氣相色譜儀是利用色譜分離技術和檢測技術，對多組分的復雜混合物進行定性和定量分析的儀器。氣相色譜儀一般由氣路系統、進樣系統、分離系統（色譜柱系統）、檢測及溫控系統、記錄系統組成。氣相色譜多種多樣的進樣方式你知道如何選擇嗎？

1、氣相色譜儀的進樣方式

1、手動進樣系統微量注射器

使用微量注射器抽取一定量的氣體或液體樣品注入氣相色譜儀進行分析的手動進樣。廣泛適用于熱穩定的氣體和沸點一般在500℃以下的液體樣品的分析。用于氣相色譜的微量注射器種類繁多，可根據樣品性質選用不同的注射器。

2、固相微萃取（SPME）進樣器

固相微萃取是九十年代發明的一種樣品預處理技術，可用于萃取液體或氣體基質中的有機物，萃取的樣品可手動注入氣相色譜儀的氣化室進行熱解析氣化，然后進色譜柱分析，這一技術特別適用于水中有機物的分析。

3、液體自動進樣器

液體自動進樣器用于液體樣品的進樣，可以實現自動化操作，降低人為的進樣誤差，減少人工操作成本。適用于批量樣品的分析。

4、氣相色譜儀閥進樣系統

氣體進樣閥：氣體樣品采用閥進樣不僅定量重復性好，而且可以與環境空氣隔離，避免空氣對樣品的污染，而采用注射器的手動進樣很難做到上面這兩點。采用閥進樣的系統可以進行多柱、多閥的組合進行特殊分析。氣體進樣閥的樣品定量管體積一般在0.25毫升以上。

液體進樣閥：液體進樣閥一般用于裝置中液體樣品的在線取樣分析，其樣品定量環一般是閥芯處體積約0.1-1.0微升的刻槽。

5、吹掃捕集系統

用于固體、半固體、液體樣品基質中揮發性有機化合物的富集和直接進氣相色譜儀進行分析。

6、氣相色譜儀熱解吸系統

用于氣體樣品中揮發性有機化合物的捕集，然后熱解吸進氣相色譜儀進行分析。

7、頂空進樣系統

頂空進樣器主要用于固體、半固體、液體樣品基質中揮發性有機化合物的分析，如水中VOCs、茶葉中香氣成分、合成高分子材料中殘留單體的分析等。

8、熱裂解器進樣系統

配備熱裂解器的氣相色譜稱為熱解氣相色譜(pyrolysis gas chromatography PGC)，理論上可適用于由于揮發性差依靠氣相色譜還不能分離分析的任何有機物（在無氧條件下熱分解，其熱解產物或碎片一般與母體化合物的結構有關，通常比母體化合物的分子小，適于氣相色譜分析），但目前主要應用于聚合物的分析。

2、分流/不分流應該如何選擇？

分流/不分流進樣是氣相色譜進樣的兩種方式，大多數情況下，實驗會選擇分流進樣，也有部分實驗分析選擇不分流進樣，那兩種進樣方式有什么區別，是在什么情況下選擇的分流進樣，在什么情況下選擇不分流進樣呢？

 分流/不分流進樣口是毛細管柱氣相色譜法較常用的進樣口，它既可用作分流進樣，也可用作不分流進樣。從結構上看，分流/不分流進樣口有明顯的不同：一是前者有分流氣出口及其控制裝置，除了進樣口前有一個控制閥外，在分流氣路上還有一個柱前壓調節閥；二是使用的襯管結構不同。不分流襯管為直通型，而分流襯管內部多彎曲或內部另有裝置。此外，分流進樣和不分流進樣在操作參數的設置，對樣品的要求以及襯管結構方面也有很大區別。

1、分流進樣

分流進樣，先將液體樣品注入進樣器的加熱室中，加熱室迅速升溫使樣品瞬間蒸發；在大流速的載氣的吹掃下，樣品與載氣迅速混合，混合氣通過分流口時大部分的混合氣體被排出而少量的混合氣體進入色譜，進行分析。

