氣象色譜儀

氣相色譜是對氣體物質或可以在一定溫度下轉化為氣體的物質進行檢測分析。由於物質的物性不同，其試樣中各組分在氣相和固定液液相間的分配係數不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組分就在其中的兩相間進行反覆多次分配，由於固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，雖然載氣流速相同，各組分在色譜柱中的運行速度就不同。

五階程序升溫，升溫速率0.1~30℃/min，以0.1℃為增量，初時至終時範圍0~255min，以1min為增量。

柱溫箱內部尺寸(mm)：長270×寬220×高260

儀器外型尺寸(mm)：長655×寬460×高450

機器具有自診斷、掉電保護、秒錶、文件存儲及調用等功能。

（一）檢測器部分

根據不同的樣品分析要求，有五種檢測器可供選擇

FID氫火焰檢測器

TCD熱導池檢測器

ECD電子捕獲檢測器

NPD氮磷檢測器

FPD火焰光度檢測器

（二）進樣器部分

為了得到可靠的檢測數據，適應不同的分析要求，同時具有填充柱和毛細管柱兩個進樣口。具有柱頭進樣、玻璃內襯進樣、分流/不分流進樣器。可滿足不同口徑的毛細管、填充柱分析。進樣口具有先進的進樣導向器，各種口徑毛細管的玻璃內襯帶有特質彈簧，能自動找平衡定位。

（三）柱箱部分

儀器的大柱箱緊湊、風道布局合理、適度均勻、升溫/降溫速度快，因此，改善了分析結果的重現性，提高了分析能力。自動后開門，從350℃降至60℃僅需8分鐘。

（四）鍵盤/顯示部分

全中文鍵盤輸入方式，採用大屏幕LCD顯示器，左四行為設置區，右四行為實際顯示區，清晰、直觀、方便。

（五）氣路部分

採用背壓控制方式，可準確制毛細管柱的載氣流速。用質量型流量調節閥決定總流量，用背壓閥控制毛細管柱輸入壓力，還可用隔膜清洗閥調節對進樣墊進行吹掃的隔膜清洗流量。填充柱氣路採用獨力氣路設計。因此同時可裝一個填充柱和一付毛細管柱，互不影響。

無論氣相色譜儀怎麼發展，各種型號的氣相色譜儀都包括六個基本單元。即(1)載氣及其流速控制系統；(2)進樣系統；(3)色譜柱系統；(4)檢測器系統；(5)記錄器系統；（6）溫控系統。在刑偵檢驗技術工作中常用的檢測器有：火焰離子化檢測器(FID)、氮磷檢測器(NPD)、火焰光度檢測器(FPD)、電子浦獲檢測器(ECD)等。

1)氣源系統：氣源分載氣和輔助氣兩種，載氣是攜帶分析試樣通過色譜柱，提供試樣在柱內運行的動力，輔助氣是提供檢測器燃燒或吹掃用，有的儀器採用EPC系統對氣流進行數字化控制。

2)進樣系統：進樣系統的作用是接受樣品，使之瞬間氣化，將樣品轉移至色譜柱中。有些儀器還包括試樣預處理裝置，例如熱脫附裝置(TD)、裂解裝置、吹掃捕集裝置、頂空進樣裝置。

3)色譜柱柱系統：試樣在柱內運行的同時得到所需要的分離。色譜柱一般有填充柱和毛細柱兩種，其中填充柱多為內徑0.2—0.6厘米，長1—6米，呈U型或螺旋形的玻璃或不綉鋼材料製成的色譜柱，內填裝有各種不同極性的固定相，如OV—17、OV—101、SE—30、SE—54等；毛細柱一般為內徑0.05—0.53毫米，長10～50米的熔融二氧化硅製成的色譜柱，其內壁均勻塗布了各種不同極性的固定相，一般用圓形框架繞成圈狀，以放人GC柱箱中。

4)檢測系統：對柱后已被分離的組分進行檢測，檢測器的作用是指示與測量載氣流中已分離的各種組分，即檢測器是測定流動相中的組分的敏感器，因而是色譜儀的關鍵部件之一。有的儀器還包括柱後轉化(例如硅烷化裝置、烴轉化裝置)。

5)數據採集及處理系統：採集並處理檢測系統輸入的信號，給出最後試樣定性和定量結果。

6)溫控系統：控制並顯示進樣系統、柱箱、檢測器及輔助部分的溫度。

所有的氣相色譜儀都需包括以上六個基本單元，其功能都相同，差異的只是水平的配置，因此全面了解各單元的組成功能對儀器使用、開發及故障的分析排除都是必要的。下面分別介紹氣路系統、進樣系統和檢測系統，柱系統和數據採集處理系統。

