分流－不分流進樣是氣相毛細管柱色譜儀的首選進樣方式，既可用作分流進樣，也可用作不分流進樣。分流進樣操作簡單，應用更廣泛，但有分流歧視和樣品可能分解的問題。不分流進樣雖然操作復雜，但分析靈敏度高，常用于痕量分析。實際工作中，只是在分流進樣不能滿足分析要求時（主要是靈敏度要求），才考慮使用不分流進樣。

一、分流進樣系統：

分流進樣是先將較大體積的樣品注入到氣相毛細管柱色譜儀氣化室中，樣品氣化后和載氣均勻混合，通過分流器，樣品被分流成流量相差懸殊的兩部分，其中流量較小的部分進入毛細管柱，流量較大的部分放空。

1、概念：

（1）分流比：

分流比是指在所進樣品完全氣化并與載氣充分混合的條件下，樣品通過分流進樣器進入色譜柱的流量與通過分流器放空的流量之比。分流比的大小一般由色譜柱允許的樣品量決定，常用分流比范圍為1：20～1：200。分流中的放空流量可通過皂膜流量計測量。

（2）線性分流：

線性分流是指經過分流器分出的進入色譜柱的樣品能夠代表原樣品，即進入色譜柱的樣品中各組分的含量與原樣品一致。

（3）非線性分流：

非線性分流是指進入色譜柱的樣品中各組分的含量與原樣品中組分的含量不同，會產生分流歧視。

2、結構：

（1）分流器：

分流器是按一定比例將一種氣體或液體分成若干部分的裝置。分流器用于毛細管柱分流進樣中，使小部分樣品進入色譜柱，以防柱超載而大部分放空。

1）分流后樣品各組分峰的相對大小應與分流前嚴格一致。

2）樣品組分濃度變化時，峰面積與濃度應有良好的線性關系。

3）當溫度（氣化溫度、柱溫和室溫）、分流比和載氣流速發生變化時，各組分相對大小要保持恒定。

分流進樣分析時，若重復性和定量精度欠佳，也應考慮分流器的影響。

（2）載氣流路：

分流進樣中進入進樣口的載氣總流量由總流量閥控制，而后分成兩部分：一是隔墊吹掃氣（1～3mL/min，克服記憶效應），二是進入氣化室的載氣。進樣時分流閥打開，當樣品進入襯管氣化后，進入氣化室的載氣與樣品氣體混合后又分成兩部分：大部分經分流出口放空，小部分進入色譜柱。將柱前壓調節閥置于分流氣路上，可在總流量不變的情況下改變柱前壓，柱前壓越高，柱流速越大，分析速度越快。而要在柱前壓不變（柱流速不變）的條件下改變分流比，則必須調節總流量，總流量越大，分流比越大。

隔墊吹掃氣路的主要作用是將隔墊可能揮發出來的氣體帶走，防止對正常分析產生干擾或引起鬼峰。隔墊產生的揮發性氣體主要來源有隔墊本身、進樣時反沖到隔墊上的樣品蒸氣和注射時被隔墊吸附的樣品（主要是溶劑）等。從結構上看，隔墊吹掃氣也起著分流作用，因此，在某些分析時，吹掃氣流的波動可能會給分析結果帶來不利影響。此時若用針型閥把吹掃氣流改為可根據分析要求隨意調節，可能更實用。

為盡量使進入色譜柱的樣品組成與原樣品組成相符，關鍵在于樣品氣化的速度和程度。

（3）總流量控制器：

目前絕大部分GC采用穩壓閥調節柱前壓供氣，穩壓閥的性能特別是壓力和流量特性，在操作參數變化時會引起載氣流量、分流流量和隔墊吹掃氣流量的變化。

（4）分流針型閥：

分流針型閥和GC氣路系統中的普通針型閥有很大不同。分流針型閥工作時，要求輸入壓力不同時能線性調節流量，最大到幾百毫升/分鐘（甚至1000mL/min）。通過它的氣體不是單一氣體，是分流氣和樣品組分的混合氣，且組分沸點不同。為保證分流流量恒定，提高分流流量的重復性，防止高沸點組分在分流針型閥中冷凝而影響流量的穩定性，分流針型閥最好加熱控溫。