（1）分流進樣的目的

 一是減少載氣中樣品的含量使其符合毛細管色譜進樣量的要求；二是可以使樣品以較窄的帶寬進入色譜柱。但這種進樣方式只有 1％～5%的樣品可以進入色譜柱，不適合樣品中痕量組分的分析。當使用火焰離子化檢測器（FID）時，分析的檢測限約為50ppm（w/w）。在進樣過程中，進樣針將樣品注入加熱室時，部分揮發性組分會損失掉，所以這種進樣方式的分析重現性不高。分流模式進樣不適合分析熱不穩定性物質。因為在加熱室中常常會發生待測物質的分解反應，尤其是使用玻璃纖維填料的襯管時。雖然分流進樣方式有許多弊端，但是由于它操作簡便、適應性強，仍然是分析工作中最常使用的進樣方式之一。

（2）樣品適用性

分流進樣適合于大部分可揮發樣品，包括液體和氣體樣品，特別是對一些化學試劑的分析。因為其中一些組分會在主峰前流出，而且樣品不能稀釋，故分流進樣住往是理想的選擇。如果對樣品的組成不很清楚，也應首先采用分流進樣口，對于一些相對“臟”的樣品，更應采用分流進樣，因為分流進樣時大部分樣品被放空，只有一小部分樣品進入色譜柱，這在很大程度上防止了柱污染。只是在分流進樣不能滿足分析要求時(靈敏度太低)，才考慮其他進樣方式，如不分流進樣和柱上進樣等。總之，分流進樣的適用范圍寬，靈話性很大。分流比可調范圍廣，故成為毛細管GC的首選進樣方式。

（3）載氣流路和襯管選擇

進入進樣口的載氣總流量由一個總流量閥控制，而后載氣分成兩部分：一是隔墊吹掃氣(1～3mL/min)，二是進入汽化室的載氣。進入汽化室的載氣與樣品氣體混合后又分為兩部分：大部分經分流出口放空，小部分進樣色譜柱。

分流進樣口可采用多種襯管，用于分流進樣的襯管大都不是直通的，管內有縮徑處或者燒結板，或者有玻瑞珠，或者填充有玻璃毛。這主要是為了增大與樣品接觸的比表面，保證樣品完全汽化，減小分流歧視。同時也是為了防止固體顆粒和不揮發的樣品組分進入色譜柱。

2、不分流進樣

不分流式進樣和分流式進樣需要的設備相似。樣品在導入加熱的襯管后迅速蒸發，這時關閉分流管將樣品導入色譜柱中。在20～60s后開啟分流閥將加熱的襯管中的微量蒸汽排出。待測組分在較低的柱溫下由于溶劑效應在色譜柱頂端再次富集，使樣品以較窄的帶寬進行分離。理想的再富集是溶質組分在色譜柱入口形成一層液膜。這種效果可以通過使用弱極性溶液作為溶劑來實現。對于極性較強的溶劑如甲醇，只能小體積進樣（＜2μL）。如果進樣體積較大，樣品的峰形就會失真。類似的情況在分流進樣模式中也會發生。因為樣品需要在加熱室中放置更長的時間，所以不分流進樣模式的熱分解效應比分流進樣模式更明顯。與分流進樣模式相比不分流進樣更適于用對痕量組分的分析。

（1）樣品適用性

不分流進樣具有明顯高于分流進樣的靈敏度，它通常用于環境分析、食品中的農藥殘留監測，以及臨床和藥物分析等。這些藥品往往都比較臟，所以樣品的預處理是保護色譜柱所必須注意的問題。不分流進樣對樣品溶劑有較嚴格的要求。一般地講，使用高沸點溶劑比低沸點溶劑有利。另一方面，洛劑的極性一定要與樣品的極性相匹配，且要保證溶劑在所有被測樣品組分之前出峰，否則早流出的峰就會被溶劑的大峰掩蓋。對于高沸點痕量組分的分析，不分流進樣就容易多了。事實上，不分流進樣應是分析高沸點痕最組分的首選方法。