結構圖

原理是混合氣體中的各種成分通過色譜柱的速度不同。分子的紫外可見吸收光譜是由於分子中的某些基團吸收了紫外可見輻射光后，發生了電子能級躍遷而產生的吸收光譜。它是帶狀光譜，反映了分子中某些基團的信息。可以用標準光譜圖再結合其它手段進行定性分析。

根據Lambert-Beer定律：A=εbc，（A為吸光度，ε為摩爾吸光係數，b為液池厚度，c為溶液濃度）可以對溶液進行定量分析。

你可以用三種農藥的波長在某溶液中的最大、最小吸收波長。

配製溶液－在光譜檢測項下進行－調整檢測光譜範圍及速度－－掃描光譜圖－－吸光度最大處對應波長為最大吸收波長，吸光度最小處對應的波長為最小吸收波長。

氣相色譜法是色譜法的一個分支。在氣相色譜法中，流動相是氣體(載氣)，固定相是固體吸附劑(氣—固色譜法，Gas—Solid Chromatography，GSC)或塗在惰性固體表面上的液膜(氣—液色譜法，Gas—LiquidChromatography，GLC)，其中GLC(簡稱GC)應用最為廣泛。當樣品注入GC儀的進樣系統中，便瞬時氣化被載氣帶人色譜柱內，樣品中的各組分在氣、液兩相中進行反覆分配，最後由於其分配係數的不同而達到分離，先後由色譜柱出口進入檢測器，產生信號，由記錄儀記錄下來，以進行定性、定量分析。

氣相色譜是對氣體物質或可以在一定溫度下轉化為氣體的物質進行檢測分析。由於物質的物性不同，其試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配係數不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反覆多次分配，由於固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，雖然載氣流速相同，各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經過一定時間的流動后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產生的訊號經放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。根據出峰位置，確定組分的名稱，根據峰面積確定濃度大小。這就是氣相色譜儀的工作原理。

氣相色譜法在刑偵工作中的主要用途：氣相色譜法是分離和分析的重要技術之一，由於它靈敏度高、專一性較強、分離手段高以及簡便快速等特點，使得這一技術廣泛應用於石油、化工、醫藥衛生等許多領域。在刑偵工作中已廣泛地應用於各種毒物、毒品成分的定性、定量分析。同時在爆炸殘留物、射擊殘留物的成分分析等方面也廣泛使用氣相色譜技術。

氣相色譜儀分析過程：待測物樣品被蒸發為氣體並注入到色譜分離柱柱頂，以惰性氣體（指不與待測物反應的氣體，只起運載汽樣品的作用，也稱載氣）將待測物樣品蒸氣帶入柱內分離。其分離原理是基於待測物在氣相和固定相之間的吸附-脫附（氣固色譜）和分配（氣液色譜）來實現的。因此可將氣相色譜分為氣固色譜和氣液色譜。

氣固色譜：利用不同物質在固體吸附劑上物理吸附-解吸能力不同實現物質的分離。由於活性（或極性）分子在這些吸附劑上的半永久性滯留（吸附-脫附過程為非線性的），導致色譜峰嚴重拖尾，因此氣固色譜應用有限。只適於較低分子量和低沸點氣體組分的分離分析。

氣液色譜：通常直接稱之為氣相色譜。它是利用待測物在氣體流動相和固定在惰性固體表面的液體固定相之間的分配原理實現分離。

一般，初次使用氣相色譜儀的朋友對色譜柱不知怎樣合理配置色譜柱，總希望柱子越多越好，盲目購置許多柱子或固定液、擔體等，結果有許多閑置造成浪費。專家就此向大家推薦一些值得考慮的經驗。

從多年的經驗來談起，一般準備幾個柱子就基本可以解決各類氣相色譜分析工作的要求，可優先選擇固定液分別為SE-30（或者OV-101）、OV-17、PEG-20M、DEGS、FFAP的柱子各一個。對於填充柱，擔體可選白色擔體、紅色擔體（包括未酸洗、酸洗、硅烷化）、GDX系列（或者Porapak系列）三種，基本可以解決工作中絕大部分項目。

