气相色谱的进样系统-气相色谱仪
气相色谱仪的五大基本结构
气相色谱仪的五大基本结构是实现气相色谱过程的仪器，仪器型号繁多，但总的说来，其基本结构是相似的，主要由载气系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、检测系统以及数据处理系统构成。
一、载气系统载气系统包括气源、气体净化器、气路控制系统。
载气是气相色谱过程的流动相，原则上说只要没有腐蚀性，且不干扰样品分析的气体都可以作载气。
常用的有H2、He、N2、Ar 等。
在实际应用中载气的选择主要是根据检测器的特性来决定，同时考虑色谱柱的分离效能和分析时间。
载气的纯度、流速对色谱柱的分离效能、检测器的灵敏度均有很大影响，气路控制系统的作用就是将载气及辅助气进行稳压、稳流及净化，以满足气相色谱分析的要求。
操作气相色谱仪如何选用不同气体纯度的气源做载气和辅助气体原则上讲，选择气体纯度时，主要取决于分析对象、色谱柱中填充物以及检测器。
建议在满足分析要求的前提下，尽可能选用纯度较高的气体。
这样不但会提高(保持)仪器的高灵敏度，而且会延长色谱柱和整台仪器(气路控制部件，气体过滤器)的寿命。
实践证明，作为中高档仪器，长期使用较低纯度的气体气源，一旦要求分析低浓度的样品时，要想恢复仪器的高灵敏度有时十分困难。
对于低档仪器，作常量或半微量分析，选用高纯度的气体，不但增加了运行成本，有时还增加了气路的复杂性，更容易出现漏气或其他的问题而影响仪器的正常操作。
二、进样系统进样系统包括进样器和汽化室，它的功能是引入试样，并使试样瞬间汽化。
气体样品可以用六通阀进样，进样量由定量管控制，可以按需要更换，进样量的重复性可达%。
液体样品可用微量注射器进样，重复性比较差，在使用时，注意进样量与所选用的注射器相匹配，最好是在注射器最大容量下使用。
工业流程色谱分析和大批量样品的常规分析上常用自动进样器，重复性很好。
在毛细管柱气相色谱中，由于毛细管柱样品容量很小，一般采用分流进样器，进样量比较多，样品汽化后只有一小部分被载气带入色谱柱，大部分被放空。
汽化室的作用是把液体样品瞬间加热变成蒸汽，然后由载气带入色谱柱。
气相色谱仪及色谱检测器-2
2). 进样器
类型：微量注射器,旋转式六通阀 用注射器进样重复性为2-5% 用六通阀进样量的重复性<0.5% 液体样品: 5、10 μL 微量进样器 气体样品: 50、100、200μL 微量进样器 也可用一般1mL、2mL注射器 定量最好用六通阀进样 0.5、1、2……mL定量 环
3、分离系统
进入检测器的试样是气体，mv· mL/mL 灵敏度表示每毫升载气中有一毫升试样在检测 器上产生的毫伏数。Q的单位为毫升组分/毫升流动 相，则有检测器体积灵敏度SV： Sv= u2FdA/u1mL
B. 质量型检测器灵敏度， mv·s/g
表示每秒钟有一克物质通过检测器时所产 生的信号的大小。Q的单位为克组分/秒，则 有质量型检测器灵敏度St，其单位为毫伏/克 组分/秒。 St=60u2A/u1m
1 、气路系统
气相色谱仪的气路系统是一个载气连续运行,包 括气源、气体净化、气体流速控制和测量。 气路系统的气密性、载气流量的稳定性都对实 验的结果有影响。 气相色谱的气路系统有：单柱单气路系统 双柱双气路系统
1). 载气的选择
气相色谱常用的载气有：氢气、氮气、氦气等， 其选用取决于所用的检测器。 •热导检测器（TCD） •氢火焰离子化检测器（FID） •火焰光度检测器（FPD） •电2 （高纯 >99.99%）
由灵敏度公式：
1、进样量与峰面积成正比。（色谱 峰定量的理论基础） 2、进样量一定时，峰面积与流速成 反比。（定量时，要保持载气流速 恒定）
2).噪声和漂移：（稳定性）
噪声：当纯载气通过检测器时，记录仪记 录下来的基线波动为噪声。 以RN表示，单位为mv或mA 短期噪声：记录笔的振幅波动。 长期噪声：周期性的基线波动。 漂移：单方向的长期噪声所产生基线相对 于起始基线移动的距离。
气相色谱仪工作原理
系统由储液器、泵、、、、等几部分组成。
储液器中的被打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的,在两相中作时,经过反复多次的吸附-的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来主要有进样系统、输液系统、．分离系统、检测系统和，下面将分别叙述其各自的组成与特点。
1．进样系统一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作，进样量是恒定的。
这对提高分析样品的重复性是有益的。
