氣相色譜技術(shù)概論－之一

在氣相色譜中，流動(dòng)相（或“移動(dòng)相”）是載氣，通常是惰性氣體，例如氦氣或非反應(yīng)性氣體如氮?dú)狻Ｔ诖蠹s90％的儀器中，氦仍然是*常用的載氣，盡管優(yōu)選用于改進(jìn)分離的氫。固定相是惰性固體載體上的液體或聚合物的微觀層，在稱為柱的一片玻璃或金屬管內(nèi)（類似于分餾塔）。用于進(jìn)**相色譜的儀器稱為氣相色譜儀。

正在分析的氣態(tài)化合物與柱的壁相互作用，其中涂有固定相。這導(dǎo)致每種化合物在不同時(shí)間洗脫，稱為化合物的保留時(shí)間。保留時(shí)間的比較是GC對其分析的有用性。

氣相色譜原理上類似于柱色譜法（以及其他形式的色譜法，如HPLC，TLC），但具有幾個(gè)顯著的差異。首先，將混合物中的化合物分離的過程在液體固定相和氣相流動(dòng)相之間進(jìn)行，而在柱色譜法中，固定相為固體，流動(dòng)相為液體。 （因此，程序的全稱分別是“氣相色譜法”，分別是移動(dòng)和固定相。）**，氣相通過的柱位于爐中，氣體的溫度可以在而柱色譜（通常）沒有這樣的溫度控制。*后，氣相中化合物的濃度僅僅是氣體蒸氣壓的函數(shù)。

氣相色譜也類似于分餾，因?yàn)閮煞N方法主要基于沸點(diǎn)（或蒸汽壓）差異分離混合物的組分。 然而，分餾通常用于大規(guī)模分離混合物的組分，而GC可以以更小的比例（即微量級）使用。
氣相色譜法有時(shí)也被稱為氣相色譜法（VPC）vapor-phase chromatography (氣液分配色譜法（GLPC）gas–liquid partition chromatography  這些替代名稱以及它們各自的縮寫經(jīng)常用于科學(xué)文獻(xiàn)。 嚴(yán)格來說，GLPC是*正確的術(shù)語，因此被許多作者所喜愛。

歷史
色譜可以追溯到1903年俄羅斯科學(xué)家Mikhail Semenovich Tswett的工作。 德國研究生Fritz Prior在1947年開發(fā)了固態(tài)氣相色譜儀。Archer John Porter Martin獲得諾貝爾獎(jiǎng)，他工作并開發(fā)了液－液色譜（1941年）和紙上層析（1944年）。他為氣相色譜的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 。隨后他制作了液－氣色譜（1950）。

GC分析
氣相色譜儀是用于分離復(fù)雜樣品中化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)分析儀器。氣相色譜儀使用稱為柱的流通窄管，根據(jù)其各種化學(xué)和物理性質(zhì)，樣品的不同化學(xué)成分通過其以不同的速率通過氣流（載氣，流動(dòng)相）和它們與一個(gè)特定的柱填充，稱為固定相。隨著化學(xué)品離開色譜柱的末端，它們以電子方式檢測和鑒定。柱中的固定相的功能是分離不同的組分，導(dǎo)致每個(gè)組分在不同的時(shí)間（保留時(shí)間）離開色譜柱。可用于改變保留次序或時(shí)間的其他參數(shù)是載氣流速，色譜柱長度和溫度。

在GC分析中，已知體積的氣體或液體分析物通常使用微量注射器（或固相微萃取纖維或氣體源切換系統(tǒng)）注入塔的“入口”（頭部）。當(dāng)載氣將分析物分子掃過柱時(shí)，通過將分析物分子吸附在柱壁上或柱中的包裝材料上來抑制該運(yùn)動(dòng)。分子沿著柱進(jìn)行的速率取決于吸附的強(qiáng)度，其依賴于分子的類型和固定相材料。由于每種類型的分子具有不同的進(jìn)化速率，分析物混合物的各種組分隨著它們沿著塔進(jìn)行分離并在不同時(shí)間（保留時(shí)間）到達(dá)塔的末端。檢測器用于監(jiān)測柱的出口流;因此，可以確定每個(gè)組分到達(dá)出口的時(shí)間和該組分的量。通常，物質(zhì)通過從柱中出現(xiàn)（洗脫）的順序以及分析物在柱中的保留時(shí)間來確定（定性地）