對柱子長短的選擇：由於解析度與柱長的平方根成正比。柱子長，則提高解析度。一般來說：15m的短柱用於快速分離較簡單的樣品，也適於快速成分掃描分析；30m的色譜柱是最常用的柱長，大多數分析在此長度的柱子上完成；50m、60m或更長的色譜柱用於分離比較複雜的樣品。

對於口徑的選擇：柱徑直接影響柱子的效率、保留特性和樣品容量。小口徑柱比大口徑柱有更高柱效，但柱容量更小。

0.25mm：具有較高的柱效，柱容量較低。分離複雜樣品較好。

0.32mm：柱效稍低於0.25mm的色譜柱，但柱容量約高60%。

0.53mm：具有類似於填充柱的柱容量，可用於分流進樣，也可用於不分流進樣，當柱容量是主要考慮因素時（如痕量分析），選擇大口徑毛細管柱較為合適。專家認為，對於普通用戶，可選30米或50米長的毛細管，口徑選0.32mm較為便利。

氣相色譜分析檢測過程中，氣相色譜儀對所用的氣體純度有較高的要求，為即達到工作要求，又能延長儀器壽命，所用氣體的純度要達到或略高於儀器自身對氣體純度的要求；否則，若使用不符合要求的低純度氣體，會造成一系列不良影響；一般情況下，氣體純度選擇應掌握以下原則，即微量分析比常量分析要求高，毛細管柱分析比填充柱分析要求高，程序升溫分析比恆溫分析要求高，濃度型檢測器比質量型檢測器要求高，配有甲烷裝置的FID比單FID要求高，中高檔儀器比低檔儀器要求高。

氣相色譜儀的氣路系統，是一個載氣連續運行、管路密閉的系統。氣路系統的氣密性，載氣流速的穩定性，以及流量測量的準確性都對色譜實驗結果有影響，需要注意控制。

氣相色譜中常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣、氬氣和空氣。

這些氣體除空氣可由空壓機供給外，一般都由高壓鋼瓶供給。通常都要經過凈化、穩壓和控制、測量流量。

氣相色譜儀如何選用不同氣體純度的氣源做載氣和輔助氣體，雖然是一個老的技術問題，但是對於剛剛接觸氣相色譜儀的用戶，目前很難找到有關這方面的綜合資料，所以他們總是到處詢問究竟選擇什麼樣的氣體純度最好的這類問題。

1氣體純度的要求

根據每一家用戶具體使用的哪一類(高、中、低檔)儀器，選擇什麼樣純度的氣體，確實是一個比較複雜的問題。原則上講，選擇氣體純度時，主要取決於：①分析對象；②色譜柱中填充物；③檢測器。我們建議在滿足分析要求的前提下，儘可能選用純度較高的氣體。這樣不但會提高(保持)儀器的高靈敏度，而且會延長色譜柱、色譜儀(氣路控制部件、氣體過濾器)的壽命。實踐證明，作為中高檔儀器，長期使用較低純度的氣體氣源，一旦要求分析低濃度、高精度要求的樣品時，要想恢復儀器的高靈敏度是十分困難的。而對於低檔儀器，作常量或半微量分析，選用高純度的氣體，會增加運行成本，有時還增加了氣路的複雜性，因此選用氣體的純度要求達到或略高於儀器自身對氣體純度的要求即可，這樣既可以達到工作要求，又能延長儀器的壽命，還不至於增加儀器的運行成本。

一般說來，痕量分析或毛細管色譜的載氣純化程度，要高於常規分析。特別是電子捕獲、熱導池檢測器，載氣純度直接影響靈敏度和穩定性，一定要嚴格凈化。

2氣體純度低可能造成的不良影響

根據分析對象，色譜柱的類型，操作儀器的檔次和具體檢測器，若使用不合要求的低純度氣體，不良影響有以下幾種可能：

2.1樣品失真或消失：如H2O氣使氯硅樣品水解；

2.2色譜柱失效：H2O，CO2使分子篩柱失去活性，H2O氣使聚脂類固定液分解，O2使PEG固定液斷鏈。

2.3有時某些氣體雜質和固定液相互作用而產生假峰；

2.4對柱保留特性的影響：如H2O對聚乙二醇等親水性固定液的保留指數會有所增加，載氣中氧含量過高時，無論是極性或是非極性固定液柱的保留特性，都會產生變化，使用時間越長影響越大；

2.5檢測器：TCD：信噪比減小，無法調零，線性變窄，文獻中的校正因子不能使用，氧含量過大，使元件在高溫時加速老化，減少壽命；FID：特別是在Dt≤1×10-11/S下操作時，CH4等有機雜質會使基流激增，雜訊加大不能進行微量分析；

