选购气相色谱仪须知-（6）：气相色谱法做痕量分析选择仪器的几方面考虑-(2)
选购一台做痕量分析的GC，首先应针对自己的具体样品分析选用何种检测器。我们知道对于一台GC的制造，检测器是心脏。因为GC配置何种检测器决定了：①仪器整体结构；②气路系统的配置（如：气体过滤系统、进样系统、安装何种色谱柱、气密性和死体积要求等）；③电气配置（电源、信号放大、温度控制精度，抗干扰措施等）。另外，由于各种检测器性能、特点和缺点等不同，我们决定了采用何种检测器后，还要相应考虑与之配套的样品予处理过程、进样方法、标样选择、定量方法、数据处理装置种类和性能的选购。这就是为什么我们把选购检测器作为重点详细介绍的原因，因篇幅有限，以下仅把带常用几种检测器适应性、最小检测量、最小检测浓度、操作特点和不足等简要介绍供客户选购时参考。
⑴氢火焰离子化检测器（FID）：
l 应用范围：特别适用于有机化合物常量到痕量分析。是环境领域空气和水中痕量有机化合物最好的检测手段。是所有常规检测器中唯一可进水样的检测器，FID是目前GC必备的检测器之一。
l 类型：质量型 通用型（80%的分析项目）；
l 检测限：D≤2 X10-12g/s； 最小检测量：m小≤1x10-10g（参考）； 最小检测浓度：C小 ：10-8 ∽10-9（参考）
l 线性范围：107
l 响应时间：~1ms（最适合直接进样用于毛细管色谱分析）；
l 操作特点：a）属质量型，峰面积不随载气流速改变；b）稳定性好：S和D对气流和检测器温度波动不敏感；c）定量简单：对有机物中同系物相对S值几乎相同；d）近似理想的检测器、结构简单、寿命长、几乎不需维护；e）唯一可进水样的常规检测器；
l 不足：a）操作中一般需用N2，H2和空气等三种气源；b）气路相对杂质，操作中的点火或获得最佳性能要反复调节气流比，这点与其它检测器相比显得麻烦。
⑵电子捕获检测器（ECD）：
l 应用范围：用于分析痕量电负性有机化合物最有效。常见电负性化合物如：卤代烃、含磷、硫、卤素化合物，金属有机化合物，羟基、硝基以及共轭双键化合物等。另外，有时也用10-6永久气的痕量氧分析，或经转化无极性样品的分析。目前ECD已广泛用于：生物化学、医学、药学、农药残毒、环境以及气象示踪等领域的痕量分析。
l 类型：浓度型 高选择性如：四氯化碳和正己烷灵敏度之比可大于108以上；
l 检测限： D ： 10-12~10-14g/ml； 最小检测量：m小∽10-13g(参考)； 最小检测浓度：≤1x10-11g/ml (参考)
l 线性范围：102 ∽104 （依赖于工作原理和工作条件）；
l 响应时间：几百毫秒 ∽ 1秒（主要决定池容，若配毛细管分析，应尽量选用响应时间小的ECD）；
l 操作特点：a）常规检测器中灵敏度最高，必备检测器之一；b）浓度型：峰面积随载气流量而变；c）稳定型：稳定型比FID差，S或D对载气和温度波动特别敏感；d）仅用一种气体，日常操作在所有的检测器中最简单（误操作除外）；
l 主要不足：a）最容易引起误会的一个检测器，在日常操作中需要注意事项特别多，若不注意，立刻会引起稳定性变坏，S大幅度下降，线性变窄（恢复正常工作状态需时间长），因此，常误认为是一个最不好操作的检测器。 b）建立色谱分析方法比较困难和费时，如：样品的予处理、色谱柱制备老化、系统的干净程度、使用的溶剂器皿等都要有特别必要的要求；