2．输液系统该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。
高压泵的一般为l．47～4．4X107Pa，流速可调且稳定，当高压流动相通过时，可降低样品在柱中的，可加快其在柱中的移动速度，这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。
流动相贮存错和梯度仪，可使流动相随固定相和样品的性质而改变，包括改变洗脱液的极性、、PH值，或改用竞争性抑制剂或变性剂等。
这就可使各种物质（即使仅有一个基团的差别或是）都能获得有效分离。
3.分离系统该系统包括色谱柱、和等。
色谱柱一般长度为10～50cm（需要两根连用时，可在二者之间加一连接管），内径为2～5mm，由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或等材料制成，住内装有直径为5～10μm的固定相（由基质和固定液构成）．固定相中的基质是由机械强度高的或硅胶构成，它们都有惰性（如硅胶表面的基因基本已除去）、多孔性（可达1000?）和大的特点，加之其表面经过机械涂渍（与中固定相的制备一样），或者用化学法偶联各种基因（如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等）或配体的。
因此，这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。
例如，在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素（PSA）后，就可以把中的一种糖蛋白分离出来。
另外，固定相基质粒小，柱床极易达到均匀、致密状态，极易降低扩散效应。
气相色谱仪的基本组成和操作
气路的检漏方法有两种。 一种是皂膜检漏法：用毛笔蘸上肥皂水 涂在各接头上检漏，若接口处有气泡溢出， 则说明该处漏气，应重新拧紧，直到不漏气 为止，检漏完毕应使用干布将皂液擦净；
另一种是堵气观察法：用橡皮塞堵住出 口处，同时关闭稳压阀，压力表压力不下降， 则说明不漏气；反之，压力表压力缓慢下降， 则表明该处漏气，应重新拧紧各接头以至不 漏气为止。
稳压阀、针形阀及稳流阀的调节需缓慢 进行。稳压阀不工作时，必须放松调节手柄 （顺时针转动）；针形阀不工作时，应将阀
门处于“开”的状态（逆时针转动）；对于稳 流阀，当气路通气时，必须先打开稳流阀的 阀针，流量调节应从大流量调到所需要的流 量；稳压阀、针形阀及稳流阀均不可作开关 使用；各种阀的进、出口不能接反。
的外气路输气管主要是φ3×0.5聚乙烯管或 φ3×0.5不锈钢导管，靠螺母、压环和“O”
形密封圈进行连接。连接管路时，要求既要 能保证气密性，又不会损坏接头。
（7）检漏 气相色谱仪的气路要认真仔细的进行检
漏，气路不密封将会使以后的实验出现异常 现象，造成数据的不准确。用氢气作载气时， 氢气若从柱接口漏进恒温箱，可能会发生爆 炸事故。
专题项目2： 气相色谱仪的基本组成和操作
载气 系统
进样 系统
色谱柱
Hale Waihona Puke 检测 系统温控 系统
数据处 理系统
一、气路系统 气相色谱仪的气路是一个载气连续运行 的密闭系统，常见的气路系统有单柱单气路 和双柱双气路。气路的气密性、载气流量的 稳定性和测量流量的准确性，对气相色谱的 测定结果起着重要的作用。
减压阀后，必须经净化管净 化处理，以除去水分和杂质。 常用的气体净化剂为子筛、 硅胶、活性炭等。
（3）稳压阀 稳压阀为后面的针形阀提供稳定的气压，
气相色谱质谱仪的结构和基本原理
一、气相色谱质谱仪的定义气相色谱质谱仪是一种高效、高灵敏度的分析仪器，结合了气相色谱和质谱两种分析技术，能够对样品中的化合物进行分离和鉴定。
它在环境监测、药物分析、食品安全等领域有着广泛的应用。
二、气相色谱质谱仪的结构1. 气相色谱部分气相色谱部分主要包括进样系统、色谱柱、色谱炉、检测器等组成。
进样系统用来引入样品，色谱柱用于分离混合物中的成分，色谱炉用来加热和蒸发样品，检测器用来检测色谱柱输出的化合物。
2. 质谱部分质谱部分主要包括离子源、质量分析器和检测器。
离子源用来将化合物转化为离子，质量分析器用来对这些离子进行分析，检测器则用来检测质谱输出的信号。
3. 数据处理系统数据处理系统用来接收、处理和输出色谱和质谱的数据，包括化合物的质谱图和色谱图等。
三、气相色谱质谱仪的基本原理1. 气相色谱原理气相色谱利用气体流动的作用将混合物中的成分分离开来。
当样品进入色谱柱后，不同成分会根据其在色谱柱固定相上的分配系数不同而在色谱柱中移动，最终被分离出来。
2. 质谱原理质谱是利用化合物在电场作用下产生碎片离子，并根据这些离子的质量比进行分析。
