Основные характеристики газов-носителей

Газ-носитель	Преимущества	Недостатки
азот	доступность; простота очистки; низкая стоимость; безопасность в работе.	низкая теплопроводность, близкая к легким углеводородам, обуславливающая низкую чувствительность детектора по теплопроводности.
водород	высокая теплопроводность (обеспечивает высокую чувствительность детектора по теплопроводности); легко получается в чистом виде электролизом.	взрывоопасность при утечке.
гелий	теплопроводность близкая к водороду; безопасность в работе.	высокая стоимость, обусловленная трудностями получения и очистки.
аргон	доступность, низкая стоимость.	низкая теплопроводность.
углекислый газ	доступность, низкая стоимость.	низкая теплопроводность.

В зависимости от типа используемого детектора рекомендуется применять различные газы. Так, например, для ДТП в качестве газа-носителя наиболее часто используется гелий, а для ЭЗД - азот. Список газов, которые возможно использовать с газохроматографическими детекторами приведен в таблице.

Газы для различных детекторов

Детектор	Газ-носитель	Поддувочный газ	Вспомогательные газы
ПИД	Водород Гелий Азот Аргон	Азот Гелий	Водород и воздух
ЭЗД	Водород Гелий Азот Аргон/метан	Азот Аргон/метан	Азот
ПФД	Водород Гелий Азот Аргон	Азот	Водород и воздух
АФД	Гелий Азот	Азот Гелий	Водород и воздух
ДТП	Гелий Водород Азот Аргон	Гелий Водород Азот Аргон	Гелий Водород Азот Аргон

Очистка газовых потоков от пыли, влаги и органических соединений выполняется с помощью фильтров, заполненных адсорбентами (силикагель, уголь, молекулярные сита). Газ-носитель должен содержать меньше чем 1 ppm кислорода, воды, чтобы предотвратить разложение неподвижной фазы в колонке и продлить срок ее эксплуатации. Кроме этого, загрязняющие примеси в газе-носителе могут давать ложные пики во время программирования температуры колонки.

Наиболее чувствительны к повышенному содержанию кислорода в газе-носителе неподвижные фазы на основе полиэтиленгликоля (например, DB-WAX, DB-FFAP) и с высоком содержанием цианопропильных групп (например, DB-23, DB-225). Чистота газов особенно важна при работе с высокочувствительными детекторами (электронозахватным, аргоновым, гелиевым, масс-спектрометрическим), где примеси в газе-носителе могут являться причиной высокого фонового сигнала и как следствие низкой чувствительности детектора.

Ввод пробы осуществляется с помощью устройства дозирования. Оно предназначено для введения в хроматографическую колонку определенного количества анализируемой смеси (пробы). Существует несколько типов устройств дозирования, конструкции которых определяются агрегатным состоянием вводимых проб.

Ввод газовых проб. Для дозирования газообразных смесей используют краны-дозаторы, позволяющие вводить в хроматографическую колонку определенный объем пробы. Конструкция кранов-дозаторов предусматривает использование сменных дозирующих петель объемом от 0,01 до 10 мл.

Ввод жидких проб. Жидкие образцы перед попаданием в хроматографическую колонку должны быть переведены в газовую фазу. Испарение жидкой пробы происходит в испарителе. Испаритель представляет собой нагреваемый до определенной температуры металлический блок с каналом для ввода и испарения жидкой пробы. В канал подается поток газа-носителя. С одной стороны канал закрыт мембраной, с другой стороны к нему присоединена хроматографическая колонка. Введение жидких смесей производят специальными микрошприцами. Иглу шприца с анализируемой жидкостью вводят через мембрану в канал испарителя, введенная проба быстро испаряется и переносится потоком газа-носителя в колонку.

Существуют различные микрошприцы, позволяющие дозировать пробы объемом от 0,1 до нескольких микролитров. Обычно используют микрошприцы с номинальными объемами 1 и 10 мкл. В микрошприцах на 10 мкл в качестве поршня используется калиброванная проволока из нержавеющей стали. Поршень и цилиндр взаимно притерты и не требуют смазки. Герметичность шприца достигается за счет самой дозируемой жидкости, смачивающей сопряженные поверхности цилиндра и плунжера. В микрошприцах на 1 мкл дозируемый объем заключен в самой игле. Плунжер в виде стальной проволоки передвигается в игле, герметичность шприца обеспечивается фторопластовым уплотнением, помещенным в основании иглы. С помощью таких микрошприцев можно вводить пробы от 0,1 до 1 мкл.

Хроматографические колонки. Основная задача хроматографической колонки состоит в том, чтобы разделить многокомпонентную анализируемую смесь на индивидуальные компоненты.

Хроматографические колонки бывают двух основных типов – насадочные и капиллярные. На первых этапах развития хроматографии наиболее широко были распространены насадочные колонки. Они изготавливаются из металлических, стеклянных или фторопластовых трубок с внутренним диаметром от 2 до 4 мм и длиной от 0,5 до 3 м.

Капиллярные колонки впервые были изготовлены и изучены Голеем ( Golay ) в конце 50-х годов прошлого века. Сначала они изготавливались из медной трубки внутренним диаметром 0,25 мм. Но поскольку медь является очень гибким материалом, позднее она была заменена на нержавеющую сталь. Металлические капиллярные колонки имеют множество недостатков. Поверхность таких колонок не является инертной и в результате могут происходить различные химические превращения и разложение определяемых компонентов. Также металлические колонки плохо покрываются полярными неподвижными фазами.

Сейчас в большинстве случаев капиллярные колонки изготавливают из кварцевой трубки внутренним диаметром от 0,1 до 0,53 мм и длиной от 10 до 100 м. Для создания механической прочности капиллярную трубку покрывают полиимидом.

В газо-жидкостном варианте хроматографии внутреннюю поверхность капиллярной колонки покрывают тонкой пленкой неподвижной фазы. Такие колонки называют WCOT –колонки ( wall - coated open tubular columns ). В газо-адсорбционной хроматографии на внутреннюю поверхность капиллярной колонки нанесен слой адсорбента. Их называют PLOT -колонки ( porous - layer open tubular columns ). Капиллярные колонки с неподвижной фазой, нанесенной на слой носителя, закрепленного на внутренней поверхности капилляра, называют SCOT-колонки (support-coated open tubular columns). Последние колонки практически не используются, поскольку их характеристики трудно воспроизводятся при серийном изготовлении.