（2）載氣流路和襯管選擇

在實際工作中、不分流進樣的應用遠沒有分流進樣普遍，只是在分流進樣不能滿足分析要求時(主要是靈敏度要求)，才考慮使用不分流進樣。這是因為不分流進樣的操作條件優化較為復雜。對操作技術的要求高。

襯管的尺寸是影響不分流進樣性能的另一個重要因素。襯管的容積小一些有利，一般為0.25～1mL，且最好使用直通式襯管。當用自動進樣器進樣時，因進樣速度快，樣品揮發快，故建議采用容積稍大一些的直通式襯管。對于干凈樣品，襯管內可不填充玻璃毛，對于相對臟的樣品，則需要填充玻瑞或石英毛，以保證分析的重現性并保護色譜柱不被污染。

3、其他進樣方式

氣相毛細管色譜柱有直接進樣、分流進樣、不分流進樣、冷柱頭進樣和程序升溫氣化進樣五種不同操作方式，各操作方式的原理和影響因素各不相同。

1、大口徑毛細管柱的直接進樣

內徑≥0.53mm的毛細管柱稱為大口徑毛細管柱，由于其內徑比一般毛細管粗，柱的樣品容量為填充柱的1/10～1/20，介于填充柱和常規毛細管柱之間，柱內載氣流速可高達10～20mL/min，因此只需將氣化室的內襯管和柱接頭稍加改進，就可采用填充柱的進樣口直接進樣。

2、冷柱頭進樣

對受熱不穩定的樣品，可將其直接注入處于室溫或更低溫度下的毛細管柱柱頭。此時氣化室的結構特點如圖所示：無加熱裝置，但有冷空氣或制冷劑(液態N2或CO2)的入口和出口；注射針入口處無進樣隔墊，但有一停止閥可阻止或允許注射針將樣品注入冷柱頭。進樣時，先把注射針頭插入進樣通道，停在停止閥上部，再開啟停止閥，將針頭插到毛細管柱頭上，快速注射(約0.5uL)樣品，然后將注射針頭提回到停止閥上部，關上閥門，拔出注射針，立即開始程序升溫分析。

此進樣系統的密封是依據專用注射針頭(外徑0.23mm、長80mm)和進樣通道(內徑0.3mm)的緊密配合來實現的。

冷柱頭進樣時，柱溫比所用溶劑的沸點低25～30℃，氣化后的溶劑在柱頭處冷凝，此層溶劑形成臨時性液膜固定相，在載氣流的作用下伸展產生溢流區(圖中A)，當溶質分布于整個溢流區，會引起進樣譜帶的展寬(圖中B)，為抑制此種現象產生，可使用保留間隙技術。

保留間隙是一段經過去活處理但沒有固定相的毛細管，因此它對任何溶質或溶劑都無保留作用，即k'=0。保留間隙的去活試劑應與溶劑的性質相近，例如樣品的溶劑是非極性時，則應采用非極性去活試劑(如D4；八甲基環四硅氧烷)，以使溶劑與保留間隙表面有很好的潤濕性。通常當進樣1～2uL時，保留間隙長度為0.5～1.0m，溶劑的溢流區就處于保留間隙柱區，當溶劑蒸發時，隨載氣向前移動，較易揮發的組分(k<5)被溶劑聚焦，較難蒸發的組分保留在色譜柱頭的固定相上(如圖中C, D)聚焦，從而達到克服溶劑溢流造成的譜帶加寬。

