測器（FID）
國家標準（GB/T8984.1—3—1997）氣體中一氧化碳、二氧化碳和碳烴化合物的測定是利用火焰離子化法轉化后，直接測定,可檢測zui小濃度0.1ppm。配合變溫濃縮可測到1 ppb。
⑷改性離子檢測器（M—ArID）
將氬離子化檢測器改性后可以檢測高純氬中的氫、氧、氮、甲烷、一氧化碳和二氧化碳雜質(zhì)氣，zui小檢測濃度可到0.1ppm。
⑸氦離子化檢測器（HeID）
該檢測器大多使用檢測高純氦氣中雜質(zhì)氣體，直接檢測可達到1ppb。也有與切換技術(shù)配合檢測其它高純氣中雜質(zhì)氣。
⑹電子捕捉檢測器（ECD）
該檢測器可以檢測高純氮氣、氬氣、一氧化碳等氣中的痕量氧（ppb級）。
另外還有氧化鋯檢測器、離子遷移檢測器等。
2、檢測技術(shù)
氣相色譜法分析氣體雜質(zhì)采用的檢測技術(shù)有變溫濃縮法、柱中轉化法、柱切換法和流程變化法等。
⑴變溫濃縮法
變溫吸附濃縮法是將一定量的樣品氣中雜質(zhì)氣低溫吸附在樣管中吸附劑上，解凍加熱進(jìn)樣的方法。因而實(shí)際進(jìn)樣量大大大于樣管體積（102~104倍），雜質(zhì)氣就從ppb級變成ppm級分析。用此法要求底氣不被冷凍、吸附或沸點(diǎn)高于雜質(zhì)氣，如用于濃縮氫中雜質(zhì)、氧中的烴類(lèi)等。附變溫吸附濃縮法外，還有化學(xué)反應濃縮法與特殊濃縮法，它們使用在特種氣體的檢測。
⑵柱中轉化法
柱中轉化法是樣品進(jìn)樣后、在色譜分離柱前或后，經(jīng)過(guò)一個(gè)催化劑或化學(xué)反應管（可以控制一定溫度）。其中某雜質(zhì)氣參加反應，變成另一種氣體被檢測。如一氧化碳與二氧化碳在火焰離子化檢測器上無(wú)響應，但經(jīng)鎳催化劑（有氫氣參加）后變成甲烷氣就響應了，并能檢測到0.1ppm，與濃縮配合可檢測到ppb。氣相色譜分析微量水時(shí)也采用此法。微量水與柱中碳化鈣（Ca2C）反應天生乙炔，用火焰離子化檢測能到小于1ppm的水分。
⑶柱切換法
該法又稱(chēng)多維色譜法。它是利有閥或“無(wú)閥"切換將主成分（底氣）大部分切往后，余下雜質(zhì)氣體再經(jīng)二次分離后檢測。如采用高靈敏度的氦離子化檢測器檢測氧中雜質(zhì)，氫氣和氖氣中雜質(zhì)氣。
⑷流程變化法
利用色譜柱的串聯(lián)、并聯(lián)達到分離雜質(zhì)氣，也能與上述三種方法聯(lián)合使用達到分離檢測多種雜質(zhì)氣的目的。檢測器也能串聯(lián)、并聯(lián)使用，但需滿(mǎn)足串并的檢測器都使用同一種載氣。
以上技術(shù)大都對常規氣體的檢測，而對更多的特種高純氣應采用特殊的技術(shù)。