《现代气相色谱实践》第二章-气相色谱仪的简单介绍.pdf

. 第二章 气相色谱仪的简单介绍 一 国内气相色谱仪的进展情况 二 国外气相色谱仪发展状况 三. 商品气相色谱仪的结构 ⒈ 最简单气相色谱仪的结构图解 ⒉ 较先进的气相色谱仪 第二章 气相色谱仪的简单介绍 2 - 1 第二章 气相色谱仪的简单介绍 自廿世纪五十年代以来，由于气相色谱技术突飞猛进的发展和推广应用，促使国际上众多分 析仪器专家关注这种新颖的分析测试手段，热衷于这种技术的各种零部件的研究和开发，力图制 造出能应用于各部门研究实验室和工厂控制分析实验室的、易为一般分析测试人员掌握的气相色 谱分析仪器。在这种情况下，这类仪器很快在廿世纪五十年代的后期便以商品的面貌出现在市场 上，并被称作为“气相色谱仪”。 到目前为止，由专业的分析仪器厂商制造、经市场进入各种实验室运行的商品气相色谱仪至 少已有上百万台，并且其中至少有半数以上已是不同时期推出的新型气相色谱仪所更新过的。 气相色谱仪的发展与电子技术的发展密切相关。早期实验室研究期间的气相色谱仪几乎与电 子技术毫不相干：其色谱柱的加热依赖于某些溶剂的恒定沸点，柱被安置在溶剂的蒸气浴中以保 持恒定温度；当时检出柱中样品流出物（分离后的组分）的器件是精密的天平（被称作质量检测 器）、气体定量管（称作体积检测器）或微量自动滴定装置（称作滴定检测器）。 第二代气相色谱仪是随着热导检测器、气体密度天平检测器和火焰热电偶检测器的出现和继 电器控制的柱恒温箱的应用而推出的，这些仪器开始采用了电子管元件电路，色谱柱可以在约50 ~ 200 ℃之间的一个任意需要的温度下恒温。 热导检测器的出现是在 1956 年，初期的热导检测器被称作为“卡它计”（Katharometer）， 这 个名称是用希腊神话中的纯洁女神 卡沙茹斯（Katharos）命名的，所以会这样命名，当然是以载 气的纯度是否由于样品组分的掺杂而发生了变化来看待的。热导检测器所转换的讯号电压可以被 精确地记录成色谱图，因此比第一代气相色谱仪的分析灵敏度要高得多。由于它的通用性，直到 目前仍然是一种最受气相色谱人员欢迎的检测器。 气体密度天平检测器是气相色谱法的开发者之一 马丁（Martin）本人发明的，这种检测器对 永久性气体的测定相当灵敏，但由于不能在高温下应用，因此出现后不久即被淘汰。 1957 年斯考特（Scott）发明了火焰热电偶检测器，这种检测器的原理是让载气带出的组分在 氢火焰中燃烧，如果柱中流出的是纯载气，热电偶会给出一个恒定的讯号电压；如果载气中出现 了组分，热电偶将改变温度，于是就改变了讯号电压。它的优点是讯号电压的变化与组分的燃烧 热有关，因此省却了日常分析中的校正工作；但是一些在燃烧中发生吸热反应的组分常常会给出 负峰，而且用来助燃的空气的稍稍波动即会引起基线的不稳定。这种检测器在六十年代中期便完 全被新出现的火焰电离检测器所取代。 随着电子技术的进展，用于直流讯号电压的负反馈放大电路为开发新一代的气相色谱检测器 奠定了基础。1958 年澳大利亚的电子学家麦克?威廉姆斯（McWilliams）和迪华尔（Dewar）以斯 考特的火焰热电偶检测器为基础，发明了火焰电离检测器，它使检测组分的最小检出量从热导检 测器的 1000 ppm 降到了 1 ppm，灵敏度提高了几乎上千倍。也几乎在同时，劳乌洛克（Lovelock） 发明了氩电离检测器，也达到了这样高的灵敏度。以后出现的各种各样的高灵敏度检测器的种类 1 - 2 现代气相色谱实践 多得简直不可胜计，例如氦电离检测器、微截面积电离检测器、火焰光度检测器、电子捕获检测 器、微波等离子体检测器、碱盐火焰热电离检测器、光电子检测器、微库仑检测器、电导检测器， 等等，均应运而生。 在气相色谱法开始应用的阶段，人们喜欢用直径 6 ~ 8 mm 的色谱柱，因为这种柱管比较容易 填充固定相；然而，随着时间的推移，人们逐渐认识到较细的柱有更好的分离效率。1957 年戈莱 （Golay）首次用直径不到 1 mm 的毛细管色谱柱分离样品取得了令人惊异的效果，但由于当时在 技术方面