氣相色譜儀系統介紹
更新時間：2023-12-11 瀏覽次數：1596
氣相色譜儀的系統和進樣基礎簡述！
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驗技術。它被用來對樣品組分進行鑒定和定量測定。基于時間的差別進行分離：和物理分離（比如蒸餾和類似的技術）不同，氣相色譜（GC)是基于時間差別的分離技術。將氣化的混合物或氣體通過含有某種物質的管，基于管中物質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行分離。樣品經過檢測器以后，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。峰出現的時間稱為保留時間，可以用來對每個組分進行定性，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
一個氣相色譜系統包括：
1、載氣源，
它能將樣品帶入GC系統進樣口；載氣必須是純凈的。污染物可能與樣品或色譜柱反應，產生假峰進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。）。若使用氣體發生器而不是氣體鋼瓶時，應對每一臺GC都裝配凈化器，并且使氣源盡可能靠近儀器的背面。
2、進樣口
它同時還作為液體樣品的氣化室；進樣口就是將揮發后的樣品引入載氣流。常用的進樣裝置是注射進樣口和進樣閥。
注射進樣口
用于氣體和液體樣品進樣。常用來加熱使液體樣品蒸發。用氣體或液體注射器穿透隔墊將樣品注入載氣流。其原理（非實際設計尺寸）
進樣閥
樣品從機械控制的定量管被掃入載氣流。因為進樣量通常差別很大，所以對氣體和液體樣品采用不同的進樣閥。其原理（非實際設計尺寸）。進樣閥通常與進樣口連接，特別在分流進樣模式時，進樣閥連接到分流/不分流進樣口。
3、色譜柱，
實現隨時間的分離；分離就在色譜柱中進行。因為用戶可以選擇不同的色譜柱。故使用一臺儀器能夠進行許多不同的分析。因為大多數分離都強烈依賴于溫度.故色譜柱要安裝在能夠精密控溫的柱箱內
4、檢測器
當組分通過時，檢測器電信號的輸出值改變，從而對組分做出響應；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生信號。檢測器的輸出信號經過轉化后成為色譜圖，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：當純的載氣（沒有待分離組分）流經檢測器時，產生穩定的電信號（基線）；當有待分離組分通過檢測器時，產生不同的電信號（基線）。
5、數據處理裝置
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行處理：帶狀圖記錄儀上記錄、使用數字積分儀處理、用計算機數據系統處理。傳統的帶狀圖記錄儀必須手工測量峰的保留時間和峰大小。積分儀和數據系統則可直接進行這些測量（強烈推薦使用積分儀和數據系統，因為它們有很好的重現性和靈敏度）。
計算
色譜峰的保留時間和峰大小必須轉換成待分離組分的名稱和含量。這可以通過與已知樣品（校準樣品）的保留時間和響應值大小進行比較來完成。這種比較可以手工完成，但是鑒于速度和準確性. 采用數據處理系統。
儀器控制
某些數據系統和GC組合還可通過數據系統計算機提供對GC的直接控制。這樣就能創建可存儲的方法.需要時調用儲存的方法即可.從而可實現高度的自動化分析。一些樣品已經是氣體（例如室內或室外的空氣，可燃氣體等），則可以用氣體注射器或氣體進樣閥直接進樣。
Ⅱ、氣相色譜的進樣方式
一些樣品已經是氣體（例如室內或室外的空氣可燃氣體等），則可以用氣體注射器或氣體進樣閥直接進樣。大多數樣品為液體，為了用氣相色譜來分析，必須首先使之氣化，這常常由加熱的進樣口和液體注射器或液體進樣閥相結合而完成的。
進樣口的設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管柱使用填充柱進樣口，小口徑的毛細管柱使用分流/不分流進樣口。
填充柱進樣口
為填充柱設計的，可更換的襯管使進樣口適用于特定內徑的色譜柱，柱內徑一般為1/8或1/4英寸。典型的設計如圖8所示。
當用大口徑毛細管柱時，專用的襯管使得它們可以用于填充柱進樣口，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/不分流進樣口
分流/不分流進樣用毛細管柱，有兩種操作模式：
1、分流模式
毛細管柱有較小的樣品容量，進樣量必須非常少，通常遠少于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，即采用通常的進樣量氣化，然后只把其中一部分引入到色譜柱內進行分析，其余大部分經分流出口放空.
