一,、前言 
自1952年*yi次創(chuàng)建實用氣液色譜法以來，在短短幾十年間,，氣相色譜儀作為現(xiàn)代分析檢測儀器的代表,，已發(fā)展成為一個有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè),，并形成了具有相當(dāng)豐富的檢測技術(shù)知識的學(xué)料,。通過研究氣相色譜儀的發(fā)展規(guī)律,，能給使用者有益的啟迪，為有關(guān)專業(yè)人員的工作帶來一定的幫助,。
現(xiàn)以在中國得到廣泛應(yīng)用的曰本島津公司氣相色譜儀系列為例,，如1983年的GC-7A、1985年的GC-9A,、1990年的GC-14A,、1995年的GC-17A等，就這些儀器的幾個主要方面,，即加熱單元控制,、爐溫控制、流量控制,、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),、檢測器系統(tǒng)、系統(tǒng)控制等,，來講述氣相色譜儀技術(shù)進步的發(fā)展軌跡,，并預(yù)測今后氣相色譜儀的發(fā)展趨勢。
 
二,、氣相色譜儀技術(shù)進步的發(fā)展軌跡 
 
⒈進樣口及檢測器的加熱單元溫度控制（Inject and detector temperature control） 
GC-7A和GC-9A均采用一個完整的總加熱塊單元，GC-14A的進樣口和檢測器各共用一個總加熱塊單元,，GC-17A改為每一個進樣口和檢測器都有立的加熱單元系統(tǒng),。
總加熱塊單元是指進樣口、檢測器全部或部分集中在一個大的加熱塊上,，有一個加熱棒,，一個溫度控制器，一個恒溫塊來控制溫度,。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,、元器件少,、成本低，由于儲熱值大,，在到達溫度后易于倒寺穩(wěn)定,。它的缺點是：加熱塊上的各部件的溫度只能設(shè)為一致，而不能有所區(qū)別,，限制了檢測手段的運用,；由于加熱塊體積大，升溫降溫速度緩慢,，改變條件困難,；升溫時所有的部件都被加熱，不用的部件也在升溫降溫過程時經(jīng)受熱疲勞損耗,。
立加熱單元是指任何一個進樣口和檢測器都有立的加熱,、控溫、恒溫裝置,。它的優(yōu)點是任何一個部件都可設(shè)定為不同的溫度,，且由于加熱塊體積小、儲熱值低,，升溫降溫速度都有很大的提高,，能夠提供進樣口程序升溫等功能，豐富了色譜技術(shù)的手段.它的缺點是各成一立系統(tǒng),，對溫度控制的技術(shù)要求高,，且元件增多，成本相對較高,。
采用總加熱塊單元的氣相色譜儀一般采用“U”形柱（如GC-7A,、GC-9A、GC-14A）,，因為各部件的位置被限定在一個加熱塊中,，必須排列緊湊。采用立加熱單元的氣相色譜儀一般采用圓形柱,，因為它的進樣口和檢測器需要相隔一定距離,，原因在于：各個立加熱單元的降溫是通過周圍空氣冷卻而實現(xiàn)，如進樣口和檢測器相隔太近,，會互相影響散熱效果,。
從總加熱塊單元到立單元加熱是一個大魘啤?
 
⒉爐溫控制（Oven temperature contol） 
氣相色譜儀爐溫控常IH水平往往能體現(xiàn)這臺儀器的層次和水準(zhǔn)，爐溫控制技術(shù)的衍變從柱溫箱排熱口的變化就可以看出來,。GC-7A沒有柱溫箱排熱口,，其升溫降溫速度慢得令人生畏，使操作者輕易不敢改變條件,；GC-9A,、GC-14A具有狹長縫型的排熱口,，使效果有了一定改善；GC-17A進一步改為兩個方形的排熱口,，降溫效果令人滿意,。
在爐溫控制的操作系統(tǒng)方面，GC-7A采用機械撥盤方式,，很不方便.從GC-9A開始利用電子控制,，采用鍵盤輸入?yún)?shù)?？梢哉f,，島津公司的氣相色前義從GC-9A才算是開始進入現(xiàn)代化。而GC-17A是由工作站控制,，可以很方便地進行程序控溫,。
 
⒊氣體流量控制（Flow COIltol） 
GC-7A、GC-9A,、GC-14A都采用了經(jīng)典的機械式表閥控制,，如壓力麥和轉(zhuǎn)子流量計。
一般需要控制載氣流量的部件使用轉(zhuǎn)子流量計,，只需粗略控制的部位使用壓力表,，如作為輔助燃燒氣體的氫氣和空氣流量控制基本上都使用壓力衰。
機械表閥控制優(yōu)點是：可靠,、耐用,、經(jīng)濟。它的缺點在于：每次開機時都要從零點慢慢地調(diào)高,，關(guān)閉時再調(diào)回零位,，由于每次調(diào)節(jié)都有不可避免存在人為的差異，每次的流量難以保持一致,，因此在檢測過程中不能改變流量,。而電子壓力控制采用電磁閥取代機械表閥，只需要輸入一個數(shù)值即可找到預(yù)定的流量或壓力,，方便,、準(zhǔn)確、迅速,，還可以提供程序升壓手段,，可謂是流量控制的一次革命。
電子控制流量克服了機械控制流量的缺陷,，但也帶來了新的問題： 
 
⑴如果氣源壓力變化太大，容易因為強烈沖擊而損壞,，機械式表閥則不存在這個問題,。
 
⑵一旦遭遇意外停電,，電磁閥停止工作，停止供氣,，色譜柱在高溫沒有載氣通過時極易損壞,。
 
⑶從理論上來說，轉(zhuǎn)子流量計是測載氣流量穩(wěn)定準(zhǔn)確的元件,，很難產(chǎn)生偏差,；而電子壓力控制必竟是一個電子模擬機械過程，長期使用后有可能出現(xiàn)細微的偏差,。
 
