1.分离系统

分离系统是色谱分析的心脏部分，其作用就是把样品中的各个组分分离。分离系统主要包括柱室（后开门、风扇）、色谱柱、温控部件。

l.1.固定相

(1)气-固色谱固定相

气-固色谱中，色谱柱的固定相是具有表面活性的固体吸附剂，当样品随载气不断通过色谱柱时，利用固体吸附剂对样品各组分的吸附和解吸差异实现色谱分离的目的。常用的气一固色谱固定相有活性炭、氧化铝、硅胶、分子筛、高分子多孔小球等。

(2)气-液色谱固定相

气-液色谱固定相分为载体和固定液两部分，固定液必须涂渍在载体上才能发挥其分离混合物的作用。

好的气-液色谱载体要求比表面积较大，孔径分布均匀；表面化学惰性，无吸附和催化性能；热稳定性好，有一定机械强度。气-液色谱载体大致可分为硅藻土型与非硅藻土型两类，前者应用比较普遍，只有在特殊情况下采用氟化物和玻璃微球等非硅藻土型载体。

理想的固定液，在色谱柱操作的温度下，需要具备以下条件：①要求有较大的溶解能力和较高的选择性，各组分随载气通过色谱柱时在固定液中有较大的、各不相同的溶解度，就有可能达到良好的分离。②要求蒸气压低，在实际的操作柱温下不易挥发（蒸气压一般在1.3332～13.332Pa)，以免固定液流失。③固定液的化学稳定性要好，在一般情况下不与载体、组分和载气发生不可逆化学反应。④固定液的使用温度范围要宽，黏度要小，凝固点要低，热稳定性要好，在较低温度下不凝固，在较高温度下不发生分解、聚合和交联。根据上述要求，如能正确地选择到合适的固定液，加上良好的涂渍与装柱技术，就可制备出柱效较高的色谱柱。气-液色谱中使用的固定液已达1000多种。

1.2．色谱柱

（1)填充柱

常用的填充柱有玻璃管柱、金属管柱和塑料管柱三类。填充柱的柱管尺寸有许多规格，以适应不同样品分离目的、载体粒度、载气流量和仪器的要求。分析柱管外径有3.18mm,4.76mm,6.35mm三种；前两种内径为2mm，后一种内径有2mm,3mm,4mm二种；长度多在3m以内；柱子的形状有U形或螺旋形，U形柱效较高，螺旋柱的圈径应比柱内径大15倍，才能取得较好的柱效。柱管的内径越小，填装粒度更细的固定相，才可获得更高的柱效；但柱容量随之减小，柱压降增大。

(2）毛细管开口柱

目前毛细管开口柱都使用玻璃管，有普通玻璃管和石英玻璃管两种。选用内径2.0～6.0mm、外径4.0～10.0mm、长1.5m以上的柱管，使用拉管机拉制成内径0.2～0.5 mm、圈径约12m、长20m以上的毛细管。拉制前原料管依次用50％HNO₃,5％HF水溶液、蒸馏水洗涤，最后用丙酮冲洗，放置干燥。拉制后的毛细管在涂渍前用蒸馏水、丙酮、溶解固定液的溶剂冲洗，氮气吹干。

2.检测系统

检测器是将流出色谱柱的被测组分的浓度或质量转变为电信号的装置，是色谱仪的眼睛。通常由检测元件、放大器、数模转换器三部分组成；被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图。

下面介绍几种常用的气相色谱检测器。

2.1．热导检测器

热导检测器(thermal conductivity detector,TCD）是目前应用最广泛的一种检测器。热导检测器的工作原理是依据不同的物质具有不同的热导率。在工作时保持恒温，含有被测组分载体的热导率与纯载气的热导率有很大不同。组分被载气带入热导池中，会引起池体上安装的热敏元件的温度变化，由此产生热敏元件电阻值的变化，惠斯通电桥平衡被破坏，输出电信号。信号的大小随组分含量的变化而变化，所以可以通过得到的信号大小计算出组分的含量。

优点：结构简单；稳定性好；线性范围宽；不破坏组分，可重新收集制备；通用型，应用广泛，而且适用于无机气体和有机物，可用于常量分析或分析含有十万分之几以上的组分。

缺点：与其他检测器比灵敏度稍低（因大多数组分与载气热导率差别不大）。

2.2.氢火焰离子化检测器

氢火焰离子化检测器（FID）又称氢焰离子化检测器，主要用于可在H₂^-空气火焰中燃烧的有机化合物（如烃类物质）的微量检测，是典型的破坏型、质量型检测器，已得到广泛应用。

工作原理如下：在外加50～300V电场的作用下，氢气在空气中燃烧，生成的热量作为能源，形成的离子流是微弱的。当载气（N₂）带着有机物样品进入燃烧着的氢火焰时，有机物与O₂进行化学电离反应产生大量的离子，离子在极化电压作用下，正离子向负极移动，电子向正极移动，形成离子流。离子流的大小与火焰中燃烧样品的量成正比，离子流被静电计转化成数字信号，由电流输出设备输出，最后由工作站画出色谱图。

