气相色谱(GC)通过物质在气液两相间的分配差异实现分离分析,其核心流程涵盖进样、分离、检测与数据处理四阶段。
1.进样系统:精准传递的起点
样品通过进样口(如分流/不分流进样器)注入。进样口高温使液体瞬间汽化,载气(如He、N₂)携带样品进入色谱柱。分流进样通过分流比控制减少高浓度样品过载,顶空进样则适用于挥发性物质分析。
2.分离系统:色谱柱的“筛分”艺术
载气驱动样品在色谱柱(填充柱/毛细管柱)中流动,固定相(如聚硅氧烷涂层)通过吸附-脱附或溶解-挥发机制差异分离组分。毛细管柱高柱效依赖程序升温(如5℃/min梯度)优化复杂样品分离,载气流速与柱温需平衡分析速度与峰形。
3.检测系统:化学信号转电信号的奥秘
分离后的组分依次到达检测器。
FID(氢火焰离子化检测器):有机化合物在H₂火焰中电离,产生电流信号,灵敏度达pg级。
ECD(电子捕获检测器):含电负性物质(如卤素)捕获β射线产生的电子,形成脉冲信号,擅长痕量农药残留分析。
TCD(热导检测器):通过载气热导率变化检测无机气体,常用于H₂、CO₂分析。
4.数据处理:定性定量的智慧输出
信号经放大器转换为色谱图,横轴为保留时间(定性依据),纵轴为峰面积/峰高(定量基础)。软件通过外标法/内标法计算浓度,结合谱库检索(如NIST库)实现化合物匹配,满足环保、制药等领域ppm~ppb级分析需求。
技术优势与挑战
GC以高效分离、高灵敏度著称,但高沸点或热不稳定物质需衍生化处理。与质谱(MS)联用可提升定性能力,是复杂样品分析的未来趋势。