頂空進(jìn)樣器是氣相色譜法中一種方便快捷的樣品前處理方法，是氣相色譜(GC)和氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)(GC/MS)的一種進(jìn)樣技術(shù)。其原理是將待測(cè)樣品置入一密閉的容器中，通過(guò)加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來(lái)，在氣液(或氣固)兩相中達(dá)到平衡，直接抽取頂部氣體進(jìn)行色譜分析，從而檢驗(yàn)樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。

使用頂空進(jìn)樣技術(shù)可以免除冗長(zhǎng)繁瑣的樣品前處理過(guò)程，避免有機(jī)溶劑對(duì)分析造成的干擾、減少對(duì)色譜柱及進(jìn)樣口的污染。可以更加方便快捷的樣品前處理，頂空進(jìn)樣技術(shù)特別適用于對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行定性和定量分析，可以直接抽取并分析頂部氣體，提供一種方便、快速、無(wú)損的分析方法，可以與國(guó)內(nèi)外各種型號(hào)的氣相色譜儀相連接，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。

頂空進(jìn)樣分為溶液頂空和固體頂空。前者是將樣品溶解于適當(dāng)溶劑中，置頂空瓶中保溫一定時(shí)間，使殘留溶劑在兩相中達(dá)到氣液平衡 , 定量取氣體進(jìn)樣測(cè)定。固體頂空就是直接將固體樣品置頂空瓶中，置一定溫度下保溫一定時(shí)間，使殘留溶劑在兩相中達(dá)到氣固平衡，定量取氣體進(jìn)樣測(cè)定。

頂空技術(shù)分析的是氣體層或樣品瓶中樣品上方的頂空，而不是從樣品層中吸取樣品。頂空分析要求目標(biāo)化合物具有易揮發(fā)性，而樣品的其余部分則不易揮發(fā)或?yàn)榉菗]發(fā)性物質(zhì)。當(dāng)樣品類型為固體、粘性液體、血液或藥物時(shí)，該技術(shù)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的提取方法的理想替代選擇。

? 頂空分析方法

頂空分析方法有手工方式、氣密針進(jìn)樣方式、平衡式加壓系統(tǒng)、定量環(huán)加壓系統(tǒng)、靜態(tài)-動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式這五種進(jìn)樣方式。

1、手工方式(烘箱或水浴法)

a.樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)

b.用注射器將樣品抽出

c.迅速拿到氣相上進(jìn)樣分析

2、氣密針進(jìn)樣方式

a.樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)

b.通過(guò)可加熱氣密針將樣品抽出

c.移動(dòng)到氣相進(jìn)樣分析

3、平衡式加壓系統(tǒng)

a.樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)

b.用導(dǎo)管通入載氣加壓

c.樣品隨載氣一起進(jìn)樣

4、定量環(huán)加壓系統(tǒng)

a.樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)

b.加壓將樣品引入定量環(huán)

c.閥將樣品打入傳輸通道進(jìn)樣

5、靜態(tài)-動(dòng)態(tài)補(bǔ)償式——AutoHS頂空進(jìn)樣器

a.采用優(yōu)質(zhì)技術(shù)為樣品提取提供了更多的手段

b.吹掃模式

c.恒定模式

d.多次頂空模式

e.溫度漸進(jìn)模式

? 頂空進(jìn)樣技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、與幾乎所有基質(zhì)兼容。樣品本身不必?fù)]發(fā)或溶解于適合氣相色譜的液體中。

2、僅需極少樣品前處理或無(wú)需樣品前處理。由于樣品前處理可能會(huì)向整個(gè)工作流程中引入錯(cuò)誤，因此該技術(shù)可提高結(jié)果的重現(xiàn)性。

3、溶劑峰較小。在許多應(yīng)用中，引入氣相色譜儀的溶劑量明顯少于液體進(jìn)樣中的溶劑量。在這些情況下，溶劑峰較小，不太可能干擾目標(biāo)分析物。

4、儀器正常運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)。使用更清潔的樣品減少了氣相色譜進(jìn)樣口、色譜柱、檢測(cè)器或質(zhì)譜儀離子源的維護(hù)需求。