保留間隙的作用可總結為：

①通過溶劑聚焦和固定液聚焦使進樣譜帶變窄；

②解決溢流區太長產生峰劈裂問題；

③可以作為保護柱使非揮發性臟組分不進入分析柱；

④可作為細口徑毛細管柱與自動柱上進樣器匹配的界面；

⑤用作 LC-GC聯用的界面。

保留間隙使用很多次后，鈍化層會剝落下來露出表面的吸附點，所以工作中要注意更換新的保留間隙，實際經驗是保留間隙約可進樣100次。

冷柱頭進樣方式的保留間隙作用機理

o為易揮發組分；·為高沸點組分

冷柱頭進樣的優點是消除了寬沸程樣品組成的失真和受熱不穩定樣品的吸附與分解；分離的柱效高，靈敏度、準確度和精密度都比較高。缺點是僅適于分析濃度簇0.1％的樣品，對高濃度樣品需稀釋后再進樣，否則引起柱超載；專用的細長注射針頭操作不當易損壞；長期使用柱頭易被污染；各組分的保留值重復性較差。

冷柱頭進樣遠不及分流進樣、不分流進樣使用得那么普遍，冷柱頭進樣器不是氣相色譜儀的標準配置，是需另購的選件，會增加分析成本。

3、程序升溫氣化進樣(PTV)

將氣體或液體樣品注入氣化室處于低溫的內襯管后，立即按設定的程序升溫步驟，迅速提高氣化室的溫度，再實現樣品的快速氣化。此種氣化室的結構如圖所示。它的結構特點是：

①氣化室既有實現快速升溫的程序升溫電熱裝置，又有可使之快速降溫的半導體制冷裝置或可通入制冷劑(液態N2或CO2)的進、出口通道；

②配有分流閥，可實現分流進樣和不分流進樣；

③進樣口可采用無隔墊進樣頭，配有專用的停止閥，也可配備有隔墊的進樣頭。

 采用無隔墊進樣頭的PTV進樣口

由上述結構可看出，它在實現程序升溫氣化進樣的同時，也兼有分流/不分流進樣和冷柱頭進樣的功能，是用于毛細管柱氣相色譜分析的通用進樣器。由于其構造復雜，其價格約為分流/不分流進樣器的3倍，為冷柱頭進樣器的1.5倍，因其功能齊全，高檔氣相色譜儀已配備了此種通用進樣器。

此進樣器具有既可將樣品低溫捕集又可將樣品快速氣化的功能，完全消除了寬沸程樣品的進樣失真和分流歧視；可在氣化室實現對樣品的濃縮；使不揮發物滯留在內襯管中，保護了毛細管柱。它具有的進樣操作方式如下：

①程序升溫氣化分流進樣，適合于絕大部分樣品分析，當進行方法研究或篩選樣品時，應首先使用此種進樣方式。

②程序升溫氣化不分流進樣，適合于痕量組分分析，其操作要求和一般不分流進樣相似，僅瞬間不分流時間間隔要長一些，0.5～1.5min,且進樣量可大于一般不分流進樣。

③冷柱頭進樣，不啟動程序升溫，適合于受熱易分解樣品的分析。

④溶劑消除不分流進樣，可選擇性地除去樣品中的大量溶劑，達到濃縮痕量組分的目的。

進樣時，先關閉分流閥，控制氣化室溫度稍低于溶劑的沸點，緩慢注入樣品，進樣后立即打開分流閥，可采用大的放空流量(可高達每分鐘幾百毫升)，同時以低的程序升溫速率升高氣化室的溫度，加速溶劑的氣化一，待大部分溶劑蒸氣放空后，立即關閉分流閥，待氣化室達到設定高于柱溫的溫度，可啟動色譜柱程序升溫程序進行樣品分析。此方法的缺點是有部分低沸點組分會隨溶劑一起放空，而使分析獲得的樣品組成失真。

由以上介紹的用于毛細管柱的直接進樣、分流進樣、不分流進樣、冷柱頭進樣和程序升溫氣化進樣五種不同操作方式，可看到影響毛細管柱分離效果的因素遠比填充柱復雜，但也提供了改善分離效果的更多調節因素。因此掌握毛細管柱的不同進樣技術，也已成為色譜分析工作者必須掌握的基本功。

內容來源：瓦克儀器 嘉峪檢測  理化檢驗化學分冊