氢火焰离子化检测器(FID)是一种高灵敏度的检测器，适用于有机物的微量分析。其特点除灵敏度高(可检出1ng/g的微量组分)外，还有响应快、定量线性范围宽、结构不太复杂、操作稳定等优点，所以自1958年创制以来，现已得到广泛的应用。

1．检测原理

在外加50～300V电场的作用下，氢气在空气(供O₂)中燃烧，形成微弱的离子流(仅有10^-12～10^-11A)。

当载气(N₂)带着有机物样品进入燃烧着的氢火焰中时，有机物与O₂进行化学电离反应。以苯为例，其反应如下式：

反应表明，苯分子首先在火焰中裂解生成CH基团，然后与O₂进行化学反应，生成CHO⁺和电子(e^-)，并吸收热量。CHO⁺再与火焰中大量水蒸气碰撞生成H₃O⁺，此时化学电离产生的正离子(CHO^＋和H₃O⁺)被外加电场的负极(收集极)吸收；电子被正极(极化极)捕获，形成10^-7～10^-4A的微电流信号，再通过高电阻(10⁷～10¹⁰Ω),取出电压信号，经微电流放大器放大，由记录仪画出色谱峰。

有机物在氢火焰中离子化效率很低，大约50万个碳原子有一个被离子化，其产生的正离子数目与单位时间进入氢火焰的碳原子的量有关，即含碳原子多的分子比含碳原子少的分子给出的微电流信号大，因此氢火焰离子化检测器是质量型检测器。不适于分析稀有气体、O₂、N₂、N₂O、H₂S、SO₂、CO、CO₂、COS、H₂O、NH₃、SiCl₄、SiHCl₃、SiF₄、HCN等。

不同类型有机化合物在FID上对应的有效碳数(effective carton number, ECN)见表8-36。

表5-36不同有机物在FID上的有效碳数

2．检测器的结构

氢火焰离子化检测器的主要部件是离子化室(又称离子头)，内有由正极(极化极)和负极(收集极)构成的电场，由氢气在空气中燃烧构成的能源以及样品被载气(N₂)带入氢火焰中燃烧的喷嘴(由不锈钢或石英制成)。

用不锈钢制成的离子化室，结构分为两种，一种高压电场的正极和喷嘴相连，负极用圆盘形铂丝，如图8-28(a)所示。另一种高压电场的正极不和喷嘴相连，而用铂丝作成圆环(也叫极化电压环)安装在喷嘴之上，负极作成圆筒状收集电极，为了点燃氢气可采用高压点火或热丝点火。后一种结构的离子化室多用于商品色谱仪中，如图8-28 (b)所示。

图8-28氢火焰离子化检测器
1-极化极；2-收集极；3-喷嘴；4-罩；5-排气孔；6-点火线圈；7-载气+样品；8-氢气；9-空气

3．影响灵敏度的因素

(1)喷嘴的内径喷嘴的内径愈细，其灵敏度愈高，但内径过细灰烬会堵塞喷嘴。一般使用的内径为0.2～0.6mm。

(2)电极形状和距离由于有机物在氢火焰中的离子化效率很低，为了收集微弱的离子流，收集极虽可作成网状、片状、圆筒形，但以圆筒形最好。收集极与极化极间的距离一般为2～10mm。

(3)极化电压低电压时，离子流随所采用极化电压的增加而迅速增加，当电压超过一定值(如50V)，再增加电压对离子流就没有大的影响了。正常操作时所用极化电压为100～300V。

(4)气体纯度和流速氢火焰离子化检测器中所用的载气(N₂、Ar、H₂)、氢气、空气不应含有氧和有机杂质，否则会使噪声大，最小检出量变大。操作中气体流速比例为：N₂：H₂：空气＝1：1：10(或为2：1：15)。

4．使用注意事项

①离子头绝缘要好，金属离子头外壳要接地。用500 V兆欧表测量收集极(极化极)对金属壳体的绝缘，要求阻值在10¹⁴～10¹⁵Ω以上。

②氢火焰离子化检测器的使用温度应大于100℃(常用150℃)，此时氢气在空气中燃烧生成的水，以水蒸气逸出检测器。若温度低，水冷凝在离子化室会造成漏电并使记录仪基线不稳。

③离子头内的喷嘴和收集极，在使用一定时间后应进行清洗，否则燃烧后的灰烬会沾污喷嘴和收集极，而降低灵敏度。