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氣相色譜儀的前世今生

2021-07-23 09:55:44 

氣相色譜儀的發(fā)展與下面兩個方面的發(fā)展是密不可分的。一是氣相色譜分離技術(shù)的發(fā)展,二是其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。

氣相色譜儀的調(diào)試流程(上)

從儀器來看,歷史上最早的氣相色譜儀是實(shí)驗(yàn)室自建儀器,1947年捷克色譜學(xué)家Jaroslav Jank發(fā)明的“楊那克型氣相色譜儀”,在歷史上曾經(jīng)流行過一段時間。該儀器以CO2為流動相、杜馬測氮管為檢測器測定分離開的氣體體積。在樣品和CO2進(jìn)入測氮管之前,通過KOH溶液吸收掉CO2,按時間記錄氣體體積的增量。不足的是,它只能測室溫下為氣體的樣品,樣品中的CO2不能被測定,沒有實(shí)現(xiàn)自動化;另外它結(jié)構(gòu)簡單,很多實(shí)驗(yàn)室自行搭建,沒有發(fā)展到“讓非專家能輕松使用”的商品化儀器階段。

雖然Jaroslav Jank的發(fā)明對于氣相色譜的發(fā)展有很大的利好,但是真正氣相色譜的發(fā)展要從諾貝爾化學(xué)獎得主英國的馬?。ˋ.J.P.Martin)和辛格(R.L.M.Synge)聊起......

1952年James和Martin提出氣液相色譜法,同時也發(fā)明了第一個氣相色譜檢測器。這是一個接在填充柱出口的滴定裝置,用來檢測脂肪酸的分離。用滴定溶液體積對時間做圖,得到積分色譜圖。以后,他們又發(fā)明了氣體密度天平。

1954年Ray提出熱導(dǎo)計,開創(chuàng)了現(xiàn)代氣相色譜儀氣相色譜檢測器的時代。

此后至1957年,是填充柱、TCD年代。

1958年Gloay首次提出毛細(xì)管,同年,Mcwillian和Harley同時發(fā)明了FID,Lovelock發(fā)明了氬電離檢測器(AID)使檢測方法的靈敏度提高了2~3個數(shù)量級。

20世紀(jì)60和70年代,由于氣相色譜儀氣相色譜技術(shù)的發(fā)展,柱效大為提高,環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展,提出了痕量分析的要求,又陸續(xù)出現(xiàn)了一些高靈敏度、高選擇性的檢測器。如1960年Lovelock提出電子俘獲檢測器(ECD);1966年Brody等發(fā)明了FPD;1974年Kolb和Bischoff提出了電加熱的NPD;1976年美國HNU公司推出了實(shí)用的窗式光電離檢測器(PID)等。同時,由于電子技術(shù)的發(fā)展,原有的檢測器在結(jié)構(gòu)和電路上又作了重大的改進(jìn)。如TCD出現(xiàn)了衡電流、衡熱絲溫度及衡熱絲溫度檢測電路;ECD出現(xiàn)衡頻率變電流、衡電流脈沖調(diào)制檢測電路等,從而使性能又有所提高。

20世紀(jì)80年代,由于彈性石英毛細(xì)管柱的快速廣泛應(yīng)用,對檢測器提出了體積小、響應(yīng)快、靈敏度高、選擇性好的要求,特別是計算機(jī)和軟件的發(fā)展,使TCD、FID、ECD、和NPD的靈敏度和穩(wěn)定性均有很大提高,TCD和ECD的池體積大大縮小。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代,由于電子技術(shù)、計算機(jī)和軟件的飛速發(fā)展使MSD生產(chǎn)成本和復(fù)雜性下降,以及穩(wěn)定性和耐用性增加,從而成為最通用的氣相色譜儀氣相色譜檢測器之一。其間出現(xiàn)了非放射性的脈沖放電電子俘獲檢測器(PDECD)、脈沖放電氦電離檢測器(PDHID)和脈沖放電光電離檢測器(PDECD)以及集次三者為一體的脈沖放電檢測器(PDD),4年后,美國Varian公司推出了商品儀器,它比通常FPD靈敏度高100倍。另外,快速GC和全二維GC等快速分離技術(shù)的迅猛發(fā)展,促使快速GC檢測方法逐漸成熟。

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