氣相色譜儀在純氣與高純氣分析中的使用

一、 氣相色譜分析儀純氣的現狀
氣相色譜分析純氣中雜質因其具有各種優越性而不可替換。如同時可檢測多個組分，分析時間短，操縱簡便，分析技術靈活多變，價格低，能自動化檢測與計算機控制等優點,因而其產品受到廣大用戶的歡迎。在純氣分析方面的國家標準已有一定數目上已經采用了氣相色譜法，但現狀仍與國際上有較大的差距。
1、技術研究與創新方面
從發表論文上看，在上世紀八十—九十年代國內出現過研究分析痕量雜質氣體的繁榮時代。但近十年來新的檢測方法、技術與儀器、檢測器研究進展緩慢、創新乏力、論文發表數目減少，無長期同一規劃和穩定的投進，專業研究與分析隊伍不斷壯大，同時又有待素質進步。至今還無一本“高純氣體分析技術”的專著問世。
2、“國家標準”反應技術落后
總體看有關高純氣的“國家標準”中，其中分析方法與國際水平比較明顯落后，儀器化水平低，其中有一部分才能與之水平相近。還有些“標準”仍采用比色法為主，檢測方法不能儀器化。例如在“醫用氧標準”（GB8982—1998）中反應出的題目zui為集中。在標準的“技術指標”中除氧含量指標（≥99.5%）外，雜質含量無任何數據，都是“按規定方法試驗合格”。而所有的規定方法都是化學吸收法或比色法。分析結果只有“合格”與“分歧格”，無數據記錄。這對指導廠家生產是不利的。至今多數廠家不具備全面按“規定”抽檢的技術與條件。使用單位（醫院與相關研究單位）更難投進組建分析職員與條件。有的廠家只是向科研單位送檢一次、檢驗合格后再不對該項檢測。
二、 檢測器與檢測技術
1、 檢測器
目前用于純氣中雜質氣體分析的氣相色譜檢測器有如下幾種。
⑴熱傳導池檢測器（TCD）
該檢測器的指標可以達到ppm級檢測。與變溫濃縮法配合可以檢測到ppb級，例如高純氫氣，超純氫的檢測可以測到0.1ppb（0.1x10-9V/V）級。
⑵氣敏檢測器
在檢測高純氮氣的國家標準（GB/T8980—1996）中用此檢測器可以檢測到此0.1ppm雜質氫氣。
⑶氫火焰離子化檢測器（FID）
國家標準（GB/T8984.1—3—1997）氣體中一氧化碳、二氧化碳和碳烴化合物的測定是利用火焰離子化法轉化后，直接測定,可檢測zui小濃度0.1ppm。配合變溫濃縮可測到1 ppb。
⑷改性離子檢測器（M—ArID）
將氬離子化檢測器改性后可以檢測高純氬中的氫、氧、氮、甲烷、一氧化碳和二氧化碳雜質氣，zui小檢測濃度可到0.1ppm。
⑸氦離子化檢測器（HeID）
該檢測器大多使用檢測高純氦氣中雜質氣體，直接檢測可達到1ppb。也有與切換技術配合檢測其它高純氣中雜質氣。
⑹電子捕捉檢測器（ECD）
該檢測器可以檢測高純氮氣、氬氣、一氧化碳等氣中的痕量氧（ppb級）。
另外還有氧化鋯檢測器、離子遷移檢測器等。
2、檢測技術
氣相色譜法分析氣體雜質采用的檢測技術有變溫濃縮法、柱中轉化法、柱切換法和流程變化法等。
⑴變溫濃縮法
變溫吸附濃縮法是將一定量的樣品氣中雜質氣低溫吸附在樣管中吸附劑上，解凍加熱進樣的方法。因而實際進樣量大大大于樣管體積（102~104倍），雜質氣就從ppb級變成ppm級分析。用此法要求底氣不被冷凍、吸附或沸點高于雜質氣，如用于濃縮氫中雜質、氧中的烴類等。附變溫吸附濃縮法外，還有化學反應濃縮法與特殊濃縮法，它們使用在特種氣體的檢測。
⑵柱中轉化法
柱中轉化法是樣品進樣后、在色譜分離柱前或后，經過一個催化劑或化學反應管（可以控制一定溫度）。其中某雜質氣參加反應，變成另一種氣體被檢測。如一氧化碳與二氧化碳在火焰離子化檢測器上無響應，但經鎳催化劑（有氫氣參加）后變成甲烷氣就響應了，并能檢測到0.1ppm，與濃縮配合可檢測到ppb。氣相色譜分析微量水時也采用此法。微量水與柱中碳化鈣（Ca2C）反應天生乙炔，用火焰離子化檢測能到小于1ppm的水分。
⑶柱切換法
該法又稱多維色譜法。它是利有閥或“無閥”切換將主成分（底氣）大部分切往后，余下雜質氣體再經二次分離后檢測。如采用高靈敏度的氦離子化檢測器檢測氧中雜質，氫氣和氖氣中雜質氣。
⑷流程變化法
利用色譜柱的串聯、并聯達到分離雜質氣，也能與上述三種方法聯合使用達到分離檢測多種雜質氣的目的。檢測器也能串聯、并聯使用，但需滿足串并的檢測器都使用同一種載氣。
以上技術大都對常規氣體的檢測，而對更多的特種高純氣應采用特殊的技術。