（5）分流放空過濾器：

特別是在分析有毒和高沸點樣品時，大部分被分流放空的組分應避免直接排入室內和防止在排出管路上冷凝，必須在出口配裝過濾器。過濾器要安裝在溫度較低的區域，容量要足夠大，活化和更換要方便。

（6）襯管：

襯管是一個混合腔和彎曲的流路，以保證樣品到達分流點前能夠全部蒸發并均勻化為蒸氣。對于非極性化學穩定的樣品，襯管結構和填充物對分析影響較小，可不必多考慮。但對于極性、熱不穩定和易吸附分解的樣品，必須仔細選擇襯管結構和填充物。襯管結構和填充物還應配合進樣量、溫度和流量等通過標樣試驗仔細選用。

1）襯管應有合適的氣化容量，防止樣品氣化膨脹體積大而引起倒灌。

2）為減少樣品蒸氣反吹，襯管頂部應有縮徑結構。

3）襯管內徑和熱容量要足夠大，以利于樣品氣化和樣品與載氣的混合。襯管都不是直通的，襯管內有縮徑結構、燒結玻璃粉、玻璃棉或石英玻璃棉等。

襯管內的填充物增加了樣品與襯管接觸的表面積，加快了氣化速度，有利于減小分流歧視。同時能防止不揮發性組分和機械雜質進入色譜柱，保護色譜柱不被污染。填充物應位于襯管的中間即溫度最高的地方，也是注射針尖所到達的地方，以提高氣化效率，減少注射針尖對樣品的歧視。

4）少量的玻璃棉能促進樣品蒸發完全，重現性好，可隨意調整高度，經濟，容易更換。但玻璃棉活性較大，不適合分析極性化合物，此時可用經硅烷化處理的石英玻璃棉或采用多級縮徑襯管。

5）若襯管壁做薄些，填充幾毫米固定相，可起到預柱作用。同時能阻擋不揮發性組分和機械雜質通過，再生和更換也很方便。

6）目前襯管材料多是玻璃，常用密封材料是耐溫硅橡膠和石墨。襯管上端的“O”形硅膠密封圈用一段時間后，會形成載氣旁路（分流、柱流量），使峰忽大忽小，造成無法定量。因此，除保證襯管初裝時的密封性外，還要及時檢漏和更換。當進樣口溫度超過400℃時，最好采用石墨密封圈。

（7）尾吹氣路：

由于色譜柱內載氣流量很小，載氣進入檢測器后會突然減速，使譜峰展寬。因此，在色譜柱出口與檢測器之間安裝輔助尾吹裝置，使樣品快速流過檢測器，從而克服檢測器的死體積，使峰形尖銳。

3、特點：

（1）優點：

1）可用于濃縮樣品。

2）樣品不需要溶劑稀釋，不存在溶劑的有害影響。

3）可注入較大體積的樣品。

4）不會引起色譜柱超載，能有效防止柱污染。

5）分流比調節容易，進樣量可大可小。

6）色譜峰窄而尖銳。

7）分析結果重現性好。

8）結構和操作簡單，有利于自動化。

（2）缺點：

1）不適合濃度和沸點范圍寬的混合樣品。

2）不適合痕量分析。

3）操作不當會產生分流歧視。

4）由于進樣口工作時溫度較高或結構限制，對強極性樣品會產生吸附、降解或按分子重量重排反應，不適合定量分析。

5）對于揮發性和極性相近的樣品，為滿足分析重復性和定量精度要求，選取的實驗參數多，建立較佳分析方法費時費力。

6）非EPC控制，載氣浪費較大。

7）對于數量有限的貴重樣品，選用應謹慎。

4、分流歧視：

分流歧視是指氣相毛細管柱色譜儀分析中，在一定分流比條件下，不同樣品組分的實際分流比不同，造成進入色譜柱的樣品組成與原樣品組成不同，從而影響定量分析準確度。

（1）造成分流歧視的原因：

分流進樣對某些樣品適應性差的主要原因是樣品氣化時失真。造成樣品氣化失真的原因是多方面的，隨著對樣品進樣的實踐和深入研究，人們終于認識到樣品的蒸發步驟、隔墊和注射器手動進樣等才是造成樣品氣化失真的根本原因。因此，為了獲得滿意的重復性和定量精度，除了在設計分流進樣結構時盡量減小樣品失真，更主要的是實現非失真進樣。