2.6在做程序升溫操作時，載氣中的某些雜質，在低溫時保留在色譜柱中，當柱溫升高時不但引起基線漂移，還可能在譜圖上出現比較寬的“假峰”。

2.7儀器影響

2.7.1各類過濾器加速失效；

2.7.2調節閥(穩壓閥，穩流閥，針形閥)被污染，氣阻堵塞，調節精度降低或失靈；

2.7.3氣路系統被污染，若要恢復儀器在高靈敏度情況下操做，有時要吹洗很長時間(可能一周以上)污染嚴重時有時再也無法恢復。

2.7.4檢測器的壽命

對於FID，水蒸汽會影響分析結果，直至影響檢測器的壽命；對ECD和TCD的壽命最明顯，這點應引起用戶特別注意。

3對氣體純度選擇的一般原則

3.1從分析角度講，微量分析比常量分析要求高，也就是說，氣體中的雜質含量必須低於被分析組分的含量，如果用TCD分析10mL/m3的CO，則載氣中的雜質總含量不得超過10mL/m3，因為99.999%純度的氣體則含0.001%的雜質，相當於10mL/m3所以對於10mL/m3的痕量分析，載氣的純度應高於99.999%；於FID使用氣體，碳氫化合物含量必須很低，載氣中的大量氧雜質只要不對色譜柱造成影響，就不影響FID的性能，而操作ECD，載氣中的氧氣和水的含量必須很低等。

3.2毛細管柱分析比填充柱分析要求高；

3.3程序升溫分析比恆定溫度分析要求高；

3.4濃度型檢測器比質量型檢測器要求高；

3.5配有甲烷裝置的FID比單FID操作的對載氣中的微量CO，CO2要求要高得多。

3.6從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講，中高檔儀器比低檔儀器要求高。

4操作不同檢測器推薦使用的氣體純度

我們推薦氣體純度的技術要求，通常用於常規分析，對於特殊高靈敏度的痕量分析應採用高一級純度的氣體，如果不在意色譜柱和儀器的使用壽命，或分析樣品組分濃度很高時，也可以不使用過高純度的氣體，由於各個制氣廠設置不同，其雜質含量將有所不同；為滿足不同的使用要求，選用不同廠家不同純度的氣源后，可以通過氣體凈化處理滿足分析要求，對於不同雜質的氣體採用何種凈化方法和裝置，留待以後再加以討論。

綜上所述，新氣相色譜儀接入氣源時一定要做到心中有數，決不能隨意接入，否則會造成色譜柱失效、檢測器壽命縮短、甲烷化裝置等的損壞、信噪比減小得無法使用等，最終導致分析數據嚴重失真，失去了分析的意義，為工作帶來嚴重的損失。

操作規程

1打開穩壓電源；

2打開氮氣閥，打開凈化器上的載氣開關閥，然後檢查是否漏氣，保證氣密性良好；

3調節總流量為適當值(根據刻度的流量表測得)；

4調節分流閥使分流流量為實驗所需的流量(用皂膜流量計在氣路系統面板上實際測量)，柱流量即為總流量減去分流量；

5打開空氣、氫氣開關閥，調節空氣、氫氣流量為適當值；

6根據實驗需要設置柱溫、進樣口溫度和FID檢測器溫度；

7打開計算機與工作站；

8FID檢測器溫度達到150oC以上，按FIRE鍵點燃FID檢測器火焰；

9設置FID檢測器靈敏度和輸出信號衰減；

10待所設參數達到設置時，即可進樣分析；

11實驗完畢后，先關閉氫氣與空氣，用氮氣將色譜柱吹凈后關機。

注意事項(必須經嚴格的培訓和考核合格後方可使用該儀器，未經允許不得使用)

1氫氣發生器液位不得過高或過低；

2空氣源每次使用后必須進行放水操作；

3進樣操作要迅速，每次操作要保持一致；

4使用完畢后須在記錄本上記錄使用情況。

手不要拿注射器的針頭和有樣品部位、不要有氣泡（吸樣時要慢、快速排出再慢吸，反覆幾次，10ul注射器金屬針頭部分體積0.6ul，有氣泡也看不到，多吸1-2ul把注射器針尖朝上氣泡上走到頂部再推動針桿排除氣泡，（指10ul注射器，帶芯子注射器平感覺）進樣速度要快（但不易特快），每次進樣保持相同速度，針尖到汽化室中部開始注射樣品。

