[科普中国]-电离截面检测器

电离截面检测器(ionization cross section detector)是气相色谱仪中的一种检测器，是一种用于气相色谱分析的放射性离子化检测器，电离截面检测器测定由放射源辐射出的β粒子与载气分子及被测组分碰撞使之电离而产生的电离电流大小的变化，来确定被测组分含量。这种检测器的灵敏度较低。它在高浓度时线性较好，对操作条件不敏感，可以检测所有气体。它的响应值大小可以从已知的离子化有效截面积数据计算出来。

基本介绍电离截面检测器又称截面积电离检测器。结构见图1。

当载气进入带有放射源的电离室时，由放射源辐射出的β粒子与载气分子碰撞而电离。生成离子对的数目取决于放射源的放射性强度、β粒子的能量，以及载气的电离截面积Q。如果放射源辐射的能量在气相中消散很少，气体近似于理想气体性能，则电离电流为：

式中：

——纯载气得到的电流。

——载气分子的电离截面积。

K——由电离室的结构、极间距等几何形状决定的常数。

F——电离室中载气的克分子分数，对于纯载气F=1。

P——气体压力。

R——气体常数，0.0821升-大气压/克分子**·**度(绝对温度)。

V——检测器体积。

T——绝对温度(°K)。

当载气中引进组分时电流变为：

式中：组分的克分子分数，组分分子的电离截面积。引进组分后电流变化为：

测定电流的变化，便可测定组分的含量。

由于组分分子的有效截面积和其组成元素原子的有效截面积有加合性的关系，因此这种检测器可以根据组分中各元素的原子截面积来预先计算其响应信号的大小。其线性范围几乎可以从0至100%的浓度，对于所有组分都有响应信号。缺点是灵敏度低，检测限约为10-9克/秒1。

放射性电离检测器气相色谱分析中，复杂组分能否分开，关键在于色谱柱；分离后组分能否鉴定出来关键在于检测器，所以分离系统和检测系统是色谱仪的核心，检测器的作用是检测被色谱柱分离的样品组分，并根据其含量大小转变成电信号，放大后，由记录仪记录成色谱图的装置。

检测系统主要由检测器、放大器和记录器等部件组成，能灵敏、快速、准确、连续地反映样品组分的变化，达到色谱法定性、定量分析的目的。检测器的性能要求是灵敏度高、检测限低、死体积小、响应快、线性范围宽、稳定性好，一般用检测器的基线噪声与漂移、线性范围、灵敏度、检测限、选择性等参数进行评价。

放射性电离检测器(radio ionizationdetector)是利用在电离室中放射源辐射特定射线的作用下，使被测物质通过电离室时产生离子流的变化而制成的检测器。这一类检测器主要有电子捕获检测器、氦电离检测器、氩电离检测器、电离截面检测器、电子迁移率检测器等。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学