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敏感元件為熱絲，如鎢絲、鉑絲、錸絲，并由熱絲組成電橋。在通過恒定電流以后，鎢絲溫度升高，其熱量經四周的載氣分子傳遞至池壁。當被測組分與載氣一起進入熱導池時，由于混合氣的熱導率與純載氣不同（通常是低于載氣的熱導率），鎢絲傳向池壁的熱量也發生變化，致使鎢絲溫度發生改變，其電阻也隨之改變，進而使電橋輸出端產生不平衡電位而作為信號輸出。

近年來，盡管在許多方面它已被更靈敏更專屬性的各種檢測器所取代，但是由于它具有結構簡單，性能穩定，靈敏度適宜，線性范圍寬，對各種能作色譜的物質都有響應，作微量分析（ppm級）。在分析測試在中，熱導檢測器不僅用于分析有機污染物，而且用于分析一些用其他檢測器無法檢測的無機氣體，如氫、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳等。

熱絲具有電阻隨溫度變化的特性。當有一恒定直流電通過熱導池時，熱絲被加熱。由于載氣的熱傳導作用使熱絲的一部分熱量被載氣帶走，一部分傳給池體。當熱絲產生的熱量與散失熱量達到平衡時，熱絲溫度就穩定在一定數值。此時，熱絲阻值也穩定在一定數值。由于參比池和測量池通入的都是純載氣，同一種載氣有相同的熱導率，因此兩臂的電阻值相同，電橋平衡，無信號輸出，記錄系統記錄的是一條直線。當有試樣進入檢測器時，純載氣流經參比池，載氣攜帶著組分氣流經測量池，由于載氣和待測量組分二元混合氣體的熱導率和純載氣的熱導率不同，測量池中散熱情況因而發生變化，使參比池和測量池孔中熱絲電阻值之間產生了差異，電橋失去平衡，檢測器有電壓信號輸出，記錄儀畫出相應組分的色譜峰。載氣中待測組分的濃度越大，測量池中氣體熱導率改變就越顯著，溫度和電阻值改變也越顯著，電壓信號就越強。此時輸出的電壓信號與樣品的濃度成正比，這正是熱導檢測器的定量基礎。

TCD無論對單質、無機物或有機物均有響應，且其相對相應值與使用的TCD的類型、結構以及操作條件等無關，因而通用性好。

檢測條件選擇性

對于給定的儀器，熱敏元件已固定，因而需要選擇的操作條件就只有載氣、橋電流和檢測器溫度。

熱導池（TCD）檢測器是一種通用的非破壞性濃度型檢測器，一直是實際工作中應用最多的氣相色譜檢測器之一。TCD特別適用于氣體混合物的分析，對于那些氫火焰離子化檢測器不能直接檢測的無機氣體的分析，TCD更是顯示出獨到之處。TCD在檢測過程中不破壞被監測組份，有利于樣品的收集，或與其他儀器聯用。TCD能滿足工業分析中峰高定量的要求，很適于工廠的控制分析。