氫火焰離子化檢測器是以氫氣與空氣燃燒生成的火焰為能源，使有機物發生化學電離，并在電場作用下產生電信號來進行檢測的。

在當載氣攜帶被測組分從色譜柱流出后與氫氣（必要時還有尾吹氣）按照一定的比例混合后一起從噴嘴噴出，并在噴嘴周圍空氣（助燃氣）中燃燒，以燃燒所產生的高溫(約2100℃)火焰為能源，被測組分在火焰中被電離成正離子和負離子，在極化電壓形成的電場作用下，正負離子分別向負極和正極移動，形成離子流，離子流強度很小，一般為10^-8A，這些微電流經過微電流放大器放大后被記錄下來，從而對被測物進行測定。

當僅有載氣從色譜柱流出，載氣（氮氣）本身不會被電離，但色譜柱中流失的固定液和在其中的某些有機雜質被電離成正、負離子，在電場作用下會形成大小基本恒定的微電流，稱為基流，基流會影響信號電流的測定，基流越小越易于測得信號電流的微小變化，通常，在回路中加一個反向的補償電壓以抵消基流。進樣后，待測組分被電離，使電路中微電流顯著增大，即為待測組分的信號。該信號的大小在一定范圍內與單位時間內進入檢測器的被測組分的質量成正比，所以氫火焰離子化檢測器是質量型檢測器。

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