Хроматографический детектор представляет собой устройство, предназначенное для обнаружения и количественного определения выходящих из колонки в потоке подвижной фазы компонентов анализируемой смеси. Регистрация вещества осуществляется за счет преобразования в электрический сигнал изменений химических или физико-химических свойств потока, выходящего из хроматографической колонки.

Основные требования, предъявляемые к хроматографическим детекторам:

• Детектор должен обладать высокой чувствительностью и регистрировать даже малые изменения физико-химических свойств подвижной фазы;
• Величина сигнала детектора должна изменяться пропорционально изменению концентрации определяемого компонента в подвижной фазе;
• Детектор должен регистрировать определяемые компоненты по возможности мгновенно (иметь достаточное быстродействие);
• Рабочий объем детектора должен быть, по возможности, наименьшим, чтобы исключить дополнительное размывание пиков в детекторе.

Наибольшее распространение в силу универсальности, превосходных характеристик и высоких эксплуатационных качеств получили пламенно-ионизационный детектор и детектор по теплопроводности. Кроме того, широко используются селективные детекторы, позволяющие определять в сложных смесях только соединения определенного состава. К ним в первую очередь относятся электронозахватный, термоионный и пламенно-фотометрический детекторы, использование которых упрощает идентификацию компонентов, повышает чувствительность, значительно сокращает время анализа и объем пробы исследуемой смеси. Такие преимущества селективных детекторов являются основной причиной их широкого применения при анализе сложных смесей биологического или природного происхождения и загрязнений окружающей среды.

Пламенно-ионизационный детектор

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) обладает высокой чувствительностью к органическим соединениям, имеет широкий линейный диапазон и сравнительно малую зависимость рабочих параметров от конструкции и внешних условий.
Для работы детектора необходимо использовать дополнительные газы: воздух и водород. Они поддерживают горение горение пламени в детекторе. Устойчивость работы и максимальная чувствительность ПИД обеспечиваются правильным выбором расходов газа-носителя, водорода и воздуха. Оптимальные расходы газов и их соотношения несколько зависят от конструкции детекторов, однако для большинства конструкций наибольшая чувствительность и стабильность работы достигаются при соотношении расходов газа-носителя, водорода и воздуха, близком к 1:1:10.
Поскольку в пламени чистого водорода число ионов мало, сопротивление газового пространства очень велико и ток детектора весьма мал. Этот ток, возникающий за счет ионизации примесей, содержащихся в газе-носителе, водороде и воздухе, является постоянным фоновым током детектора. При внесении с газом-носителем из колонки анализируемых органических веществ число ионов в пламени резко увеличивается, сопротивление пламени падает и в детекторе регистрируется соответствующее возрастание ионного тока.
Очень слабая реакция ПИД на воду и отсутствие чувствительности к неорганическим соединениям, инертным газам и водороду делают его незаменимым при анализах примесей органических веществ в воздухе, сточных и природных водах, а также в биологических объектах.
Сравнительно слабая зависимость чувствительности детектора от изменения расходов газов и температуры и строгая пропорциональность сигнала детектора количеству вещества в широких пределах создали пламенно-ионизационному детектору репутацию лучшего универсального детектора.

Детектор по теплопроводности

Принцип действия детектора по теплопроводности (ДТП) основан на изменении температуры нагретых нитей (чувствительных элементов) в зависимости от теплопроводности газа, которая в свою очередь определяется его составом. ДТП измеряет различие в теплопроводности чистого газа-носителя и смеси газа-носителя с веществом, выходящим из хроматографической колонки. Поэтому наибольшая чувствительность может быть получена в том случае, когда теплопроводность анализируемого вещества сильнее отличается от теплопроводности газа-носителя. Большинство органических веществ имеют низкую теплопроводность, и для их анализа целесообразно использовать газы-носители с возможно более высокой теплопроводностью, например, гелий или водород.

Электронно-захватный детектор

Электронно-захватный детектор (ЭЗД) применяется для определения галоген-, кислород- и азотсодержащих веществ, некоторых металлоорганических соединений и других веществ, содержащих атомы с явно выраженным сродством к электрону.
Для устойчивой работы детектора необходимо прежде всего обеспечить постоянную скорость образования свободных электронов в ионизационной камере, что достигается помещением в нее радиоактивного источника. В качестве газа-носителя используются азот, аргон, гелий и другие электронодонорные газы, способные ионизироваться под воздействием радиации с освобождением электрона. При появлении в детекторе молекул анализируемых веществ, обладающих сродством к электрону, происходит захват ими свободных электронов. В результате этого процесса общее число заряженных частиц в ионизационной камере не меняется, что приводит к снижению фонового тока детектора. Таким образом, сигналом детектора является уменьшение начального тока, связанное с количеством анализируемого компонента.
Чувствительность детектора зависит от природы анализируемых веществ, вида и числа атомов, обладающих сродством к электрону, структуры веществ. Чувствительность ЭЗД возрастает с увеличением числа атомов галогенов в молекуле, а также в ряду фтор-, хлор-, бром- и иодсодержащих соединений.
Линейный динамический диапазон ЭЗД также зависит от природы вещества. Чем меньше чувствительность, тем шире линейная область концентраций. Это объясняется относительно меньшим числом свободных электронов, связываемых единицей массы вещества с малым сродством к электрону.

Пламенно-фотометрический детектор

Принцип действия пламенно-фотометрического детектора (ПФД) основан на измерении свечения водородного пламени при сгорании в нем фосфор- и серосодержащих соединений. Различие условий сжигания в пламенно-фотометрическом детекторе и пламенно-ионизационном состоит в том, что в ПФД пламя обогащено водородом, в то время как в ПИД оно обогащено кислородом.
Чувствительность ПФД к серо- или фосфорсодержащим веществам тем больше, чем выше содержание этих элементов в молекуле анализируемого соединения. Сигнал фосфорорганических соединений пропорционален концентрации их в потоке газа-носителя, а сигнал серосодержащих веществ пропорционален логарифму потока вещества.
Характерной особенностью ПФД является зависимость чувствительности к серо- и фосфорсодержащим соединениям от присутствия в пламени других веществ. Так, наличие в пламени углеводородов, выходящих из колонки одновременно с серо- и фосфорсодержащими веществами, может понизить или полностью подавить пики этих элементорганических веществ, хотя эмиссия от углеводородов сама по себе не детектируется.

Фотоионизационный детектор

Принцип действия фото-ионизационного детектора (ФИД) заключается в ионизации молекул определяемых веществ под действием УФ-излучения и измерении возникающего ионного тока.
Чувствительность ФИД зависит от химического строения молекулы: числа атомов углерода, природы и положения функциональных групп, двойных и сопряженных двойных связей. Так, чувствительность ФИД уменьшается в следующих рядах соединений: арены > алкены > алканы и кетоны > альдегиды > эфиры > спирты.
Сигнал ФИД пропорционален концентрации анализируемого вещества в ионизационной камере и интенсивности УФ-излучения.