⒋數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（Data analysis unit） 
GC-7A配置繪圖儀,，GC-9A配置積分儀或不可存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理機，GC-14A配置可存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理機,，GC-17A配置化學(xué)工作站進行數(shù)據(jù)處理,。
數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是氣相色譜儀中進步快，使用者得益大的部分,，它使操作儀器的工作越來越方便,。在發(fā)明積分儀之前，測量色譜峰的峰面積只能手工用積分尺量算或剪紙稱重,，往往一個色譜峰就要花去半天的時間?，F(xiàn)在，檢測工作完成后可很快得到所有的色譜數(shù)據(jù),。
從繪圖儀到積分儀,，再由數(shù)據(jù)處理機到化學(xué)工作站，其中的進步主要應(yīng)歸功于電子技術(shù)日新月異的發(fā)展,。
 
⒌檢測器系統(tǒng)（Detecωr） 
在氣相色譜儀的各個部件中,，檢測器相對較穩(wěn)定，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成并沒有革命性的進展,，檢測性能提高也有限,，但是穩(wěn)定速度有了長足的進步，如GC-17A的電子捕獲檢測器,，它的穩(wěn)定速度比GC-14A快了10倍,，降溫效率更是達到了每10分鐘降100攝氏度的驚人速度。
 
⒍主機系統(tǒng)控制部分（Total system control） 
在工作站出現(xiàn)以前,，只能手工設(shè)置主機的各種運行參數(shù),，因此，開動一臺儀器,，需要進行許多瑣碎的設(shè)定與調(diào)整步驟,，開閉許多開關(guān)，調(diào)節(jié)許多旋鈕。對設(shè)備不是很熟悉的人員經(jīng)常會發(fā)生錯誤,。
在運用工作站之后,，使用者可以將不同實驗的各種儀器參數(shù)、運行程序輸λ計算機內(nèi),，下次直接調(diào)用即可工作,，完成從開機、檢測,、處理結(jié)果等各個步驟,，再也不需對儀器各個部件的參數(shù)進行逐項輸入和確定，使操作更加簡便,。
島津公司的氣相色譜儀系列在GC-17A后普遍使用了工作站對儀器進行直接控制,。
 
三、今后氣相色譜儀的發(fā)展趨勢 
 
從GC-7A到GC-17A的發(fā)展過程,，可以看到一段從機械儀器到電子儀器的發(fā)展歷程,。
早期的氣相色譜儀由于電子技術(shù)水平及材料科學(xué)的限制，也限制了設(shè)計師的思路與發(fā)揮,，使得當(dāng)時的色譜技術(shù)也受到了很大的局限,，女日程序升溫、程序升壓等現(xiàn)在輕而易舉的技術(shù)手段在當(dāng)時是非常麻煩和不實用的,。
隨著電子技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展,，不僅強化了氣相色譜儀的功能，而且也極大地豐富了應(yīng)用氣相色譜儀技術(shù)的方法和手段,，同時更給設(shè)計師的設(shè)計思想帶來了深刻的影響和促進,，從而更快地推動氣相色譜儀的進步。
由這個趨勢而延伸,，筆者預(yù)測一下未來氣相色譜儀的技術(shù)發(fā)展路線,，看一看今后的氣相色譜儀會變成什么樣子。
 
⒈計算機成為標(biāo)準(zhǔn)配置 
由于計算機技術(shù)的廣泛運用以及計算機價格的不斷下跌,，計算機將成為氣相色譜儀的標(biāo)準(zhǔn)配置,。目前在氣相色譜儀上常見的控制面板將被取消，只在側(cè)面保留少數(shù)氣體流量開關(guān),。儀器各部件的運行參數(shù)*是由計算機控制,，使得氣相色譜儀的體積更小，結(jié)構(gòu)更簡單,，成本更低,。
 
⒉可以靈活更換的功能模塊 
目前，氣相色譜儀的進樣口,、檢測器一旦安裝上之后就很難折卸或更換,，因為它們的接口部位,、氣路連接部分都沒有統(tǒng)一的規(guī)格，且在設(shè)計上也沒有考慮到經(jīng)常拆卸的必要性,。
今后的進樣口和檢測器各模塊都將采用統(tǒng)一規(guī)格的方形接口,，方便用戶任意插拔，選擇不同的條件,。套接式的氣路連接口位于模塊的底部，用模塊頂端的手擰式螺母固定,。
 
⒊數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)卡化 
各家公司目前各式各樣且價格不菲的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸消失,，取代它們的是計算機網(wǎng)卡。檢測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳遞給計算機,，這樣更進一步降低了儀器的成本,。
 
⒋出現(xiàn)能共享的控制軟件 
目前，各種氣相色譜儀的工作站都是的,，即只能控制某一家公司生產(chǎn)的某一種型號的氣相色譜儀,。隨著電子元件的高度應(yīng)用，意味著只要控制電信號即可控制儀器,。因此,，盡管各家氣相色譜儀的信號模式及其量程都有所區(qū)別，但是一套軟件如果同時存儲了幾種儀器的信號參數(shù),，則通過選擇不同型號就可以控制不同公司生產(chǎn)的儀器,。
 
⒌價格的大幅下降 
部件的減少與集約意昧著成本的降低。除檢測器價格下降空間有限外,，考慮到控制面板,、數(shù)據(jù)采集卡的取消，以及其它部件的集約化設(shè)計,，整套儀器（包括計算機）的價格估計至少能下降一半左右,。