氧氮氫分析儀工作原理

賽德思儀器

氧氮氫分析儀（O/N/HAnalyzer）的工作原理基于經典的“惰性氣體熔融法”（InertGasFusion），并結合了不同的檢測技術。其核心過程是：在高溫惰性氣氛下將樣品熔化，釋放出待測氣體，然后進行分離和檢測。  
以下是其詳細的工作步驟和原理：  
1.樣品熔化與氣體釋放（共同步驟）  
將稱重后的樣品投入經高溫脫氣后的石墨坩堝中。石墨坩堝位于一個密封的、用惰性氣體（通常為高純氦氣）沖洗的爐體中。  
加熱方式：通過大電流（電阻加熱）或高頻感應磁場將石墨坩堝加熱至極端高溫（2000℃-3000℃）。  
化學反應：  
樣品在高溫下熔化。  
氧（O）與石墨坩堝中的碳反應，生成一氧化碳（CO）：O+C→CO  
氮（N）以氮氣（N?）的形式直接釋放出來。  
氫（H）以氫氣（H?）的形式直接釋放出來。  
2.氣體分離與傳輸  
釋放出的混合氣體（CO,N?,H?以及載氣He）由流動的惰性載氣（He）載帶，經過一系列除塵和化學試劑（如高氯酸鎂、燒堿石棉等）去除灰塵、水分和干擾氣體（如鹵素）。  
3.關鍵步驟：氣體分離與檢測（根據不同原理）  
混合氣體必須被分離后才能進行定量檢測。現代儀器主要通過兩種方式實現：  
方式一：色譜分離法（主流方法）  
這是目前**和常見的技術。它使用了一個色譜柱。  
分離：混合氣體進入色譜柱，由于各氣體組分在色譜柱中的吸附/脫附能力不同，它們被分離成一個個獨立的色譜峰，并按時間順序依次流出（通常是H?→CO→N?）。  
檢測：流出的單一氣體進入熱導池檢測器（TCD）。  
原理：TCD通過測量氣體導熱能力的差異來工作。不同氣體的熱導率不同（H?和He的熱導率非常高，CO和N?較低）。當純載氣（He）和“載氣+樣品氣體”交替通過檢測器時，會產生電信號變化。  
定量：信號強度（色譜峰面積）與氣體含量成正比，通過對比標準樣品產生的信號，即可計算出樣品中O、N、H的精確含量。  
方式二：專用檢測器法（傳統或特定方法）  
這種方法為每種氣體使用獨立的、專用的檢測器。  
氮（N?）：通常直接用熱導池檢測器（TCD）檢測。  
一氧化碳（CO）：首先通過一個加熱的氧化催化劑（如五氧化二碘/I?O?），將CO定量轉化為二氧化碳（CO?），然后用非色散紅外檢測器（NDIR）檢測CO?。  
5CO+I?O?→5CO?+I?  
氫（H?）：直接用熱導池檢測器（TCD）檢測（因為H?的熱導率非常突出，易于測量）。  
總結流程：  
樣品→投入高溫石墨坩堝（He氣氛）→熔化→釋放出CO、N?、H?→混合氣體經凈化→(色譜柱分離)→各氣體被逐一檢測（TCD或NDIR）→信號處理與計算→顯示O、N、H含量百分比。  
整個過程由計算機控制，自動化程度高，分析速度快，精度極高，廣泛應用于金屬、陶瓷、硬質合金等無機材料中微量至常量的氧、氮、氫分析。

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