分流閥開啟并一直維持此狀態。樣品被注射進襯管，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）之間分配。
2、不分流進樣模式
此模式特別適用于低濃度的樣品。它將樣品捕集在柱頭，同時將殘留在進樣口的溶劑氣體放空。此模式包括兩個步驟：
a.注射樣品
關閉分流閥。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節閥來設定，從而設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生飽和區帶。
b.進樣口吹掃
在樣品被捕集到色譜柱頭之后，打開分流閥，將殘留在進樣口中的氣體（此時大部分是溶劑）放空。現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化合物的峰和溶劑峰分離。
不分流模式進樣步驟：
1）在加熱的進樣口中使樣品和溶劑揮發。
2）采用較低的柱溫在柱頭產生一個溶劑飽和區帶。
3）利用此區帶使樣品在柱頭進行富集和重組。
4）在所有樣品，或至少是大部分樣品進入色譜柱后，通過打開分流放空閥放空進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。操作參數初始值設定。
注射進樣技術
每一個色譜峰的起始點是與載氣混合的揮發的樣品區域的一部分，在樣品組分于柱內被分離的過程中，樣品區域由于擴散而展寬。任何色譜峰的寬度都不會比初始區域寬度更窄。由于分離窄峰比寬峰容易得多，故必須使初始區域寬度最小化。理想的注射進樣技術是：
1）將樣品充入注射器，調節進樣量；
2）將注射器的針尖以盡可能深地速度穿過進樣隔墊（進樣口的設計者假定您會這樣做）；
3）快速壓下注射器推桿；
4）立即把針從進樣口拔出。
重要的就是速度，任何遲疑都將導致樣品區域寬度增大。
如果一個熟練的操作者按以上方法進樣，他能達到3%~4%的進樣量重復性，能夠限制注射器推桿移動距離的機械裝置能提高進樣重復性。
應避免使用在兩個氣泡間捕集樣品的注射技術。這樣您必須做兩次估算，因而使進樣量的誤差增倍。
自動進樣的優點
自動進樣器是解決進樣問題的一個方法，它們能夠實現高度重復的進樣。因此，它們通常允許采用更簡單的峰的含量計算方法（用外標法，而不是內標法）。如果配備有自動進樣器（裝備有樣品盤，并與數據系統連接），就可以進行全自動分析。
進樣閥
1、氣體樣品進樣閥，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，因此一個進樣閥能夠提供多種高度重復的進樣體積。
2、液體進樣閥，這與氣體進樣閥的原理是一樣的。由于液體進樣要求更小的進樣體積，因此“定量管"是構成閥體的一部分，且是不可更換的。如果要改變進樣量，您必須更換整個進樣閥。
進樣口溫度
1、氣體樣品
對于氣體樣品而言，進樣口不需要氣化任何物質，因此也就沒有必要加熱。然而，大多數色譜工作者更傾向于加熱進樣口以保證進樣口不會使任何物質冷凝。常用的進樣口溫度為100℃。
2、液體樣品
液體樣品要求加熱進樣口，溫度要足夠高以使樣品氣化，但又不能過高而導致樣品分解。
1）溫度足夠高 開始將進樣口溫度設置為溶劑沸點值并觀察色譜峰形。如果所有色譜峰的峰形大致相同（大小不同），說明進樣口溫度已經足夠高了。如果后流出的色譜峰顯得過寬，就將進樣口溫度升高10℃看峰形是否改善。
2）溫度過高 如果出現的峰數比組分數還多，且峰型較差，說明可能有樣品分解發生。
在進樣口發生分解所產生的峰，其大小主要取決于進樣口溫度。為了驗證是否發生分解，稍稍降低進樣口溫度后進行第二次分析，然后比較峰的大小。若有明顯的變化，就表明在進樣口處有樣品分解發生。
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