⑶火焰光度检测器（FPD）
l ①应用范围：是一个高灵敏度，高选择性检测器，针对含磷、硫有机化合物和气体中的硫化物进行痕量分析，如：石油精馏中硫醇、COS、H2S、CS2、SO2；水质污染中的硫醇；空气中的H2S、SO2、CS2；；农药残毒、天然气中的硫化物等气体分析。FPD对含硫化物灵敏度的次序为：硫化物>二硫化碳>二氧化硫。FPD测磷时不如NPD高，在单为检测磷痕量分析时，从多方面分析比较，选购NPD更优于FPD。
l 类型：测磷时为质量型，测硫时S正比于样品浓度的1.5 ∽ 2次方(依赖于检测器结
构或操作条件);高选择性,对非敏感性组分选择性大于104 ∽105；
l 检测限: DP≤ 1×10-12g/s DS≤ 1×10-11g/s 最小检测量(参考): m小(P) ≤10-10g m小(S) ≤10-8 g 最小检测浓度(参考): C小(P) ≤10-6∽10-8 C小(S) ≤ 10-5 ∽ 10-7;
l 线性范围: 测磷:>103 测硫≥102 (依赖于检测器结构);
l 响应时间: ≤0.1秒 (一般可直配毛细管柱分析);
l 操作特点和不足:
a) 在气相色谱法中,用FPD测痕量硫比其他方法具有灵敏度高,选择性大,仪器操纵方便稳定。但是最小检测浓度(≤10-7),需选购脉冲火焰光度检测器(国内未见生产),价格偏高,推广还有一定困难;
b) 依据FPD测硫工作原理,双火焰与单火焰相比，测硫灵敏度低，但线性宽有利准确定量。在选购时视要求而定;
c) 由于硫化物化学特性,进样系统、色谱柱、检测系统与其它检测器相比,使用材料惰性要求高，操作中要注意上述问题的不良响应；
d) 相对FID而言，FPD操纵时最佳气流比，检测器温度不但在测磷或硫时不同，而且与某一具体组分的化学性质有关，若选择不当，灵敏度、选择性、线性范围均受到影响，这给操作带来很大不便；
e) NPD检测磷比FPD最小检测浓度要低1∽2个数量级，虽然两个检测器成本相近，但NPD操作相对方便简单，仅做含磷痕量分析时可考虑选购NPD；
⑷热离子化氮、磷检测器（TID，NPD，TSD，AFID）：
l 适应范围：NPD属于高灵敏度，高选择性检测器，特别适用于对含氮和磷的有机化合物做痕量分析。如前所述测磷时和FPD相比应优先选用。目前NPD广泛应用于：环保、食品（农残）、药物（麻醉品、毒品、氨基酸的派生物等），生化（含氮代谢物），法医、香料等领域。但应指出：由于国内硬件欠缺或认识不足，今后有待提昌普及。
l 类型：浓度型还是质量型响应特性，依赖于操作条件，实际工作时应选择在质量型下工作为好。高选择性对非敏感性组分的选择性均大于105以上。
l 检测限：DN≤ 1×10-13 g/s， DP≤5×10-14 g/s；最小检测量（参考）：m小≤ 1×10-12g；
最小检测浓度（参考)：1×10-11∽ 10-12；
l 响应时间：< 1秒（决定检测结构和操作条件）；
l 操作特点和不足：
a） 结构简单，成本较低，基本同于FID ，GC必备的检测器之一；b)用三种气源，除H2流量需细调以外，切同于FID，因此可以和FID公用一个气路系统；c)主要不足：ⅰ）新碱珠需老化稳定一段时间；ⅱ）寻找最佳气流比比FID略为困难；ⅲ）碱金属珠有一定寿命（决定操作条件的应用），因此运行成本较高
⑸热导检测器（TCD）：