5、提供更出色的靈敏度、精度和線性。

? 頂空進(jìn)樣技術(shù)的局限性

1、樣品前處理過(guò)程相對(duì)繁瑣，操作起來(lái)需要一定技巧，對(duì)于新手來(lái)說(shuō)可能會(huì)有一定的學(xué)習(xí)難度。

2、頂空進(jìn)樣器的使用需要熟練的技術(shù)人員，對(duì)于一些小型實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，可能需要額外的人員培訓(xùn)和操作技能的提升。

3、頂空進(jìn)樣技術(shù)的價(jià)格相對(duì)較高，對(duì)于一些需要大量使用的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，成本可能會(huì)較高。

4、頂空進(jìn)樣技術(shù)的靈敏度相對(duì)較低，對(duì)于一些低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物的分析可能存在一定的難度。

5、頂空進(jìn)樣技術(shù)對(duì)于樣品中不同組分的吸附和解吸動(dòng)力學(xué)研究不夠準(zhǔn)確，這可能會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此，在使用頂空進(jìn)樣技術(shù)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需要和實(shí)驗(yàn)室條件來(lái)選擇是否使用該技術(shù)。

6、頂空樣品瓶通常比許多液體進(jìn)樣系統(tǒng)中使用的2mL樣品瓶的體積更大。常用容量為10、20或22mL。大樣品瓶可容納較大的樣品體積和/或樣品上方較大的頂空。由于頂空技術(shù)非常適用于揮發(fā)性化合物，使用高質(zhì)量樣品瓶和瓶蓋形成嚴(yán)密密封對(duì)于成功分析至關(guān)重要。

? 操作步驟

1、設(shè)置參數(shù)并放置樣品

設(shè)置“樣品”、“閥箱”、“ 管路”溫度。樣品為50度，閥箱130度，管路140度。溫度穩(wěn)定后放入樣品，平衡30分鐘后進(jìn)行下面的操作；

2、進(jìn)樣前吹洗

設(shè)置吹洗壓力為0.2-0.3Mpa。按吹洗鍵，約30s后關(guān)閉；

3、準(zhǔn)備進(jìn)樣

先將取樣管扎入相應(yīng)的瓶?jī)?nèi)，再將進(jìn)樣管扎至色譜進(jìn)樣口。觀察頂空進(jìn)樣器壓力示數(shù)，由小變大。待穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)“載氣調(diào)節(jié)”旋鈕使壓力示數(shù)增加一個(gè)格(0.02Mpa)；

4、進(jìn)樣、開(kāi)始采樣

按“進(jìn)樣”同時(shí)操作色譜儀開(kāi)始采樣。聽(tīng)到“咔”然后“砰”的聲音。2s-3s后取出取樣管；

5、拔出進(jìn)樣管

聽(tīng)到“砰”的一聲此時(shí)進(jìn)樣燈滅，拔出進(jìn)樣管。將“載氣調(diào)節(jié)”歸零；

6、吹洗

吹洗30s后完成本次進(jìn)樣。

? 操作使用注意事項(xiàng)

1、樣品制備

在進(jìn)行頂空進(jìn)樣之前，必須對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹苽洹Ｈ绻麡悠愤^(guò)于粘稠或含有雜質(zhì)，可能會(huì)影響儀器性能甚至導(dǎo)致故障。因此，在使用進(jìn)樣器之前，應(yīng)該確保樣品已經(jīng)被預(yù)處理和凈化。

2、壓力控制

在進(jìn)行頂空進(jìn)樣時(shí)，需要適當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)內(nèi)的壓力。過(guò)高或者過(guò)低的壓力都會(huì)對(duì)樣品的分析結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。因此，應(yīng)該嚴(yán)格按照儀器說(shuō)明書(shū)上的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3、選擇適當(dāng)?shù)尼橆^

頂空進(jìn)樣器通常需要使用特殊的針頭進(jìn)行操作。在選擇針頭時(shí)，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和容器大小來(lái)確定。如果針頭太大或太小，可能會(huì)影響樣品的輸送速度和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4、操作溫度