1）注射方式影響，如“熱針”進樣和溶劑消除進樣等。

2）進樣速度太慢、太快和進樣本身不重復等。

3）不均勻氣化。由于樣品中各組分的極性不同，沸點各異，因而氣化速度各不相同。這些導致沸點不同的組分到達分流點時，氣化狀態可能不完全相同。氣化不完全的組分比完全氣化的組分可能多分流一些樣品。

4）不同樣品組分在載氣中的擴散速度不同，擴散速度與溫度成正比。盡量使樣品快速氣化是消除分流歧視的重要措施。

5）強極性、不穩定樣品在襯管和隔墊表面的吸附和分解等。

6）分流比的大小影響分流歧視。一般來說，分流比越大，越有可能造成分流歧視。在樣品濃度和柱容量允許的條件下，分流比小些有利。

7）柱入口處氣體粘度的變化和溶劑重新冷凝使柱阻力變化，造成分流比改變。

（2）消除分流歧視的措施：

1）盡量使樣品快速氣化，包括采用較高的氣化溫度和合適的襯管（添加經硅烷化處理的石英玻璃棉）。

2）初始柱溫盡可能高些。氣化溫度和柱溫差別小，樣品在氣化室經歷的溫度梯度小，可避免氣化后的樣品發生部分冷凝。

3）安裝色譜柱時，保證柱入口端超過分流點，保證柱入口端處于氣化室襯管的中央（氣化室內色譜柱與襯管同軸）。

盡管分流進樣有歧視問題，但仍然是GC中最常用的進樣方式。實際工作中，分流歧視很難完全消除，只要操作重現，一定程度的歧視是重現的，可通過標準樣品的校準來消除歧視效應對定量準確度的影響。

5、操作參數：

氣相毛細管柱分析以分流進樣作為首選進樣方式，主要是由于它的簡易性而不是它的可靠性，因此，在常規分析時被廣泛應用。實驗表明，對于揮發性或極性相近和沸點低于正二十烷沸點的樣品，通過主要操作參數的優化選擇，可得到比較滿意的定量精度。

（1）氣化溫度：

氣化溫度一般選擇在接近或等于最高沸點組分的溫度，以保證所有組分能氣化。氣化溫度高可能有利于減小初始譜帶寬度，但溫度太高可能使樣品某些組分分解和降解，反而產生樣品歧視。更合理的方法不是提高氣化溫度而是選用合適的襯管，以增加熱容量和樣品與襯管接觸的表面積。對于未知新樣品建立分析方法時，氣化溫度可從300℃開始試驗選擇。

（2）分流比：

分流比大小要根據樣品濃度和進樣量調整，一般范圍為1：20～1：200。分流比小時，分流歧視可能小些，但初始譜帶會變寬。但分流比小，適合程序升溫技術。分流大時，有利于峰形，但分流歧視可能比較嚴重。在分析要求不高時，選擇分流比大些比較有利。實際工作中，要視樣品濃度選用合適的分流比后再確定進樣量。

隨著柱溫升高、柱流量變化和氣化溫度變化等，分流比對針型閥的流量特性有影響，計算分流比和重新調整分流閥時，一定要在色譜柱和分流進樣器溫度恒定后進行。

（3）載氣流量：

載氣總流量是載氣流量、分流流量和隔墊吹掃氣流量的總和。對于配EPC控制的氣路，各流量可在較大范圍內自動設定調整，但用穩壓閥調節柱前壓供氣時，要注意穩壓閥的壓力和流量特性。原則上講，在分析要求允許的情況下，柱前壓高些或分流比大些，有利于各流量的穩定和分析重復性。

