Detector de conductividad termica (tcd)

DETECTOR DE CONDUCTIVIDAD TERMICA (TCD)
Uno de los primeros detectores que se utilizaron en cromatografía de gases y uno de los que todavía tienen una gran aplicación, se basa en los cambios en la conductividad térmica de la corriente de gas ocasionados por la presencia de las moléculas de analito. Este dispositivo se denomina, a veces, catarómetro. El sensor de un catarómetro consiste en unelemento calentado eléctricamente cuya temperatura, a una potencia eléctrica constante, depende de la conductividad térmica del gas circundante. El elemento calentado, puede ser un hilo fino de platino, oro o wolframio. O también, un termistor semiconductor. La resistencia del hilo o del termistor da una medida de la conductividad térmica del gas: a diferencia del detector de hilo, el termistor tieneun coeficiente de temperatura negativo.
En la figura 27-71 se muestra una sección transversal de uno de los elementos sensibles a la temperatura de un detector de conductividad térmica.
La figura 27-7b muestra la configuración de los componentes del detector en una unidad característica de detección. Se emplean dos pares de elementos, uno de los pares se coloca en el flujo del efluentede lacolumna, y el otro en la corriente de gas previa a la cámara de inyección de la muestra.

Esquema de (a) celda de un detector de conductividad térmica y (b) configuración de las 2 celdas de muestra y de referencia de un detector.
Alternamente, la corriente de gas se puede dividir como se indica en la figura 27-1. En cualquier de los casos, se compensa el efecto de la conductividad térmica del gasportador y se minimizan los efectos de la variación de caudal, presión y potencia eléctrica. Las resistencias de los pares de detectores gemelos se comparan entre sí, incorporándolos en un circuito sencillo de puente de whearstone semejante al que se muestra en la figura 27-7b.
En 1979 se introdujo un detector de conductividad térmica de filamento único modulado; este dispositivo presenta unamayor sensibilidad, está exento de deriva en la línea base y posee un tiempo de equilibración mínimo. En este caso el gas de referencia y el analito se hacen pasar alternativamente sobre un minúsculo filamento contenido en una celda cerámica de detección, que tiene un volumen solamente de 5 μL. El dispositivo de conmutación del gas opera con una frecuencia de 10 Hz. Se consigue así, a la salida delfilamento, una señal eléctrica de 10 Hz cuya amplitud es proporcional a la diferencia en la conductividad térmica de los gases de referencia y analítico. Debido a que el circuito amplificado solo responde a una señal de 10 Hz, se elimina en gran medida el ruido térmico del sistema.

Las conductividades térmicas del hielo y del hidrogeno son aproximadamente se seis a diez veces mayores que las dela mayoría de los compuestos orgánicos, de modo que, incluso en presencia de pequeñas cantidades de materia orgánica, tiene lugar una disolución relativa grande de la conductividad térmica del efluente de la columna y, en consecuencia, el detector experimenta un marcado aumento en la temperatura. Las conductividades de los otros gases portadores son más parecidas a las de los constituyentesorgánicos y por esta razón con un detector de conductividad térmica debe usarse hidrogeno y helio como gas portados con la finalidad de obtener una buena sensibilidad.

Las ventajas del detector de conductividad térmica son su sencillez, su amplio intervalo dinámico lineal (~105), su respuesta universal tanto a especies orgánicas como a inorgánicas, y su carácter no destructivo, lo que permite recogerlos solutos tras la detección. Una limitación del catetómetro es su sensibilidad relativa baja (~10-8 g de soluto/mL de gas portador). Otros detectores son de 104 a 107 veces más sensibles. Debería subrayarse que la baja sensibilidad de los detectores de conductividad térmica, hace imposible con frecuencia su utilización con columnas capilares, debido al pequeño tamaño con columnas capilares,...