热导池检测器(TCD)由于其结构简单、灵敏度适中、稳定性较好、线性范围宽，而且适用于无机气体和有机物，因而是目前应用最广泛的一种检测器。它比较适合于常量分析或分析含有十万分之几以上的组分含量。

1．检测原理

热导池所以能够作为检测器，是依据不同的物质具有不同的热导率。当被测组分与载气混合后，混合物的热导率，与纯载气的热导率大不相同。当选用热导率较大的气体(如H₂、He)时，这种差异特别明显。当通过热导池池体的气体组成及浓度发生变化时，就会引起池体上安装的热敏元件的温度变化，由此产生热敏元件阻值的变化，通过惠斯顿电桥进行测量，就可由所得信号的大小求出该组分的含量。

2．热导池的结构

热导池是由池体、池槽(气路通道)、热丝三部分组成。

热导池池体多用铜块或不锈钢块制成，可为立方形、长方形、圆柱形。池体稍大一些较好，这样热容量大、稳定性好。

热导池池槽多用直通式，其灵敏度高，响应时间快(小于1s)，但受载气流速波动的影响。扩散式对气流波动不敏感，但响应时间慢(大于10s)，较多用于制备色谱仪。半扩散式性能介于二者之间，也经常使用，如图8-24Ⅰ为直通式，Ⅱ为扩散式，Ⅲ为半扩散式。池体积也由100 uL，缩小到几十微升。

热导池的热丝是热敏元件，常选用阻值高(30～100Ω)、电阻温度系数大的金属丝，如铂、钨、镍丝。以使用镀金钨丝或铼钨丝(Re-W)最好。

热导池的结构如图8-24及图8-25所示。

图8-24热导池结构

图8-25双臂直通式金属热导池
1-铜丝引线；2-引线头；3-压帽；4-聚四氟乙烯垫片；5-接头；6-热丝；7-热导池体

热导池的测量电路由参比臂和测量臂构成惠斯顿电桥，测量样品通过电桥时引起的电压变化，输出的电压信号(色谱峰的面积或峰高)与样品的浓度成正比。

美国Agilent公司7890型气相色谱仪的热导检测器采用单丝热敏元件，并配以射流技术将分析与参考气流快速切换。其结构和工作原理如图8-26。热导池有分析气流和参考气流两个入口，有一个放空口，在两股气流入口之间为池的主室，其间悬挂着约10Ω电阻的铼钨丝，主室体积很小，约5 uL。副室两侧还有两个辅助气入口，由调制阀控制辅助气，使它成为交替地由左右两个辅助气入口进入的调制气流。在调制气的作用下，分析与参考气流交替地通过主室，1s更换10次。因而，分析气流的背景讯号被参考气扣除。与四臂钨丝热导池相比，克服了因匹配困难产生的基线漂移和噪声，池体积小，响应快，灵敏度很高，灵敏度提高了3个数量级，线性范围扩大了2个数量级，可与毛细管柱配合使用。

图8-26单臂钨丝热导池工作原理

3．影响热导池灵敏度的因素

(1)热丝阻值热丝阻值愈大，其灵敏度愈高。为提高灵敏度有些色谱仪中常用四臂热导池(如图8-27)，即除R₁、R₂用钨丝外，R₃、R₄两个固定电阻也换成钨丝，此时若把R₁、R₄作参考臂，则R₂、R₃就作测量臂，当然R₁、R₂、R₃、R₄四个臂钨丝的阻值应当相等。四臂热导池的热丝阻值比双臂热导池增加1倍，所以其灵敏度也要提高1倍。

图8-27四臂热导池

对双臂热导池，若桥路中R₃、R₄阻值是R₁(参考臂)、R₂(测量臂)阻值的5倍时，其灵敏度可与四臂热导池相当。
在四臂热导池桥路中，适当串入固定电阻，在同样桥流下，灵敏度也显著增加。

(2)桥流热导池的灵敏度也与电桥通过的电流(即桥流)有关，桥流愈大，灵敏度愈高。当使用热导率大的H₂、He作载气时，桥流可使用180～200mA；当使用热导率小的N₂、Ar、空气作载气时，桥流可使用80～120mA。

4．使用注意事项

(1)温度使用时热导池要置于恒温箱中，其温度应高于或和柱温相近，以防止样品在热导池内冷凝，沾污热导池，造成记录仪基线不稳定。热导池的气路接头及引出线若用银焊接，热导池使用温度可大于150℃。

(2)热丝为了避免热丝烧断或氧化，在热丝接通电源之前要先通入载气，工作完毕要先停电源，再关载气。

相关链接：气相色谱仪－检测器的响应特性和性能指标