质谱仪会将化合物转化为带电离子，然后通过电场和磁场对这些离子进行分析，最终得到质谱图谱。
3. 联用原理气相色谱质谱联用仪将气相色谱和质谱联接在一起，样品首先经过气相色谱的分离，然后进入质谱进行离子化和分析，最终得到色谱和质谱的数据。
通过联用，可以更加准确地对化合物进行分析和鉴定。
四、气相色谱质谱仪的应用气相色谱质谱仪在环境监测、药物分析、食品安全等领域有着广泛的应用。
在环境监测中，可以用来分析空气中的挥发性有机物；在药物分析中，可以用来鉴定药物中的杂质和成分；在食品安全领域，可以用来检测食品中的农药残留和添加剂。
五、气相色谱质谱仪的发展趋势近年来，随着科学技术的不断进步，气相色谱质谱仪在分析性能、数据处理和操作便捷性方面都有了很大的提升。
未来，气相色谱质谱仪将更加智能化，分析速度将更快，分辨率将更高，对于微量成分的分析将更加准确。
第八章 气相色谱法
同系物的保留指数 I 之差应为100的整数倍，据此可判断被
分离的组分是否为某组分的同系物
4. 双柱、多柱定性
对于复杂样品的分析，利用双柱或多柱法更有效、可靠， 使原来一根柱子上可能出现相同保留值的两种组分，在另一柱 上就有可能出现不同的保留值。
5.检测器进行定性
采用不同检测器的选择性对未知物进行大致定性分类:
高分子多孔微球：由苯乙烯或乙基乙烯苯与二乙烯苯交联共聚而成
特点：耐高温；色谱峰对称；柱寿命长；按极性顺序分离化合物
（二）气液色谱固定相
气液色谱固定相组成：固定液和载体（担体） 1. 固定液：高沸点液体
（1）要求：
①在操作温度下蒸汽压低于10pa； ②热稳定；
③对组分选择性高；
④充足的组分溶解能力
（2）固定液分类：
FID是利用有机物在氢火焰作用下化学电离而形成离子流，借 测定离子流强度进行检测。
a. FID需用到三种气体：
N2 ：载气携带试样组分； H2 ：为燃气； 空气：助燃气。 b. 在发射极和收集极之间加有 一定的直流电压（100-300V） 构成一个外加电场。
极化极
（四）电子捕获检测器
Electron Capture Detector, ECD
热稳定性好； 形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。 （2）载体类型：非硅藻土和硅藻土 非硅藻土载体：耐腐蚀，主要有玻璃微球、聚四氟乙烯。
硅藻土载体常用，主要成分是二氧化硅和少量无机盐。
硅藻土 类载体
红色硅藻土：含氧化铁 孔径约2mm, 比表面积约4 m2/g 表面吸附性较强且有一定的催化活性 适于涂渍高含量固定液，分离非极性化合物 白色硅藻土：在助熔剂Na2CO3辅助下，成铁硅酸钠 孔径8-9mm, 比表面积约1 m2/g 催化活性小 适于涂渍低含量固定液，分离极性化合物
气相色谱仪的六大系统
气相色谱仪的六大系统
（1）载气系统 气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。
（2）进样系统进样就是把气体或液体样品速而定量地加到色谱柱上端。
（3）分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。
（4）检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。
（5）信号记录或微机数据处理系统 近年来气相色谱仪主要采用色 谱数据处理机。色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。
（6）温度控制系统 用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度，是气相色谱仪的重要组成部分
气相色谱仪
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气相色谱仪
五、气相色谱仪的临床应用 • 生化项目检测 • 微生物检测 • 药物检测
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气相色谱仪
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气相色谱仪
一、气相色谱仪的工作原理
气相色谱仪是根据试样中各组分在气相和固定 相间的分配系数不同，当组分在两相间进行多次的 分配，由于固定相对各组分的吸附能力不同，组分 的运行速度就不同，由此达到彼此分离；分离后的 组分按保留时间的先后顺序进入检测器记录信号， 产生的信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的 色谱峰；依据试样中各组分保留时间（出峰位置） 可进行定性分析或依据响应值（峰高或峰面积）对 试样中各组分进行定量分析。
