2018/12/28作者/EWG1990儀器學習網
Brady等首先將火焰光度檢測器（FPD）用於氣相色譜法，這是分析含S，P化合物的高靈敏度、高選擇性的氣相色譜檢測器，廣泛用於環境、食品中S，P農藥殘留物的檢測。當含S、P的化合物在富氫焰（H2與O2體積比＞3）中燃燒時，伴有化學發光效應，分別發射出350-480mm和480-600nm的一系列特徵波長光:其中394nm和526nm分別為含S和含P化合物的特徵波長，光信號經濾波、放大，便可得到相應的譜峰，以前一直將FPD作為S和P化合物的專用檢測器，後由於氮磷檢測器（NPD）對P的靈敏度高於FPD，而且更可靠，因此FPD現今多隻作為S化合物的專用檢測器。
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一、FPD的結構
FPD的結構如圖1所示。可分為氣路發光和光接收三部分。氣路與FID相同，採用空氣從噴嘴中心流出，氫氣和氮氣預混合後從噴嘴周圍流出。這是單火焰的氣路結構，其缺點是大量烴類化合物與含S、P的化合物同時流出時，由於火焰條件的短暫改變和火焰內產生不利於激發態生成的碰撞與反應，會使光發射產生猝滅效應（響應值因此降低），甚至滅火，所以目前廣泛採用雙火焰結構，如圖2所示。其優點是:各種有機物在第一個火焰中（富氧焰）充分燃燒，生成CO2、H2O、SO2和P2O5，而後所有燃燒產物進入第二個火焰（富氫焰），CO2和H2O無效應，SO2、P2O3被氫還原發光。因此雙火可消除烴類化合物的幹擾，選擇性得到提高。
圖6-16FPD結構示意圖
1一高壓電輸入；2一信號輸出；3一光電倍增管；4濾光片；5石英玻璃管；6遮光罩
7一空氣入口；8—氫氣入口；9載氣入口
發光部分有火焰噴嘴、遮光罩、石英管，噴嘴由不鏽鋼製成，內徑比FD大。單火焰噴嘴內徑為10～1.2mm。雙火焰的下噴嘴內徑為0.5~0.8mm，上噴嘴內徑為1.7～2.0mm。遮光罩高2～4mm，用於阻隔火焰的發光，降低本底噪聲。石英管主要用於保證發光區在中心位置，提高光強度，並且有保護濾光片的隔熱作用和防止有害物質對FPD內腔及濾光片的汙染和腐蝕。光接收部分包括濾光片、光電倍增管。濾光片的作用是濾去非S、P發出的光信號。通過濾光片的光信號，由光電倍增管轉換為電信號，將倍增放大後的電信號送入記錄器。
圖6-17雙火焰噴嘴示意圖
1—上火焰空氣入口；2一氫氣入口，3一下火焰空氣A口:4一載氣入口
二、原理
在富氫焰中，氫氣在高溫下分解：
H2H＋H
含硫化合物（RS）首先被氧化成SO2，然後被H還原成S原子。
RS＋2O2═SO2＋RO2
SO2＋4H═S＋2H20
在外圍冷焰區（約390℃）經以下反應生成激發態S*2
S＋S═S*2
H＋H＋S2═S*2＋H2
H＋OH＋S2═S*2＋H2O
S＋S＋M═S*2＋M
其中，M為氣體分子。激發態S*2分子返回基態時產生350～430mm的光譜：
S*2═S2＋hv（350～430nm）
對於含磷化合物，則是先被氧化成磷的氧化物PO，然後被H還原成發態HPO*，可產生480～600nm的光譜：
PO＋H═HPO
HPO*═HPO＋hv（480～600nm）
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三、操作條件的影響
氮氣（載氣）、氫氣和空氣流速的變化直接影響FPD的靈敏度、信噪比、選擇性和線性範圍。氮氣流速在一定範圍變化時，對的檢測無影響。對S的檢測，表現出峰高與峰面積隨氮氣流量增加而增大；繼續增加時，峰高和峰面積逐漸下降。這是因為作為稀釋劑的氣流量增加時，火焰溫度降低，有利於S的響應，超過最佳值後，則不利於S的響應，無論S還是P的測定，都有各自最佳的氮氣和空氣的比值並隨FPD的結構差異而不同，測P比測S需要更大的氫氣流速。
極性的含S化合物容易被各種固體表面（金屬管壁、載體表面）吸附，分析二氧化硫硫化氫、甲硫醇等低分子硫化物時，甚至須採用全聚四氟乙烯系統
美國 Varian公司推出的脈衝式火焰光度檢測器（PFPD）在檢測技術上有新突破，結構如圖3所示。獨特的脈衝火焰設計為檢測S、P、N化合物提供了最佳的選擇性和靈敏度。空氣和氫氣的消耗也比標準的FPD降低10倍，比化學螢光檢測器降低20倍。並且解決了FPD的淬火問題。PFPD包括點火源和燃燒氣流，由於燃燒氣流量不足，所以不能維持連續火焰。工作時燃燒的火焰擴散到檢測器，使樣品燃燒，在可燃混合物消耗完後，火焰熄滅，產生脈衝光輻射。使用特殊的電子設各和適當的S、P、N過濾器，就可以在元素髮射過程中觀察到信號，從而提供最佳的選擇性和檢測限。
圖3PFPD示意圖
1一點火室；2一點火器；3一燃燒室；4一窗口；5一過濾器（S、P或N）；6一光管
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