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氣相色譜儀的系統(tǒng)和進(jìn)樣基礎(chǔ)簡述！

Ⅰ、什么是氣相色譜？

氣相色譜（GC)是一種把混合物分離成單個組分的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。它被用來對樣品組分進(jìn)行鑒定和定量測定?；跁r間的差別進(jìn)行分離：和物理分離（比如蒸餾和類似的技術(shù)）不同，氣相色譜（GC)是基于時間差別的分離技術(shù)。將氣化的混合物或氣體通過含有某種物質(zhì)的管，基于管中物質(zhì)對不同化合物的保留性能不同而得到分離。這樣，就是基于時間的差別對化合物進(jìn)行分離。樣品經(jīng)過檢測器以后，被記錄的就是色譜圖每一個峰代表最初混合樣品中不同的組分。峰出現(xiàn)的時間稱為保留時間，可以用來對每個組分進(jìn)行定性，而峰的大小（峰高或峰面積）則是組分含量大小的度量。

色譜系統(tǒng)

一個氣相色譜系統(tǒng)包括：

1、載氣源，

它能將樣品帶入GC系統(tǒng)進(jìn)樣口；載氣必須是純凈的。污染物可能與樣品或色譜柱反應(yīng)，產(chǎn)生假峰進(jìn)入檢測器使基線噪音增大等（推薦使用配備有水分、烴類化合物和氧氣捕集阱的高純載氣。）。若使用氣體發(fā)生器而不是氣體鋼瓶時，應(yīng)對每一臺GC都裝配凈化器，并且使氣源盡可能靠近儀器的背面。

2、進(jìn)樣口

它同時還作為液體樣品的氣化室；進(jìn)樣口就是將揮發(fā)后的樣品引入載氣流。常用的進(jìn)樣裝置是注射進(jìn)樣口和進(jìn)樣閥。

注射進(jìn)樣口

用于氣體和液體樣品進(jìn)樣。常用來加熱使液體樣品蒸發(fā)。用氣體或液體注射器穿透隔墊將樣品注入載氣流。其原理（非實(shí)際設(shè)計尺寸）

進(jìn)樣閥

樣品從機(jī)械控制的定量管被掃入載氣流。因?yàn)檫M(jìn)樣量通常差別很大，所以對氣體和液體樣品采用不同的進(jìn)樣閥。其原理（非實(shí)際設(shè)計尺寸）。進(jìn)樣閥通常與進(jìn)樣口連接，特別在分流進(jìn)樣模式時，進(jìn)樣閥連接到分流/不分流進(jìn)樣口。

3、色譜柱，

實(shí)現(xiàn)隨時間的分離；分離就在色譜柱中進(jìn)行。因?yàn)橛脩艨梢赃x擇不同的色譜柱。故使用一臺儀器能夠進(jìn)行許多不同的分析。因?yàn)榇蠖鄶?shù)分離都強(qiáng)烈依賴于溫度.故色譜柱要安裝在能夠精密控溫的柱箱內(nèi)

4、檢測器

當(dāng)組分通過時，檢測器電信號的輸出值改變，從而對組分做出響應(yīng)；從色譜柱里出來的含有分離組分的載氣流通過檢測器而產(chǎn)生信號。檢測器的輸出信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化后成為色譜圖，檢測器有幾種類型的檢測器可供選擇，但是所有的檢測器的功能都是相同的：當(dāng)純的載氣（沒有待分離組分）流經(jīng)檢測器時，產(chǎn)生穩(wěn)定的電信號（基線）；當(dāng)有待分離組分通過檢測器時，產(chǎn)生不同的電信號（基線）。

5、數(shù)據(jù)處理裝置

測量色譜圖記錄下了檢測器輸出的電信號。它可以通過以下幾種方式進(jìn)行處理：帶狀圖記錄儀上記錄、使用數(shù)字積分儀處理、用計算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理。傳統(tǒng)的帶狀圖記錄儀必須手工測量峰的保留時間和峰大小。積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)則可直接進(jìn)行這些測量（強(qiáng)烈推薦使用積分儀和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈冇泻芎玫闹噩F(xiàn)性和靈敏度）。

計算

色譜峰的保留時間和峰大小必須轉(zhuǎn)換成待分離組分的名稱和含量。這可以通過與已知樣品（校準(zhǔn)樣品）的保留時間和響應(yīng)值大小進(jìn)行比較來完成。這種比較可以手工完成，但是鑒于速度和準(zhǔn)確性. 采用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