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气相色谱仪
2.检出限 指检测器的响应信号恰好等于噪声的3倍
时，单位时间所需引入检测器中某组分的质 量，或单位体积载气中所含某组分的质量。
D为检出限，N为噪声，S为灵敏度
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气相色谱仪
四、气相色谱仪的的使用与维护 （一）气相色谱仪的使用
国外气相色谱仪
国产气相色谱仪
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气相色谱仪
气相色谱仪
1．浓度型检测器 检测器的响应值正比于组 分的浓度。 • 热导检测器（TCD） • 电子捕获检测器（ECD） 2．质量流速型检测器 检测器的响应信号正 比于单位时间内组分进入检测器的质量。 • 氢火焰离子化检测器（FID）： • 火焰光度检测器（FPD）：
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第一节 气相色谱仪
（五）温度控制系统 温度的控制是重要的指标，它直接影响柱
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气相色谱仪
（三）分离系统
分离系统由色谱柱组成，是色谱仪的核心部分。 色谱柱主要有两类：填充柱和毛细管柱。
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气相色谱的进样系统
气相色谱的进样系统的作用是将样品直接或经过特殊处理后引入气相色谱仪的气化室或色谱柱进行分析，根据不同功能可划分为如下几种：
1、手动进样系统微量注射器：使用微量注射器抽取一定量的气体或液体样品注入气相色谱仪进行分析的手动进样。
广泛适用于热稳定的气体和沸点一般在500℃以下的液体样品的分析。
用于气相色谱的微量注射器种类繁多，可根据样品性质选用不同的注射器。
固相微萃取（SPME）进样器：固相微萃取是九十年代发明的一种样品预处理技术，可用于萃取液体或气体基质中的有机物，萃取的样品可手动注入气相色谱仪的气化室进行热解析气化，然后进色谱柱分析。
这一技术特别适用于水中有机物的分析。
2、液体自动进样器
液体自动进样器用于液体样品的进样，可以实现自动化操作，降低人为的进样误差，减少人工操作成本。
适用于批量样品的分析。
3、阀进样系统、气体进样阀
气体样品采用阀进样不仅定量重复性好，而且可以与环境空气隔离，避免空气对样品的污染。
而采用注射器的手动进样很难做到上面这两点。
采用阀进样的系统可以进行多柱多阀的组合进行一些特殊分析。
气体进样阀的样品定量管体积一般在0.25毫升以上。
液体进样阀
液体进样阀一般用于装置中液体样品的在线取样分析，其样品定量环一般是阀芯处体积约0.1-1.0微升的刻槽。
4、吹扫捕集系统
用于固体、半固体、液体样品基质中挥发性有机化合物的富集和直接进气相色谱仪进行分析。
5、热解吸系统
用于气体样品中挥发性有机化合物的捕集，然后热解吸进气相色谱仪进行分析。
6、顶空进样系统
顶空进样器主要用于固体、半固体、液体样品基质中挥发性有机化合物的分析，如水中VOCs、茶叶中香气成分、合成高分子材料中残留单体的分析等。
7、热裂解器进样系统
配备热裂解器的气相色谱称为热解气相色谱(pyrolysis gas chromatography PGC)，理论上可适用于由于挥发性差依靠气相色谱还不能分离分析的任何有机物（在无氧条件下热分解，其热解产物或碎片一般与母体化合物的结构有关，通常比母体化合物的分子小，适于气相色谱分析），但目前主要应用于聚合物的分析。
通常在气相色谱仪的载气（氦气或氮气）中，无氧条件下，将聚合物试样加热，由于施加到聚合物试样上的热能超过了分子的键能，结果引起化合物分子裂解。
分子的碎裂包括以下过程：失去中性小分子，打开聚合物链产生单体单元或裂解成无规的链碎片。
聚合物热裂解的机理取决于聚合物的种类，但热解产物的性质和相对产率还与热裂解器的设计和热裂解条件有关。
影响特征热裂解碎片产率重现性的关键因素有：终点热解温度、升温时间或升温速率和进样量。
用于固体和高沸点液体的热解器分为两类：脉冲型和连续型。
目前常用的居里点热解器和热丝热解器属于第一类，炉式热解器属于第二类。
此外还有一些特殊的热解器。
PGC应用于聚合物分析包括合成聚合物和生物聚合物。
在合成聚合物领域的主要应用包括指纹鉴定、共聚物或共混物组成的定量分析和结构测定如无规、序列和支化。
在生物聚合物领域的应用包括研究细菌、真菌、碳水化合物和蛋白质等。
此外PGC在其他很多方面也有应用。