氣相色譜儀在純氣與高純氣分析中的應用
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超純氣、高純氣的分析測試是痕量分析學科的一個分支。它是研究氣體純度分析與其中痕量雜質測定的一門范圍較窄但具有現(xiàn)實意義的專業(yè)學科。隨著我國經濟的高速發(fā)展，對高純氣不僅在數(shù)量上、質量上、種類上都不斷提出新的要求，而且對相應的國家標準、檢測理論、方法與檢測儀器的研究、研制與生產都提出了更高的要求。先進的檢測儀器不僅能指導生產工藝的控制與改革，還能確保產品質量、避免生產廠家與使用單位的糾紛。
“超純氣體”一詞是在1964年全國超純氣體測試年會上定義的,即凡氣體純度達5個“9”( 99.999%)以上，總雜質為10x10-6V/V(即10ppm)以下的氣體皆屬“超純氣體范疇。但五十年的發(fā)展已經改變了這一定義；已經把5個“9”氣體稱為高純氣，而稱6個“9”以上純度氣體才為超純氣。純度大于99%以上的氣體純度分析都采用扣除雜質的差減法計算，因而氣體純度分析實際是對氣體中微量或痕量的雜質氣體檢測。因其檢測方法很多，本文不全面論述，僅對氣相色譜儀檢測雜質氣體的現(xiàn)狀作一小結，并對某些概念上的認識提出看法。水分也是一種雜質氣體，而且是極為特殊的、又無處不在的氣體雜質，因檢測手段特殊，本文也不予論述。
一、 氣相色譜分析純氣的現(xiàn)狀
氣相色譜分析純氣中雜質因其具有各種優(yōu)越性而不可替代。如同時可檢測多個組分，分析時間短，操作簡便，分析技術靈活多變，價格低，能自動化檢測與計算機控制等優(yōu)點,因而其產品受到廣大用戶的歡迎。例如我公司的“氬氣純度分析儀” 、“液氧中痕量總烴分析儀”等產品投入市場后得到用戶的肯定和青睞，替代進口并供不應求。在純氣分析方面的國家標準已有一定數(shù)量上已經采用了氣相色譜法。但現(xiàn)狀仍與國際上有較大的差距。
1、技術研究與創(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(xiàn)過研究分析痕量雜質氣體的繁榮時代。但近十年來新的檢測方法、技術與儀器、檢測器研究進展緩慢、創(chuàng)新乏力、論文發(fā)表數(shù)量減少，無長期統(tǒng)一規(guī)劃和穩(wěn)定的投入，專業(yè)研究與分析隊伍不斷壯大，同時又有待素質提高。至今還無一本“高純氣體分析技術”的專著問世。
2、“國家標準”反應技術落后
總體看有關高純氣的“國家標準”中，其中分析方法與國際水平比較明顯落后，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(yī)用氧標準”（GB8982—1998）中反應出的問題最為集中。在標準的“技術指標”中除氧含量指標（≥99.5%）外，雜質含量無任何數(shù)據(jù)，都是“按規(guī)定方法試驗合格”。而所有的規(guī)定方法都是化學吸收法或比色法。分析結果只有“合格”與“不合格”，無數(shù)據(jù)記錄。這對指導廠家生產是不利的。至今多數(shù)廠家不具備全面按“規(guī)定”抽檢的技術與條件。使用單位（醫(yī)院與相關研究單位）更難投入組建分析人員與條件。有的廠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
1、 檢測器
目前用于純氣中雜質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）
該檢測器的最好指標可以達到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。[4、6、12、20]
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,可檢測最小濃度0.1ppm。配合變溫濃縮可測到1 ppb。
⑷改性離子檢測器（M—ArID）[10，14]
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氣，最小檢測濃度可到0.1ppm。
⑸氦離子化檢測器（HeID）[3，16]
該檢測器大多使用檢測高純氦氣中雜質氣體，直接檢測可到1ppb [3，16] 。也有與切換技術配合檢測其它高純氣中雜質氣[15]。
⑹電子捕獲檢測器（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[17]、離子遷移檢測器等。
2、檢測技術
氣相色譜法分析氣體雜質采用的檢測技術有變溫濃縮法、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氣低溫吸附在樣管中吸附劑上，解凍加熱進樣的方法。因而實際進樣量大大大于樣管體積（102~104倍），雜質氣就從ppb級變成ppm級分析[1，4]。用此法要求底氣不被冷凍、吸附或沸點高于雜質氣，如用于濃縮氫中雜質、氧中的烴類等。附變溫吸附濃縮法外，還有化學反應濃縮法與特殊濃縮法，它們使用在特種氣體的檢測。
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