FID的特点主要如下：

1)灵敏度高（～10^-12 g/s)、线性范围宽（～10⁷数量级）、噪声低、结构简单、稳定性好、响应迅速等；

2）对无机物、永久性气体和水基本无响应，因此 FID特别适于水中和大气中痕量有机物分析或受水、N和S氧化物污染的有机物分析；

3)对含羰基、羟基、卤代基和氨基的有机物灵敏度很低或根本无响应；

4）不适于分析稀有气体、O₂、N₂、N₂O、H₂S、SO₂、CO、CO₂、COS、H₂O、NH₃、SiHC1₃、SiF₄、HCN等；

5）样品受到破坏，无法回收。

2.3．电子捕获检测器

电子捕获检测器（ECD）是放射性离子化检测器的一种，主要对含有较大电负性原子的化合物响应。它特别适合于多硫化物、多环芳烃、金属离子的有机鳌合物、环境样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。

ECD的工作原理如下：电子捕获检测器有正负两个电极，负极内有一个放射源（Ni-63放射源），放射源不断放出β粒子，β粒子在衰变过程中具有一定的能量。两极间加适当电压，当载气（N₂）进入检测器时，受到β粒子的轰击发生电离，由于电子移动速率比正离子快得多，所以电子和正离子复合概率很小，正离子和电子分别向负极和正极移动，形成恒定的基流。含有电负性元素的样品进入检测器后，就会捕获大量电子而生成稳定的负离子，这些负离子的移动速率和正离子差不多，使得负离子与载气正离子复合的概率比之前高10⁵～10⁸倍，导致基流下降。因此，样品经过检测器，会产生一系列的倒峰。对这些倒峰进行转换处理，就形成了色谱图上的正峰。

ECD的特点主要如下：选择性高，仅对含有卤素、过氧基、酯基、硝基等元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限为10^-14 g/mL；对大多数烃类没有响应；较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定；载气用高纯氮气，要用净化管除去氧气和水。

2.4．火焰光度检测器

火焰光度检测器（FPD）是对含S,P化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器，因此也称硫磷检测器。主要用于SO₂、H₂S、COS、石油精馏物的含硫量、有机硫、有机磷的农药残留物分析等。

工作原理如下：在富氢火焰中，含硫、磷的有机物燃烧后分别发出特征的蓝紫色（波长为350～430nm，最大强度为394nm）和绿色光（波长为480～560nm，最大强度为526nm)，经滤光片（对S为394nm，对P为526nm)滤光，再由光电倍增管测量特征光的强度变化，转变成电信号，就可检测硫或磷的含量二对于硫、磷的检测应选用不同的滤光片和不同的火焰温度。

FPD的主要特点有：高灵敏度和高选择性；对磷的响应为线性；对硫的响应为非线性。用于测含S，P化合物，信号约比碳氢化合物大104倍。用P滤光片时，P的响应值／S的响应值＞20；用S滤光片时，S的响应值／P的响应值＞10。

2.5．氮磷检测器

氮磷检测器（NPD）又称热离子检测器（T1D)。NPD的结构与FPD类似，是在氢火焰离子检测器基础上发展起来的一种高选择性检测器，只是在H₂^-空气火焰中燃烧的低温热气再被硅酸铷(Rb₂O·SiO₂，称作铷珠）电热头加热至600～800℃，从而使含有N或P的化合物产生更多的离子。

关于NPD的工作机理，有几种不同解释。其中一种比较经典的机理认为，热离子化检测器内铷盐玻璃珠或陶瓷环上的Rb+，从加热电路中得到电子，生成中性铷原子。铷原子在冷氢焰中受热蒸发。当含N,P的化合物进入冷氢焰（700～
900℃）后会分解产生电负性基团（CN,PO,PO₂)。这些电负性基团会从热离子源表面的铷原子蒸气夺取其电子生成负离子（CN^-,PO^-,PO₂^-）。负离子在高压电场下形成离子流，产生电信号，而铷原子失去电子后重新生成正离子，回到热离子源表面循环。由于检测器使用的冷氢焰在火焰喷嘴处不能形成正常燃烧的氢火焰，因此烃类在冷氢焰中不产生电离，所以变成了对N,P化合物的选择性检测。

NPD的特点主要有：对含N,P的化合物具有选择性，对含有能增加碱盐挥发性的有机化合物特别敏感：对氮、磷的有机物灵敏度很高，对P的响应是对N响应的10倍，是对C响应的10⁴～10⁶倍；灵敏度高，与FID对P,N的检测灵敏度相比，NPD分别是FID的500倍（对P)、50倍（对N)。