FID的工作原理是以氫氣在空氣中燃燒為能源，載氣（N2）攜帶被分析組分和可燃氣（H2）從噴嘴進入檢側器，助然氣(空氣)從四周導人，被側組分在火焰中被解離成正負離離子，在極化電壓形成的電場中，正負離子向各自相反的電極移動，形成的離子流被收集極收、輸出，經阻抗轉化，放大器（放大107～1010倍）便獲得可測量的電信號，FID離子化的機理近年才明朗化，但對烴類和非烴類其機理是不同的。
1、對烴類化合物而言：在火焰內燃燒的碳氮化合物中的每一個碳原子均定里轉化成基本的、共同的響應單位——甲烷，再經過下面的反應過程與空氣中氧反應生成CHO+正離子和電子。
CH＋O→CHO+＋e
所以，FID對烴是登碳響應，這是主要的反應，成為電荷傳送的主要介質。在電場作用下，正離子和電子e分別向收集極和發射極移動，形成離子流，但在碳原子中產生CH的概率僅有1/106，因此提高離子化效率是提高FID靈敏度有效的途徑，目前仍然有不少關于這方面的研究和報道。
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