儀器控制

某些數(shù)據(jù)系統(tǒng)和GC組合還可通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算機(jī)提供對GC的直接控制。這樣就能創(chuàng)建可存儲的方法.需要時調(diào)用儲存的方法即可.從而可實(shí)現(xiàn)高度的自動化分析。一些樣品已經(jīng)是氣體（例如室內(nèi)或室外的空氣，可燃?xì)怏w等），則可以用氣體注射器或氣體進(jìn)樣閥直接進(jìn)樣。

Ⅱ、氣相色譜的進(jìn)樣方式

一些樣品已經(jīng)是氣體（例如室內(nèi)或室外的空氣可燃?xì)怏w等），則可以用氣體注射器或氣體進(jìn)樣閥直接進(jìn)樣。大多數(shù)樣品為液體，為了用氣相色譜來分析，必須首先使之氣化，這常常由加熱的進(jìn)樣口和液體注射器或液體進(jìn)樣閥相結(jié)合而完成的。

進(jìn)樣口的設(shè)計和選擇取決于色譜柱的直徑和類型，填充柱和大口徑毛細(xì)管柱使用填充柱進(jìn)樣口，小口徑的毛細(xì)管柱使用分流/不分流進(jìn)樣口。

填充柱進(jìn)樣口

為填充柱設(shè)計的，可更換的襯管使進(jìn)樣口適用于特定內(nèi)徑的色譜柱，柱內(nèi)徑一般為1/8或1/4英寸。典型的設(shè)計如圖8所示。

當(dāng)用大口徑毛細(xì)管柱時，專用的襯管使得它們可以用于填充柱進(jìn)樣口，這種色譜柱的柱容量與填充柱的類似。

樣品用注射器穿過隔墊注入到載氣流中。加熱的進(jìn)樣口使樣品（如果是液體）氣化，而后載氣將氣化的樣品帶入色譜柱。

填分流/不分流進(jìn)樣口

分流/不分流進(jìn)樣用毛細(xì)管柱，有兩種操作模式：

1、分流模式

毛細(xì)管柱有較小的樣品容量，進(jìn)樣量必須非常少，通常遠(yuǎn)少于1 μL，以防止色譜柱超載。如此小的樣品量操作起來是很困難的，分流模式提供了一種方法來解決此問題，即采用通常的進(jìn)樣量氣化，然后只把其中一部分引入到色譜柱內(nèi)進(jìn)行分析，其余大部分經(jīng)分流出口放空.

分流閥開啟并一直維持此狀態(tài)。樣品被注射進(jìn)襯管，同時被氣化。氣化的樣品在色譜柱（氣流阻力大）和分流放空口（氣流阻力可調(diào)）之間分配。

2、不分流進(jìn)樣模式

此模式特別適用于低濃度的樣品。它將樣品捕集在柱頭，同時將殘留在進(jìn)樣口的溶劑氣體放空。此模式包括兩個步驟：

a.注射樣品

關(guān)閉分流閥。載氣流在隔墊吹掃氣出口和色譜柱之間分配。柱頭壓力由分流放空調(diào)節(jié)閥來設(shè)定，從而設(shè)定流過色譜柱的流速；注射樣品。溶劑（主要的樣品成分）在富集樣品的柱頭產(chǎn)生飽和區(qū)帶。

b.進(jìn)樣口吹掃

在樣品被捕集到色譜柱頭之后，打開分流閥，將殘留在進(jìn)樣口中的氣體（此時大部分是溶劑）放空?，F(xiàn)在流路和分流模式是相同的（圖9)，升高柱溫，開始將樣品組分引入色譜柱并分離。

此方法對于沸點(diǎn)比溶劑高的組分的分離是很有效的。溶劑峰將會很大，要采用程序升溫將目標(biāo)化合物的峰和溶劑峰分離。

不分流模式進(jìn)樣步驟：

1）在加熱的進(jìn)樣口中使樣品和溶劑揮發(fā)。

2）采用較低的柱溫在柱頭產(chǎn)生一個溶劑飽和區(qū)帶。

3）利用此區(qū)帶使樣品在柱頭進(jìn)行富集和重組。

4）在所有樣品，或至少是大部分樣品進(jìn)入色譜柱后，通過打開分流放空閥放空進(jìn)樣口中殘留的樣品氣體。

5）升高柱溫，先將溶劑，然后將樣品從柱頭釋放。操作參數(shù)初始值設(shè)定。

注射進(jìn)樣技術(shù)