TCD是一种中等灵敏度，无选择性通用检测器。原则上将不适合做痕量分析，但由于结构简单通用性强，不破坏样品，成本低和操作简单等原因，人们不断完善它，如：①采用新的供电原理；②选用新的热丝材料；③减少池容；④改进气路；⑤加前置放大；⑥提高池体的控温精度等，极大的提高了信/噪比，因此在某些永久气体或低沸点组分分析中的痕量组分最小检测浓度可达10-6∽10-7。。由于TCD属于浓度型检测器它对操作条件，如：温度波动，压力流量波动十分敏感。实践证明：用它做痕量分析对操作条件要求十分苛刻。因此，选购时要特别谨慎。
⑹惰性气体（氦，氖）离子化检测器：
适合于气-固色谱中，做永久气体中痕量组分分析的检测器还有氦气或氩气作载气的离子化检测器，两者的基本工作原理：氦和氩原子在高能电子轰击下被激发为亚稳态，样品组分进入检测器后与亚稳态氦或氩原子碰撞使样品分子电离，得到基流大幅度增加检测电信号。氦和氩的亚稳态能量分别为19.8eV和11.6eV。目前HID主要用于高氦中杂质检测，AID用于高纯氩气生产与使用中的痕量杂质分析。由于上述两种检测器主要用于永久气体的分析，所以要求载气本身的纯度特别高，还要预防周围环境气对工作的干扰，这给实际操作带来了不少困难。选购时要做好思想准备。另外，由于生产批量小或需进口，价格偏高也防碍了普及与推广。
选购气相色谱仪须知-（７）：气相色谱法做痕量分析选择仪器的几方面考虑-(3)
一： 痕量分析对GC仪器基本配置的要求：
如前所述若从制造厂协议选购专用仪器来满足痕量分析项目要求，就没有必要考虑仪器如何配置，只要最终验收合格即可。但要是客户自己根据分析目的要求，按自己的色谱分析方法选择一般通用仪器并自制色谱柱（外购）来完成分析任务，在选择仪器时可以从以下几方面（参考）进行比较筛选：
1）待分析组分的浓度范围？是否要进行浓缩和其它予处理，决定选用仪器的最小检测量或最小检测浓度？
2）依据样品状态和数量要求，仪器是用阀进样还是注射器进样。如虽然气体进样的精度高，但样品仅有几毫升不足以冲洗六通阀定量管时，只好用注射针进样。
3）由于样品易吸附分解，要求仪器全玻璃系统吗？
4）仪器要配置您所用的色谱柱类型如：填充柱还是毛细管柱？
5）您所选用的填充柱规格（柱外径，长度和材质），仪器能安装吗？方便吗？
6）您选用的填充柱注射汽化系统仪器有吗？
7）您选用的毛细管柱的类型仪器能操作吗？
8）您选用的毛细管柱进样方法仪器配制了吗？
9）仪器柱箱工作温度范围，控温精度，能满足要求吗？能做程序升温吗？
10）检测器能配置那几种，同时能操作几种，灵敏度能满足要求吗？
11）检测器能做时间编程吗（在分析过程中进行信号衰减、量程调整、自动调另等）？
12）有外部事件控制功能吗？如：使两检测器信号输出切换，色谱柱的切换；
13）通过改装仪器能实现系统毛细管定量分流操作吗？
14）柱箱有效体积有多大，能满足同时能装几支多长的色谱柱？
15）仪器可以方便的安装其他辅助装置吗？如：转化炉、热解吸器、裂解装置等吗？
16）仪器气路系统结构、密封方式设计原理先进吗？防漏能力、防污染能力强吗？安装维修方便吗？
17）更换常用部件（如：色谱柱、过滤器、检测器等）安装是否方便迅速？
18）对工作环境的要求苛刻吗？
19）仪器的压力流量调节是否方便，密封性好否？最小控制压力、流量能满足要求吗？
20）仪器参数设置、调节是否方便、简单、可靠、重现性好吗？
二： 色谱数据处理机主要技术性能和选购GC的关系：