頂空進(jìn)樣器通常需要在合適的溫度下進(jìn)行操作。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生影響。因此，在使用進(jìn)樣器之前，應(yīng)該確保儀器的溫度已經(jīng)達(dá)到所需的范圍。

5、校準(zhǔn)系統(tǒng)

在進(jìn)行頂空進(jìn)樣之前，需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。通過(guò)校準(zhǔn)，可以保證儀器輸出的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的。如果沒(méi)有進(jìn)行校準(zhǔn)，可能會(huì)導(dǎo)致誤差甚至錯(cuò)誤的結(jié)果。

6、操作流程

操作頂空進(jìn)樣器時(shí)要按照正確的步驟進(jìn)行操作。在使用前必須了解并且掌握清潔方法、樣品處理方法、儀器操作方法等信息。簡(jiǎn)單的操作失誤也會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很多麻煩。

7、維護(hù)保養(yǎng)

頂空進(jìn)樣器是一種精密儀器，需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。這包括更換部件、清潔內(nèi)部組件以及定期進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查。只有保持儀器的良好狀態(tài)，才能夠保證其正常工作和準(zhǔn)確性。

? 頂空進(jìn)樣器的清洗

無(wú)特殊情況下，清洗頂空進(jìn)樣器主要用純水、甲醇或無(wú)水乙醇等沖洗或超聲清洗，污染嚴(yán)重可用棉簽輕輕擦拭，不可用力過(guò)度，避免破壞內(nèi)表面產(chǎn)生活性點(diǎn)，然后放置到烘箱70度烘干后干燥冷卻密封存放即可。

清洗步驟：

1、設(shè)置傳送帶溫度為60℃，設(shè)置樣品定量管和傳送管溫度為Off；

2、一旦樣品定量管和傳送管溫度冷卻到低于60℃，關(guān)閉通往頂空進(jìn)樣器的氣體，拆下出口端的放空管線；

3、在傳送帶中插入u一個(gè)空的樣品瓶；

4、用手提起樣品瓶；

5、用一次性注射器抽取約6ml的純凈水注射進(jìn)HSS放空管；

6、降低樣品瓶然后取出來(lái)。重復(fù)步驟3到5(注射兩到三次將清洗徹底)；

7、再設(shè)置一個(gè)空樣品瓶并提起，然后使用一次性注射器注射足夠的空氣將水吹掃出來(lái)；

8、將傳送管一端插入一個(gè)燒杯或類似容器中，并使用一次性注射器從HSS氣體管出口注入約10ml水，然后注入約10ml甲醇；

9、使用一次性注射器注射足夠的空氣以吹掃出水；

10、重新安裝好管線并打開(kāi)氣流。然后，切換樣品瓶到Load-INJ反復(fù)幾十次以將水和甲醇全部吹出樣品閥和管線。

? 頂空進(jìn)樣技術(shù)的常見(jiàn)應(yīng)用

1、殘留溶劑

美國(guó)藥典(USP)方法467是一種常見(jiàn)的頂空應(yīng)用。它對(duì)非處方藥和處方藥制造過(guò)程中可能存在的溶劑進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，確保其符合法規(guī)指南要求并對(duì)消費(fèi)者安全。

2、血醇分析

頂空氣相色譜的另一個(gè)普遍用途是測(cè)定血液中的乙醇濃度。由于這些案例往往涉及司法判決，因此準(zhǔn)確且可靠的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

3、環(huán)境樣品中的揮發(fā)性化合物

環(huán)境實(shí)驗(yàn)室使用頂空氣相色譜分析土壤和水樣中是否存在可能對(duì)人類和動(dòng)物構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)的揮發(fā)性化合物。

4、食品和飲料中的風(fēng)味化合物

使用頂空進(jìn)樣和氣相色譜法測(cè)定食品和飲料中的揮發(fā)性化合物。對(duì)這些化合物進(jìn)行表征和定量是確保產(chǎn)品質(zhì)量和一致性的關(guān)鍵。

5、其他用途

頂空分析還有許多其他用途，例如溶劑和聚合物中的殘留單體；變壓器油氣體分析；清潔產(chǎn)品、化妝品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中的污染物；醫(yī)療器械中的滅菌副產(chǎn)物等。