氣相色譜故障排查–柱效損失（分離度）

　　就GC色譜柱固定相的膜厚而言，其可能會以不同方式影響早期和之后洗脫峰的柱效，k'值<5的分析物可能會隨著膜厚的增加而降低效率，k'值>5時反之亦然。但是，除非大幅度改變膜厚度（例如，從0.1mm改變為1mm），否則改變膜厚度的效果不會太劇烈。

　　這些值在等溫分離中適用，而在梯度溫度編程分離中則不同，但是趨勢仍然適用。

　　綜上所述的信息將使我們可以估計我們選擇用于分析的色譜柱的預期塔板數，從而可以評估效率，因此，偏離這些預期值的任何重大偏差都可以視為值得研究與故障排除。

　　關于氣相色譜效率的基本理論的最后一部分是所選載氣的影響及其通過色譜柱的流速。從圖3可以看出，各種載氣在不同載氣線速度下的效率最高（最低高度相當于理論塔板（HETP，H））。線速度是色譜柱內徑和流速的函數。

　　我們之所以特別提到這一點，是因為有一些非常普遍的問題與無法通過儀器設置達到最佳效率有關。以下幾點尤其值得注意：

　　需要檢查所用色譜柱的線速度和所需的載氣流速，以確保該組合產生最佳效率和最低的板高度（如圖3中的藍色區域所示）。氫氣顯示出約50 cm / sec的最佳線速度，氦氣顯示出30 cm / sec的最佳線速度，氮氣顯示出15cm / sec的最佳線速度。載氣的線速度將通過數據采集系統或儀器前面板顯示。

　　確保色譜柱尺寸在采集方法中設置正確（包括通過調整色譜柱長度進行的任何調整）。如果色譜柱尺寸不正確，則載氣通過色譜柱的線速度將不正確，分離效率將受到影響。

　　當然，如果將不正確的色譜柱尺寸或載氣設置到儀器中，我們可能會看到除了色譜效率降低之外，保留時間也會改變，這些變化將是一個很好的診斷線索。

　　除了這些方法上的考慮之外，還有哪些其他因素會導致分離效率降低？這個問題有很多答案，但是，我在下面概述了導致柱效率降低的一些常見問題。

　　1 柱安裝問題：

　　確保正確準備（切割和清潔）GC色譜柱并以正確的方式將其安裝到GC進樣口和檢測器中，這一點非常重要。色譜柱切割不良會導致樣品入口內部分析物的轉移變慢，如果該方法未建立熱聚焦或溶劑聚焦過程，則可能導致峰變寬。通常，此問題還將伴隨某種程度的峰分叉或拖尾。

　　色譜柱在進樣口和檢測器中的正確定位也至關重要。入口色譜柱的位置將再次使分析物最佳地轉移到色譜柱中，當以分流模式操作入口時尤其重要。色譜柱在檢測器中的位置將決定色譜柱出口與儀器內檢測區域之間未清掃體積的量。這一點特別重要，因為載氣是存在分散展寬，任何空隙體積都會對系統效率產生不利影響。

　　2 色譜柱污染和老化：

　　所有GC色譜柱都會老化，并且使用壽命有限。隨著時間的流逝，色譜柱的入口端可能會被樣品基質成分覆蓋，固定相可能會被破壞，這通常會導致固定相在色譜柱下方“蠕變”，從而形成一個較厚的“氣泡狀”可降分離效率的固定相區域。樣品遇到的色譜柱初始區域對于色譜質量至關重要，因此，我們必須確保該區域的相質量是原始的。通常，通過修整較短的色譜柱并重新安裝可以解決此問題，并且可能需要一部分或更多的色譜柱修整才能恢復性能。始終修剪最少的量以恢復良好的性能，如果進行了重大修剪，請不要忘記調整儀器內的色譜柱長度，以確保保留時間重現性和正確的載氣線速度。在載氣供應管線中安裝氣阱總是一個很好的解決辦法，以確保色譜柱（相）的壽命（最小的水分和氧氣阱），并確保以正確的方式調節色譜柱。