儀器組成

自動(dòng)進(jìn)樣器
自動(dòng)進(jìn)樣器提供了將樣品自動(dòng)引入入口的方法?？梢允謩?dòng)插入樣品，但不常見。自動(dòng)進(jìn)樣提供更好的再現(xiàn)性和時(shí)間優(yōu)化。
存在不同種類的自動(dòng)進(jìn)樣器。自動(dòng)進(jìn)樣器可以根據(jù)樣品容量（自動(dòng)進(jìn)樣器與自動(dòng)進(jìn)樣器，自動(dòng)進(jìn)樣器可以工作少量樣品），機(jī)器人技術(shù)（XYZ機(jī)器人與旋轉(zhuǎn)機(jī)器人 - *常見）進(jìn)行分類或分析：
液體
通過注射器技術(shù)靜態(tài)頂空
通過轉(zhuǎn)移技術(shù)的動(dòng)態(tài)頂空
固相微萃?。⊿PME）
傳統(tǒng)的自動(dòng)進(jìn)樣器制造商與GC制造商不同，目前沒有GC制造商提供全系列的自動(dòng)進(jìn)樣器。歷史上，自動(dòng)進(jìn)樣器技術(shù)發(fā)展*活躍的國家是美國，意大利，瑞士和英國。

進(jìn)樣口
柱入口（或注射器）提供了將樣品引入連續(xù)的載氣流中的方法。進(jìn)樣口是連接到柱頭的硬件。

常見的進(jìn)樣口類型有：

S / SL（分流/不分流）進(jìn)樣器
通過注射器通過隔膜將樣品引入加熱的小室中 - 熱促進(jìn)樣品和樣品基質(zhì)的揮發(fā)。然后，載氣將樣品的整體（不分流模式）或部分（分離模式）掃描到柱中。在分流模式中，注射室中的一部分樣品/載氣混合物通過分流口排出。當(dāng)使用高分析物濃度（> 0.1％）的樣品時(shí)，分流注射是優(yōu)選的，而不分流注射*適合用低分析物（<0.01％）進(jìn)行痕量分析。在不分流模式下，分流閥在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后打開，以**否則會污染系統(tǒng)的較重元素。該預(yù)設(shè)（不分流）時(shí)間應(yīng)優(yōu)化，較短的時(shí)間（例如0.2分鐘）確保較少的拖尾但響應(yīng)時(shí)間減少，較長的時(shí)間（2分鐘）增加拖尾，但也增加信號。

柱上入口
樣品在此直接引入塔中，沒有熱量，或低于溶劑沸點(diǎn)的溫度。低溫將樣品冷凝成狹窄區(qū)域。然后可以加熱柱和入口，將樣品釋放到氣相中。這確保色譜法的*低可能溫度，并保持樣品在沸點(diǎn)以上分解。
PTV注射器
溫度程序的樣品介紹首先由Vogt于1979年進(jìn)行描述。*初，Vogt開發(fā)了該技術(shù)，用于在毛細(xì)管GC中引入大量樣品量（高達(dá)250μL）。 Vogt以受控的注射速率將樣品引入襯管中。襯里的溫度被選擇為略低于溶劑的沸點(diǎn)。將低沸點(diǎn)溶劑連續(xù)蒸發(fā)并通過分流管排出?；诖思夹g(shù)，Poy開發(fā)了程序化溫度蒸發(fā)噴射器; PTV。通過在低初始襯管溫度下引入樣品，可以繞過經(jīng)典熱注射技術(shù)的許多缺點(diǎn)。
氣源入口或氣體切換閥（6通／10通閥）;收集瓶中的氣體樣品連接到*通常是六端口切換閥。當(dāng)樣品可以擴(kuò)展到先前抽空的樣品環(huán)中時(shí)，載氣流不中斷。在切換時(shí)，將樣品環(huán)的內(nèi)容物插入載氣流中。

P / T（吹掃／捕集）系統(tǒng);惰性氣體通過含水樣品鼓泡，導(dǎo)致不溶性揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)從基質(zhì)中**。揮發(fā)物在環(huán)境溫度下被捕獲在吸收柱（稱為捕集阱或濃縮器）上。然后將捕獲器加熱并將揮發(fā)物引入載氣流中。需要預(yù)濃縮或純化的樣品可以通過這樣的系統(tǒng)引入，通常連接到S / SL端口。

載氣（流動(dòng)相）的選擇很重要。氫氣具有與氦效率相當(dāng)?shù)牧魉俜秶?。然而，如果?yōu)化流速，氦氣可能更有效率并提供*佳分離。氦氣是不易燃的，并且使用更多的探測器和較舊的儀器。因此，氦氣是*常用的載氣。然而近年來，氦的價(jià)格大幅上漲，導(dǎo)致越來越多的色譜技術(shù)人員轉(zhuǎn)而使用氫氣。理性考慮優(yōu)先使用氦。