在柱前壓較高時，隔墊吹掃氣流量可能超過5mL/min，此時它的分流作用不能忽略。尤其當隔墊密封性能欠佳時，對進樣失真的影響會更大。在分析要求允許的情況，可以把吹掃氣路關閉操作。

（4）分流點：

分流點是指色譜柱進口、襯管填充物和注射針尖的相對位置。分流點不同對進樣歧視程度不同。

為了減小進樣歧視，色譜柱入口在氣化室中的較佳位置可通過多次試驗確定。安裝色譜柱時，保證柱入口端超過分流點，保證柱入口端處于氣化室襯管的中央（氣化室內色譜柱與襯管同軸）。每次重復安裝時，一定要嚴格按相同尺寸安裝。

（5）進樣量：

進樣量一般不超過2μL，最好控制在1μL以下。因為襯管容積有限，液體氣化時體積要膨脹數百倍。

進樣量還和分流比相關，分流比大時，進樣量可大些。

（6）進樣速度：

進樣速度越快越好，以防樣品不均勻氣化，保持窄的初始譜帶寬度。快速自動進樣往往比手動進樣的效果好。

（7）柱溫：

如果程序升溫，初始柱溫應高于溶劑沸點，進樣后應快速升溫。

6、應用：

（1）適用于不能稀釋后進行分析的樣品（如溶劑）和濃度較高的樣品。

（2）適用于絕大部分化學性穩定、可揮發的氣體和液體樣品（濃度在0.001%～10%，沸點低于正二十烷沸點），特別是一些化學試劑的分析。

（3）在溶劑峰之前有很重要的小峰流出。樣品中一些組分在主峰前流出，而且樣品不能稀釋，分流進樣往往是理想的選擇（如白酒中甲醇和香味成分的分析）。

（4）進樣時間長（如閥進樣）的樣品分析。

（5）在色譜方法開發過程中，如果對樣品組成不是很清楚，應首先采用分流進樣。

（6）對于“臟”樣品應采用分流進樣。因為分流進樣時大部分樣品被放空，只有小部分樣品進入色譜柱，在很大程度上防止了色譜柱污染。

二、不分流進樣系統：

不分流進樣是在氣相毛細管柱色譜儀進樣前，分流閥將分流氣路關閉30～80s，待氣化的樣品基本或大部分進入毛細管柱后打開分流氣路，將殘留在氣化室中的樣品通過分流氣路放空。

分流進樣是因為柱容量小和樣品濃度高而不得不采用的方法，那么低濃度樣品采用不分流進樣以提高分析靈敏度就是理所當然的選擇了。實際工作中，不分流進樣的應用遠沒有分流進樣廣泛，只是在分流進樣不能滿足分析要求時（主要是靈敏度要求），才考慮使用不分流進樣。

1、結構：

不分流進樣與分流進樣采用同一個進樣口。不分流進樣是將分流氣路的電磁閥關閉，使氣化的樣品基本或大部分進入色譜柱。這樣既可提高分析靈敏度，又能消除分流歧視的影響。

（1）載氣流路：

不分流進樣時，在氣化室中氣化的含有大量溶劑的樣品不可能瞬間進入色譜柱，溶劑峰會嚴重拖尾，使早流出組分的色譜峰被掩蓋在溶劑拖尾峰中，從而使分析變得困難甚至不可能。此現象稱為氣化室溶劑效應。

1）瞬間不分流進樣：

進樣開始時關閉分流閥，使系統處于不分流狀態，待氣化的樣品基本或大部分進入色譜柱后開啟分流閥，使系統處于分流狀態，將殘留在氣化室中的溶劑氣體（包含小部分樣品組分）很快通過分流氣路放空，從而在很大程度上消除了溶劑峰拖尾現象。分流狀態一直持續到分析結束，注射下一個樣品時再關閉分流閥。