　　適當的樣品預處理對于色譜柱的使用壽命也很重要，在分析之前制備清潔的樣品，會延長色譜柱的使用壽命，減少進樣口維護操作。

　　3 樣品引入條件：

　　影響分離效率的因素很多，都與將樣品引入GC系統的方式直接相關。進樣口襯管的清潔度和失活是主要考慮因素，在分流進樣中，襯管中的任何活性部位的破壞可能會影響分析物向GC色譜柱頂部的轉移，這在處理極性分析物時尤為明顯。如果襯管清潔度不高或未顯示出來，則襯管清潔度通常與峰拖尾有關僅出現輕微的活動跡象（失活涂層消失），然后可能會導致峰的總體變寬。確保襯管清潔，并在必要時定期更換襯管。

　　以下是重要的要點總結：

　　維持足夠長的不分流時間，以將所有分析物轉移至色譜柱，但也應足夠短，以免溶劑從進樣口緩慢流失，從而導致色譜破壞，柱箱的初始溫度應至少比樣品溶劑的沸點低10 ℃，固定相的極性應與樣品溶劑的極性相匹配，反之，則應在進樣口和分析柱之間留出至少1 m長的未涂層保留間隙。如果不滿足，上述條件將導致分析物峰形展寬，這主要是由于分析物譜帶從入口緩慢進入GC色譜柱時缺乏聚焦，因此效率會降低。

　　1 熱點：

　　重要的是，在載氣中通過系統的分析物必須以不間斷的方式進行。因此，氣流路徑中任何比其周圍環境涼爽的“斑點”都將破壞或減慢分析物通過色譜柱的通過，并有效地充當系統中死體積的區域。

　　如果消除了進樣口和GC色譜柱之間的熱滯后，通常在進樣口上會出現冷點-杯內有滯后的小杯位于進樣口下方是有原因的，因此不應將其移除。位于檢測器單元下方的絕緣層也是如此，這也是為什么進入MS檢測器的任何傳輸線也要分別加熱的原因，應仔細檢查傳輸線溫度以確保其溫度至少位于頂部溫度與您的烤箱程序一致！

　　2 溫度程序：

　　由于不當的溫度程序將造成許多不良的分離。當考慮初始柱箱溫度和分批進樣的保持時間時，尤其如此。如前所述，程序升溫的分離確實會產生更高效的峰，尤其是對于后來的洗脫組分，但是確保初始程序條件適合被測樣品和分離的要求以及分離條件至關重要。樣品引入方法，不分流或不分流進樣。對于分流進樣，通常的規則是我們不希望過慢的“分析物”穿過色譜柱的過程太快，因為會發生過量的樣品分散。理想情況下，初始溫度應比色譜圖中第一種組分的洗脫溫度低45℃左右，這可以通過篩選實驗計算得出（典型值為50 ℃至色譜柱的梯度上限，每分鐘10℃）。然而，作為初始保留時間，這實際上是一個反復試驗的問題，從保留1分鐘開始，然后提高或降低初始保留時間，以評估對選擇性，效率和分離度的影響。

　　3 檢測器采樣率：

　　任何色譜系統中峰的正確“建模”將取決于跨峰捕獲的數據點的數量。對于高效技術（例如毛細管氣相色譜儀），必須特別注意檢測器的采樣頻率，而質譜檢測器尤其如此，質譜檢測器的固有采樣頻率往往較低，尤其是在全掃描模式下。如果檢測器僅捕獲跨越峰的幾個數據點，尤其是當峰頂點被檢測器遺漏時，則它們看起來可能比其寬。請按照制造商的說明為使用中的檢測器找到最佳采樣頻率。

　　無論如何，建議在新色譜柱保留常規方法的參考色譜圖，該色譜圖可用作評估柱效率隨時間下降的幅度的參考。使用系統適應性測試（SST），也是明智的選擇，以便在分析之前評估儀器的性能，并且柱效評估通常是SST的考察指標之一。

　　盡管柱效是毛細管氣相色譜法成功分離的關鍵驅動力，但從以上討論中可以明顯看出，在解決低柱效問題時要考慮許多因素。大多數問題是由儀器設置和GC色譜柱的老化引起的，因此對方法中的設定點進行故障排除以及色譜柱與進樣口維護，是進行柱效診斷研究的考慮要點。