含磷或硫的有机化合物在富氢火焰中燃烧时，硫、磷被激发而发射出特征波长的光谱。当硫化物进入火焰，形成激发态的S*2分子，此分子回到基态时发射出特征点蓝紫色光；当磷化物进入火焰，形成激发态的HPO*分子，它回到基态时发射出特征的绿色光（波长为480-560nm，最大强度对应的波长为526nm）。这两种特征光的光强度与被测组份的含量均成正比，这正是FPD的定量基础。特征光经滤光片滤光，再由光电倍增管进行光电转换后，产生相应的光电流。经放大器放大后由记录系统记录下相应的色谱图。
FPD由氢焰部分和光度部分构成。氢焰部分包括火焰喷嘴、遮光罩、点火器等。光度部分包括石英片、滤光片和光电倍增管。
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