氣相色譜儀進(jìn)樣口以及進(jìn)樣方式的選擇

1. 概述

氣相色譜是液相色譜之外，應(yīng)用較為廣泛的另一種色譜，理論上講可以分析任何可揮發(fā)性樣品，如在食品，水體，土壤等樣品中農(nóng)藥殘留檢測，大氣有機(jī)污染物檢測，以及醫(yī)藥研發(fā)過程中所使用到的溶劑殘留檢測等。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中由于色譜柱耐受溫度的限制，其可分析的樣品的氣化溫度范圍受到了一定的限制。此外，與配備通用型DAD或PDA檢測器的HPLC相比，氣相色譜的檢測器一般配置通用型的氫火焰離子檢測器(FID)，該檢測器對(duì)于絕大多數(shù)有機(jī)化合物均具有響應(yīng)，而不受化合物本身結(jié)構(gòu)特性的限制(DAD或PDA檢測器受限與化合物本身具有紫外吸收特性)，且其響應(yīng)的大小與分子結(jié)構(gòu)中碳元素的相對(duì)豐度有關(guān)。

一般來講，氣相色譜儀一般由載氣以及載氣控制系統(tǒng)，進(jìn)樣系統(tǒng)，色譜柱以及柱溫箱，檢測器以及數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)組成。以下內(nèi)容針對(duì)氣相色譜儀的進(jìn)樣系統(tǒng)組成，進(jìn)樣方式以及一些常見的問題，做簡單介紹。

2. 氣相色譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)

氣相色譜進(jìn)樣系統(tǒng)一般由自動(dòng)進(jìn)樣器(當(dāng)然也可手動(dòng)進(jìn)樣，但對(duì)進(jìn)樣技術(shù)要求比較高)，進(jìn)樣口以及相關(guān)氣路三部分組成。不同廠家的自動(dòng)進(jìn)樣器具有各自的操作模式以及特點(diǎn)，但進(jìn)樣口的設(shè)計(jì)除外觀存在較大差異之外，其內(nèi)部構(gòu)成以及流路設(shè)計(jì)卻存在相通之處，如下圖1所示，分別是Shimadzu以及Agilent氣相色譜儀進(jìn)樣口的外觀設(shè)計(jì)。

從外觀上看，Shimadzu與Agilent的GC進(jìn)樣口存在較大的差異，這種差異也僅在外觀上，如下圖2所示為進(jìn)樣口的簡明示意圖，其基本的內(nèi)部構(gòu)造是一致的。

2.1 GC進(jìn)樣口組成

氣相色譜儀的進(jìn)樣口一般由固定部分以及可拆解清洗維護(hù)部分組成，前者主要包括各氣體的入口以及出口，加熱塊等組成；后者主要有導(dǎo)針器，進(jìn)樣隔墊，襯管，O形環(huán)密封，分流平板以及石墨或聚合物套管等。如下圖3所示為Agilent的一個(gè)進(jìn)樣口。

其中比較容易出現(xiàn)問題的地方，分別是進(jìn)樣隔墊，O形環(huán)密封，襯管，分流平板以及與色譜柱連接口處。進(jìn)樣隔墊主要起到對(duì)進(jìn)樣口進(jìn)行密封的作用，當(dāng)需要進(jìn)樣的時(shí)候，自動(dòng)進(jìn)樣器的針通過進(jìn)樣隔墊而扎入襯管中間，待將樣品釋放再從進(jìn)樣隔墊退出，保障進(jìn)樣針在進(jìn)出進(jìn)樣口的過程中，進(jìn)樣口保持一個(gè)相對(duì)密閉的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)壓力相對(duì)穩(wěn)定。在使用的過程中，進(jìn)樣隔墊發(fā)生磨損(如下圖4所示)或者連續(xù)進(jìn)樣比較臟，沸程較寬的樣品，使得部分樣品殘留在進(jìn)樣隔墊中，對(duì)之后的樣品分析產(chǎn)生干擾甚至出現(xiàn)鬼峰。

Shimadzu與Agilent進(jìn)樣隔墊形狀以及材質(zhì)均有不同，如下圖5A與5B所示。

不同的進(jìn)樣隔墊具有不同的耐受性以及不同的流失性，此外，其耐受能力也與進(jìn)樣針的形狀有關(guān)。因此，在選擇不同的進(jìn)樣隔墊的時(shí)候需要考慮以下因素如：進(jìn)樣口溫度設(shè)置，樣品本身特點(diǎn)，進(jìn)樣針的形狀。無論選擇那種類型的進(jìn)樣隔墊，均需要定期檢查并擇需更換。

O形環(huán)密封的作用主要是將整個(gè)進(jìn)樣腔體隔開，在安裝O形環(huán)的時(shí)候，使其距離襯管上端3-5 mm左右，距離下端底座1-2 mm左右。進(jìn)樣口溫度不超300℃的時(shí)候，可以使用橡膠材質(zhì)，超過300℃的時(shí)候，需要使用石墨材質(zhì)。此外，O形環(huán)亦是易耗品，需要定期檢查并根據(jù)需要進(jìn)行更換。

進(jìn)樣口的高溫是通過偶聯(lián)在其上的金屬加熱塊實(shí)現(xiàn)的，從而使得整個(gè)進(jìn)樣腔體實(shí)現(xiàn)設(shè)定的高溫度，且其溫度分布為中間溫度最高，往兩側(cè)方向溫度遞減，如下圖6所示。

而高溫下，裸露的金屬部分在接觸到樣品的時(shí)候，樣品極大可能被金屬催化發(fā)生降解、聚合以及重排等反應(yīng)而影響到方法的線性以及方法的回收率。而內(nèi)置襯管一般則是化學(xué)惰性的硅酸鹽類或石英材質(zhì)，其化學(xué)反應(yīng)性很低，可以提供一個(gè)供樣品氣化的惰性環(huán)境。

一般地，分流進(jìn)樣可使用直通襯管，鵝頸襯管(如下圖7A)，鵝頸且底部楔形結(jié)構(gòu)的襯管；不分流進(jìn)樣可使用底部楔形襯管(如下圖7B)，兩端均楔形襯管，此外還有一些專用襯管如聚焦襯管等。