离子检测涉及工业、农业、环境、食品、化工等各个方面,与人类的生产、生活息息相关。发展快速、高灵敏、高通量的离子检测仪器与方法将具有非常重要的意义。目前离子色谱和毛细管电泳-电容耦合非接触式电导检测（Capillary Electrophoresis-Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,CE-C~4D）是两种主要的高通量离子分析手段,可直接对离子进行分离和电导检测。离子色谱由于发展较早且性能可满足痕量（低于1μg/L,ppb级）离子的检测分析,已成为水质离子分析的国家标准;但其存在分析速度慢（≥10 min）、仪器昂贵（50-100万元）、进样量大（≥25μL）且淋洗液消耗大等问题。本论文拟发展的CE-C~4D仪器方法,其具备可快速分析（≥20 s）、进样量少（1-50 nL）和易于小型化等优点。虽然该领域已发展了20年,然而其较高的检出限水平（如1μM）,严重制约着CE-C~4D的进一步广泛应用。因此,本论文致力于发展痕量分析级高灵敏的CE-C~4D仪器方法,研究思路如下:（1）探究C~4D模型,明确了频率选择的依据;（2）设计高增益、高带宽以及低噪音的电流-电压（I-V）前置放大电路,其噪音接近极限水平;（3）采用变压器差分方式,有效扣除缓冲溶液的基线背景,解决量程-灵敏度问题。通过这些改进,目前自制CE-C~4D仪器对Li+检出限低至20 nM,重金属Pb2+为5 nM,检出限50倍低于国际商品化的e DAQ仪器,浓度线性响应范围达6个量级;通过测试200 nM混合阴离子标样,对比了自制CE-C~4D仪器和测试中心IC-1500离子色谱仪的性能,自制CE-C~4D仪器的性能可媲美高端离子色谱仪。通过本论文研究工作,首次使得CE-C~4D仪器方法可以满足常规阴阳离子的痕量检测分析。由于其工作原理、对离子的保留时间等与离子色谱显著不同,可与离子色谱互补。同时本论文首次尝试发展音叉型CE-C~4D方法,其可以在低至33 kHz的工作频率下,低频且定频检测降低了仪器系统对MHz级高电路带宽的要求,克服了常规CE-C~4D测试需要根据实际实验条件优化激发频率的问题。