不分流進樣并不是絕對不分流，而是分流與不分流相結合，確定瞬間不分流時間（又稱溶劑吹掃時間）往往是分析成敗的關鍵。

2）瞬間不分流時間的確定原則：

瞬間不分流時間的確定依賴于樣品性質、溶劑性質、襯管容積、進樣量、進樣速度和載氣流速。

原則上講，這一時間應足夠長，保證絕大部分樣品進人色譜柱，避免分流歧視的影響。同時又要盡可能短，最大限度地消除溶劑峰拖尾，使早流出峰的分析更為準確。這顯然是矛盾的。實際工作中，瞬間不分流時間要根據樣品的具體情況（如溶劑沸點、待測組分沸點和濃度等）和操作條件確定，一般為30～80s，多用45s，可保證95%以上的樣品進入色譜柱。

對于高沸點樣品，不分流時間長些有利于提高分析靈敏度，而不影響分析準確度。對于低沸點樣品，不分流時間要盡可能短些，最大限度地消除溶劑峰拖尾，以保證分析準確度。

3）確定瞬間不分流時間的方法：

首先確定溶解樣品的溶劑、襯管容積、進樣量、進樣速度和載氣流速。

開始時可將這一時間設置的長些（90～120s），以保證全部樣品組分進入色譜柱。樣品進行分析后，選擇一個待測組分的峰面積（該峰的k值應大于5）作為測定指標，該峰面積代表100%的樣品進入了色譜柱。

然后逐步縮短不分流時間分別進樣分析，計算同一組分在不同溶劑吹掃時間條件下的峰面積與第一次分析的峰面積之比，直到比值小于0.95，此時的不分流時間為最短時間。

再進一步微調不分流時間，使同一組分的峰面積達到第一次分析時峰面積的95%～99%，此時的瞬間不分流時間即為最優時間。

（2）襯管：

1）樣品在不分流襯管中的滯留時間取決于襯管形狀、襯管容積、氣體速度和樣品氣化時間。

最好采用直通式襯管。這主要是為了使樣品在氣化室中盡可能少稀釋，減小初始譜帶寬度。襯管容積小些有利，一般為0.25～1mL。

襯管內徑比分流進樣的小，最好使注射針緊貼在襯管內孔的周圍，阻止樣品反沖。

當用自動進樣器進樣時，因進樣速度快，樣品揮發快，建議采用容積稍大的直通式襯管。

有時采用錐形襯管，使樣品聚集到色譜柱上，阻止樣品反沖，減少樣品與金屬表面的接觸。

2）對于干凈樣品，襯管內可不填充玻璃棉。

3）對于“臟”樣品，襯管內要填充玻璃棉或石英玻璃棉，以促進樣品氣化，保證分析重現性，防止不揮發性組分和機械雜質進入色譜柱，保護色譜柱不被污染。

4）由于不分流進樣時樣品在氣化室中的滯留時間比分流進樣時長，熱不穩定化合物分解的可能性大，襯管和其中填充的石英玻璃棉都必須經硅烷化處理，要及時清洗、更換和重新硅烷化。

（3）柱溶劑效應：

不分流進樣時，初始柱溫比溶劑沸點低15～30℃，樣品在氣化室中氣化后，大量溶劑帶著組分流向低溫色譜柱并在柱上冷凝，冷凝在柱上的溶劑與固定液混合，形成比固定液膜厚幾倍的溶劑液膜（在柱入口附近最厚），組分蒸氣塞的前沿在溶劑膜上保留較強，隨著溶劑的揮發其后沿保留較弱，使峰變窄。此現象稱為柱溶劑效應。

不分流進樣時，要獲得良好的柱溶劑效應必須滿足以下條件：

1）溶劑峰一定要在被測組分峰之前流出。

2）樣品沸點要足夠高，一般在150℃以上。

3）要選擇適當的溶劑，如二氯甲烷、氯仿、二硫化碳、己烷和異辛烷等。不宜使用極性和芳香烴溶劑，因為這些物質的氣化溫度高，雖然宜在柱上冷凝，但在二次氣化時會損害原固定液膜，特別是非鍵合相柱。