痕量定量分析的依据是被测组分的峰面积，因此正确的判峰、精确测量峰面积（或峰高）是对色谱数据处理的最基本要求。如前所述，在气相色谱痕量分析中，分析对象的主体和痕量组分之比一般在104∽107 以上，不但电信号十分微弱，峰面积很小，在加上有些痕量分析经常只能在拖尾上出峰或出现重叠峰，这对色谱数据处理提出了更高的要求。在数据处理实践中，人们发现：由于数据处理性能或功能欠佳，或由于判峰参数，测峰参数不宜设置合理，会使辛辛苦苦选配的GC分析系统和千方百计优化色谱分离条件而获得的痕量组分峰畸变，要么没有检测到，要么误判。为了达到痕量分析的目的和获得准确的定量分析结果，痕量分析应选购数据处理装置中应属于顶级产品。目前，用于数据处理装置大体可分为三类。以往常用的长图形电子电位差计（即记录仪）由于死区大、灵敏度低，测量计算峰面积困难、精度差，不适于做痕量分析用。色谱数据处理机（积分仪）和色谱数据处理工作站均属于电子全自动数据处理装置，基本处理功能相似。可以依据性能与功能好坏比较能否用于痕量分析。判断一台积分器或色谱数据处理工作站好与坏，从理论上讲主要看使用的数据处理与计算方法是否比较先进，但设计制造者从来也不愿意标明自己和别的同类产品相比， 所用计算方法的优劣。因此，用户很难从说明书，技术性能上最终判定好坏。
在购置色谱数据处理装置时一般只能：
①了解供应商的品牌或信誉；
②同行或相关单位有无实际使用情况比较；
③请内行人依据性能和功能进行测试比较。
实践证明：一台劣质数据处理装置在做数据处理时本身的性能与GC仪器分析要求不匹配,反而帮了到忙。若是一台性能好，功能齐全的数据处理装置不但能如实准确的处理数据，而且还有一定的软降噪功能，可使信/噪比提高了几倍到几十倍之多。这样一来，由于采用了性能优良的数据处理装置，降低了对色谱仪器性能的要求和简化了分析条件的优化。通过以上简述不难看出选购数据处理装置并不比GC来得简单。更详细介绍请参考有关资料或到本网站进行咨询。
三：色谱柱和选购GC的关系：
为了能达到痕量分析要求，气相色谱仪一般都在最高灵敏度（接近最高灵敏度）情况下运行，此时能选择一根高效色谱柱显得比任何色谱分析条件都来得重要。因为一根性能优秀的色谱柱可实现：待测组分不但能实现完全分离、保留时间短（峰窄），而且允许进样量大，有利于提高了GC的最小检测量或最小检测浓度。但是由于GC在高灵敏度情况下工作，主组分的信号特别大在痕量分析中，多数情况下并非能选择到一只好的色谱柱。为避免主组分对痕量组分的掩盖或干扰，在选购仪器前应先考虑以下几点：
① 有无可能选用一根色谱柱实现痕量组分在主组分前出峰；
② 选购选择性检测器可能更合适；
③ 能否用多维色谱技术，把主组分峰滤掉；
④ 用浓缩技术提高痕量组分浓度（可达2∽6个数量级）；
⑤ 通过转化方法提高痕量组分对主组分的选择性；
⑥ 选用毛细管柱和特殊 进样方式做痕量分析在大多数情况下，比选用填充柱更要效。
选购GC须知（８）——痕量气相色谱分析选购仪器的几点考虑-（4）
样品采集、前处理和选购GC的关系？
通过以上几讲，我们在一次体会到，用气相色谱法做痕量分析确实是一门综合的实验技术。我们可把痕量色谱分析过程归纳以下四个阶段：
①样品采集；
②样品制备（予处理）；
③色谱分析；
④数据处理与结果表达。