每一個色譜峰的起始點(diǎn)是與載氣混合的揮發(fā)的樣品區(qū)域的一部分，在樣品組分于柱內(nèi)被分離的過程中，樣品區(qū)域由于擴(kuò)散而展寬。任何色譜峰的寬度都不會比初始區(qū)域?qū)挾雀Ｓ捎诜蛛x窄峰比寬峰容易得多，故必須使初始區(qū)域?qū)挾茸钚』?。理想的注射進(jìn)樣技術(shù)是：

1）將樣品充入注射器，調(diào)節(jié)進(jìn)樣量；

2）將注射器的針尖以盡可能深地速度穿過進(jìn)樣隔墊（進(jìn)樣口的設(shè)計者假定您會這樣做）；

3）快速壓下注射器推桿；

4）立即把針從進(jìn)樣口拔出。

重要的就是速度，任何遲疑都將導(dǎo)致樣品區(qū)域?qū)挾仍龃蟆?/span>

如果一個熟練的操作者按以上方法進(jìn)樣，他能達(dá)到3%~4%的進(jìn)樣量重復(fù)性，能夠限制注射器推桿移動距離的機(jī)械裝置能提高進(jìn)樣重復(fù)性。

應(yīng)避免使用在兩個氣泡間捕集樣品的注射技術(shù)。這樣您必須做兩次估算，因而使進(jìn)樣量的誤差增倍。

自動進(jìn)樣的優(yōu)點(diǎn)

自動進(jìn)樣器是解決進(jìn)樣問題的一個方法，它們能夠?qū)崿F(xiàn)高度重復(fù)的進(jìn)樣。因此，它們通常允許采用更簡單的峰的含量計算方法（用外標(biāo)法，而不是內(nèi)標(biāo)法）。如果配備有自動進(jìn)樣器（裝備有樣品盤，并與數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接），就可以進(jìn)行全自動分析。

進(jìn)樣閥

1、氣體樣品進(jìn)樣閥，包括一個定量管和將定量管接入載氣流和脫離載氣流的閥體。樣品量通過定量管來確定。定量管是可以更換的，因此一個進(jìn)樣閥能夠提供多種高度重復(fù)的進(jìn)樣體積。

2、液體進(jìn)樣閥，這與氣體進(jìn)樣閥的原理是一樣的。由于液體進(jìn)樣要求更小的進(jìn)樣體積，因此“定量管"是構(gòu)成閥體的一部分，且是不可更換的。如果要改變進(jìn)樣量，您必須更換整個進(jìn)樣閥。

進(jìn)樣口溫度

1、氣體樣品

對于氣體樣品而言，進(jìn)樣口不需要?dú)饣魏挝镔|(zhì)，因此也就沒有必要加熱。然而，大多數(shù)色譜工作者更傾向于加熱進(jìn)樣口以保證進(jìn)樣口不會使任何物質(zhì)冷凝。常用的進(jìn)樣口溫度為100℃。

2、液體樣品

液體樣品要求加熱進(jìn)樣口，溫度要足夠高以使樣品氣化，但又不能過高而導(dǎo)致樣品分解。

1）溫度足夠高  開始將進(jìn)樣口溫度設(shè)置為溶劑沸點(diǎn)值并觀察色譜峰形。如果所有色譜峰的峰形大致相同（大小不同），說明進(jìn)樣口溫度已經(jīng)足夠高了。如果后流出的色譜峰顯得過寬，就將進(jìn)樣口溫度升高10℃看峰形是否改善。

2）溫度過高  如果出現(xiàn)的峰數(shù)比組分?jǐn)?shù)還多，且峰型較差，說明可能有樣品分解發(fā)生。

在進(jìn)樣口發(fā)生分解所產(chǎn)生的峰，其大小主要取決于進(jìn)樣口溫度。為了驗(yàn)證是否發(fā)生分解，稍稍降低進(jìn)樣口溫度后進(jìn)行第二次分析，然后比較峰的大小。若有明顯的變化，就表明在進(jìn)樣口處有樣品分解發(fā)生。