4）初始柱溫必須低于溶劑沸點15～30℃。

5）進樣量一般為1～10μL，常用2～3μL。

6）樣品注射時間一般為3～15s。

2、特點：

（1）優點：

1）有柱溶劑效應時，減小了溶劑峰拖尾，組分峰接近溶劑拖尾峰，組分峰變窄。

2）不分流進樣是高沸點痕量樣品分析的首選方式。

對于高沸點樣品，不分流進樣可以不考慮溶劑沸點，采用高的初始柱溫以縮短分析時間。

樣品幾乎（95%以上）全部進入色譜柱，比分流進樣相應信號高1～3個數量級，特別適合稀釋樣品中痕量或超痕量組分的分析。

3）對于沸程窄的樣品、極性大的生物樣品和要求進樣量大的痕量分析，不分流進樣比分流進樣更有利。

4）由于初始柱溫較低，有利于熱不穩定化合物的分析。

5）用于低濃度樣品。

6）可注入較大體積的樣品。

7）分流進樣時，無論如何選擇實驗條件，也無法克服樣品歧視，特別是高沸點組分失真更嚴重。而不分流進樣基本克服了上述不足，定量相對誤差＜1.5%。

8）適合程序升溫操作。

9）分析靈敏度比分流進樣高的多。

（2）缺點：

1）為了獲得較好的柱溶劑效應，要采用柱程序升溫技術。

2）實現柱溶劑效應時，溶劑選擇有一定限制。

3）柱溶劑效應對難揮發性組分會造成峰展寬和畸變，早流出峰保留時間重復性欠佳。

4）樣品初始譜帶比較寬（樣品氣化后的體積相對于柱內載氣流量太大），溶劑峰嚴重拖尾，掩蓋早流出組分的色譜峰。

5）實現柱溶劑效應時，要根據溶劑性質、初始柱溫、進樣量、進樣時間和載氣流量等反復選擇，建立分析方法試驗比較費時費力，且不宜掌握。

6）若溶劑控制條件不當，大量進樣對常規液膜柱的液膜有溶解作用。

7）操作條件優化比較復雜，操作技術要求比較高。

3、操作參數：

（1）分流閥打開的時間：

打開分流閥的目的是用大流量（50～150mL/min）迅速將氣化室中的殘余樣品蒸氣吹去。如不及時打開分流閥，在分析過程中，殘余蒸氣可能不斷被載氣稀釋，使組分峰嚴重拖尾。分流閥的打開時間要根據氣化溫度、載氣流量和進樣量等確定，一般為30～90s，最優時間通過實驗確定。

（2）氣化溫度：

氣化溫度可以比分流進樣時稍低，因為不分流進樣時樣品在氣化室中的滯留時間長，氣化速度稍慢不會影響分離結果。氣化溫度的底限是能保證待測組分在瞬間不分流時完全氣化。氣化溫度過低會造成高沸點組分的損失，影響分析靈敏度和重現性。氣化溫度過高會造成樣品分解。因此，要根據樣品的具體情況確定氣化溫度。當氣化溫度改變后，必須重新優化設置瞬間不分流時間。

（3）載氣流速：

從減小初始譜帶寬度的角度考慮，載氣流速大些有利。但流量太大，能使樣品蒸氣和載氣完全混合，溶劑在柱上冷凝困難，會降低或損失柱溶劑效應。

（4）隔墊吹掃氣流量：

隔墊吹掃氣流量較大時，可能造成樣品損失，對分析重復性有較大不利。可在進樣時關閉隔墊吹掃氣路，在打開分流閥時，同時也打開隔墊吹掃氣路。

（5）進樣量：

進樣量大些有利于形成或加大柱溶劑效應。

進樣量還和溶劑性質、氣化溫度、襯管容積和進樣速度有關，常用2～3μL。

（6）樣品注射時間：

樣品注射時間對分析結果影響較小，一般為3～15s。注射速度快，樣品蒸氣反沖大，若隔墊吹掃氣流量大，會損失樣品。注射速度太慢，可能使樣品蒸氣和載氣充分混合而影響柱溶劑效應。實驗表明，在保證分離的情況下，注射速度快些有利。

（7）柱溫：

初始柱溫必須低于溶劑沸點15～30℃。

   

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