1.安裝拆卸色譜柱必須在常溫下。

2.填充柱有卡套密封和墊片密封，卡套分三種，金屬卡套，塑料卡套，石墨卡套，安裝時不易擰的太緊。墊片式密封每次安裝色譜柱都要換新的墊片（島津色譜是墊片密封）。

3.色譜柱兩頭是否用玻璃棉塞好。防止玻璃棉和填料被載氣吹到檢測器中。

4.毛細管色譜柱安裝插入的長度要根據儀器的說明書而定，不同的色譜汽化室結構不同，所以插進的長度也不同。需要說明的如果你用毛細管色譜柱採用不分流，汽化室採用填充柱介面這時與汽化室連接毛細管柱不能探進太多，略超出卡套即可。

氫氣和空氣的比例對FID檢測器的影響。

氫氣和空氣的比例應1：10，當氫氣比例過大時FID檢測器的靈敏度急劇下降，在使用色譜時別的條件不變的情況下，靈敏度下降要檢查一下氫氣和空氣流速。氫氣和空氣有一種氣體不足點火時發出“砰”的一聲，隨後就滅火，一般當你點火電著就滅，再點還著隨後又滅是氫氣量不足。

1.氫氣做載氣時尾氣一定要排到室外。

2.氮氣做載氣橋流不能設大，比用氫氣時要小的多。

3.沒通載氣不能給橋流，橋流要在儀器溫度穩定后開始做樣前在給。

判斷FID檢測器是否點著火：不同的儀器判斷方法不同，有基流顯示的看基流大小，沒有基流顯示的用帶拋光面的扳手湊近檢測器出口，觀察其表面有無水汽凝結。

如何判斷進樣口密封墊是否該換：進樣時感覺特別容易，用TCD檢測器不進樣時記錄儀上有規則小峰出現，說明密封墊漏氣該更換。更換密封墊不要擰的太緊，一般更換時都是在常溫，溫度升高後會更緊，密封墊擰的太緊會造成進樣困難，常常會把注射器針頭弄彎。

如何選擇合適的密封墊：密封墊分一般密封墊和耐高溫密封墊，汽化室溫度超過300℃時用耐高溫密封墊，耐高溫密封墊的一面有一層膜，使用時帶膜的面朝下。

怎樣防止進樣針不彎，很多做色譜分析工作的新手常常會把進樣針的針頭和注射器桿弄彎，原因是：

1.進樣口固定的太緊，當汽化室溫度升高時硅膠密封墊膨脹後會更緊，這時進樣針很難扎進去。

2.位置找不好針扎在進樣口金屬部位。

3.進樣針進樣時用力太猛，進口色譜帶一個進樣器架，用進樣器架進樣就不會把進樣針桿弄彎。

4.進樣時一定要穩，過快會把注射器針頭壓彎。

注射器的保養

注射器使用時間過長會出現吸取困難情況，容易造成進樣體積造成誤差。

清洗方法：將針桿拔出，注入甲醇或酒精，將針桿插到有污染的位置反覆推拉，直到將污染物弄掉，這時你可以看到注射器內的溶劑變渾濁，將針桿拔出用濾紙擦拭乾凈，再用溶劑清洗幾次。分析的樣品為溶劑溶解的固體樣時，進完樣要及時用溶劑洗注射器。（註：進樣針不可用超聲清洗機超聲）

氣相色譜儀的選購需要遵從一定的選購原則，介紹如下：

第一個就是實用性原則，所謂實用就是根據自己的分析需要，選擇能滿足自己分析要求的儀器。因為在市場經濟條件下，應該考慮投入產出比，而不應一味追求性能最好、功能最全。

第二個是最佳性能價格比的原則，也就是花最少的錢買最好的性能，這一條說來容易，做起來很難，需要我們在購買儀器時多作市場調研，貨比多家，還要根據自己的分析要求確定哪些性能是必須達到的，哪些性能是可以降低要求的，這樣我們在購買的時候才能做到心中有數。

第三是良好的售後服務的原則，畢竟任何儀器都有出現故障損壞的可能，而且還是不定性的，因此這就要求廠家或銷售商必須給我們提供良好的售後服務，儀器越先進，越要求其售後服務要好。注意在簽訂儀器購買合同時，別忘了核對實售後服務方面的條款。

第四就是發展的原則，即今後增加儀器配件和升級的問題，要清楚該儀器在以後由於技術更新時能不能採取積木式的方式買來接上即可，不至於因技術落後而被淘汰。同樣的，系統的升級也相當重要。