如果样品采集和前处理比较成功，在色谱分析和数据处理时，即使选用的色谱仪所配用的检测器灵敏度不高，分析柱分离效率较低，数据处理装置性能、功能一般，也能获得比较理想的实验结果。反过来说，若所选购的仪器和数据处理装置、配置较高又选择了一根高效色谱柱，那么可大大降低样品的予处理过程。在目前的痕量分析中，耗时、费力和效率低的样品采集与处理仍是整个色谱分析中的瓶颈。样品采集和处理时间有时要占了整个分析时间的三分之二。
应当指出，无论是何种最先进的色谱仪和设备，真正高性能色谱柱，最完善的数据处理装置，都不能从一个采集处理不适当样品得到满意的分析结果。因此，在选购仪器（含数据处理装置）类型和性能时，要考虑如何充分发挥所选仪器的综合分析能力，以便简化样品的予处理过程或根本不需要样品的予处理。
为了在做痕量气相色谱分析时，更有效选购好气相色谱仪和配套设备，我们把样品采集和制备的一些原则、方法以及和色谱分析方法的关系总结如下：（若了解更详细的内容请参考有关专业书刊）
1． 样品采集：
目前国内在做分析时，一般样品制备（予处理）由色谱分析人员完成，而样品采集是由其他工作人员去做。为了选择好合适的样品制备方法和分析结果的准确可靠，我们应提昌，不但分析人员对所制备样品的来源、采集方法、采集过程有所了解，而且负责选购仪器的人员也不例外。如对采集样品你知道吗？
样品的物质组成？浓度如何？
样品中主要组分是什么？
采集样品的地点和现场条件如何：a）采集样品的最佳时机；b）采集样品的位置；c）采集样品的过程（有效时间）；d）采集样品的时间间隔；
应采用破坏性还是非破坏性采样方法？
采集样品的运输与存储；
l. 预期采样后会得到那些色谱分析结果？
2． 选择样品采集和处理的方法及其技术应遵循的原则？
a 待测组分的样品必须具有代表性；
b 采集方法与分析目的应保持一致，保证能采集到您想要的样品；
c 样品处理过程中，如何防止和避免待测组分不发生变化和丢失；
d 在进行待测组分化学反应（衍生、催化转化）时，必须已知和定量的完成；
e 选择样品处理方法应尽可能简单易行，处理装置和样品量要相适应；
3． 为什么要选择样品予处理？
样品予处理目的可归纳为：a）欲分析组分予分离；b）富集；c）转化；d）衍生化（转化成色谱分析的状态）；
* 不能直接进样分析：
如：
a）品种繁多（含水、氧等对仪器和色谱柱的不良影响）；
b）样品组成及其浓度复杂多变（基体对待分析痕量组分干扰大）；
c）样品物理形态广（黏度、固体、多相性样品）；
d）直接分析时干扰因素太多；
* 考虑用样品予处理方法弥补现有仪器或分析条件的不足
a） 分析测试的不同质量要求；
现场环境不允许（如时间）；
b） 样品的状态、不稳定性或化学活性；
c） 现有分析条件不允许；
d） 选购的仪器、设备条件不具备；
e） 操作人员的技术水平限制；
4． 常用的样品予处理技术和设备：
虽然样品予处理技术仍是痕量色谱分析的瓶颈，但随着科学技术的发展，许多传统的样品予处理技术或设备得到了很大的改进与完善，新的处理方法和技术也相继问世。目前样品的制备方法正处在多种处理技术并存，新老技术不断组合的局面下，选择何种样品处理技术，依赖于分析目的、分析方法或现有条件等。总之要具体问题具体分析。常用或比较新的样品制备技术主要有：
a 顶空技术；
b 膜萃取技术；
c 固相萃取技术；
d 固相微萃取技术
e 微捕集技术；
f 超临界萃取技术；
g 微透析技术；
h 微量衍生化技术；
i 其他几种制备技术的组合；
