頂空進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)的一種進樣技術(shù)。其原理是將待測樣品置入一密閉的容器中，通過加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來，在氣液(或氣固)兩相中達到平衡，直接抽取頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。

使用頂空進樣技術(shù)可以免除冗長繁瑣的樣品前處理過程，避免有機溶劑對分析造成的干擾、減少對色譜柱及進樣口的污染?？梢愿臃奖憧旖莸臉悠非疤幚?，頂空進樣技術(shù)特別適用于對揮發(fā)性有機物進行定性和定量分析，可以直接抽取并分析頂部氣體，提供一種方便、快速、無損的分析方法，可以與國內(nèi)外各種型號的氣相色譜儀相連接，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。

頂空進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間，使殘留溶劑在兩相中達到氣液平衡 , 定量取氣體進樣測定。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間，使殘留溶劑在兩相中達到氣固平衡，定量取氣體進樣測定。

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)或為非揮發(fā)性物質(zhì)。當(dāng)樣品類型為固體、粘性液體、血液或藥物時，該技術(shù)是費時費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、氣密針進樣方式、平衡式加壓系統(tǒng)、定量環(huán)加壓系統(tǒng)、靜態(tài)-動態(tài)補償式這五種進樣方式。

1、手工方式(烘箱或水浴法)

a.樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)

b.用注射器將樣品抽出

c.迅速拿到氣相上進樣分析

2、氣密針進樣方式

a.樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)

b.通過可加熱氣密針將樣品抽出

c.移動到氣相進樣分析

3、平衡式加壓系統(tǒng)

a.樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)

b.用導(dǎo)管通入載氣加壓

c.樣品隨載氣一起進樣

4、定量環(huán)加壓系統(tǒng)

a.樣品加熱后達到熱平衡狀態(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樣

5、靜態(tài)-動態(tài)補償式——AutoHS頂空進樣器

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.溫度漸進模式

? 頂空進樣技術(shù)的優(yōu)勢

1、與幾乎所有基質(zhì)兼容。樣品本身不必揮發(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需樣品前處理。由于樣品前處理可能會向整個工作流程中引入錯誤，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、儀器正常運行時間延長。使用更清潔的樣品減少了氣相色譜進樣口、色譜柱、檢測器或質(zhì)譜儀離子源的維護需求。

5、提供更出色的靈敏度、精度和線性。

? 頂空進樣技術(shù)的局限性

1、樣品前處理過程相對繁瑣，操作起來需要一定技巧，對于新手來說可能會有一定的學(xué)習(xí)難度。

2、頂空進樣器的使用需要熟練的技術(shù)人員，對于一些小型實驗室來說，可能需要額外的人員培訓(xùn)和操作技能的提升。

3、頂空進樣技術(shù)的價格相對較高，對于一些需要大量使用的實驗室來說，成本可能會較高。

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

5、頂空進樣技術(shù)對于樣品中不同組分的吸附和解吸動力學(xué)研究不夠準(zhǔn)確，這可能會對分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此，在使用頂空進樣技術(shù)時需要根據(jù)實際需要和實驗室條件來選擇是否使用該技術(shù)。

6、頂空樣品瓶通常比許多液體進樣系統(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密密封對于成功分析至關(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分鐘后進行下面的操作；

2、進樣前吹洗

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)備進樣

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

4、進樣、開始采樣

按“進樣”同時操作色譜儀開始采樣。聽到“咔”然后“砰”的聲音。2s-3s后取出取樣管；

5、拔出進樣管

聽到“砰”的一聲此時進樣燈滅，拔出進樣管。將“載氣調(diào)節(jié)”歸零；

6、吹洗

吹洗30s后完成本次進樣。

? 操作使用注意事項

1、樣品制備

在進行頂空進樣之前，必須對樣品進行適當(dāng)?shù)闹苽?。如果樣品過于粘稠或含有雜質(zhì)，可能會影響儀器性能甚至導(dǎo)致故障。因此，在使用進樣器之前，應(yīng)該確保樣品已經(jīng)被預(yù)處理和凈化。

2、壓力控制

在進行頂空進樣時，需要適當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)內(nèi)的壓力。過高或者過低的壓力都會對樣品的分析結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。因此，應(yīng)該嚴格按照儀器說明書上的要求進行調(diào)節(jié)。

3、選擇適當(dāng)?shù)尼橆^

頂空進樣器通常需要使用特殊的針頭進行操作。在選擇針頭時，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和容器大小來確定。如果針頭太大或太小，可能會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

頂空進樣器通常需要在合適的溫度下進行操作。溫度過高或過低都會對樣品產(chǎn)生影響。因此，在使用進樣器之前，應(yīng)該確保儀器的溫度已經(jīng)達到所需的范圍。

5、校準(zhǔn)系統(tǒng)

在進行頂空進樣之前，需要對儀器進行校準(zhǔn)。通過校準(zhǔn)，可以保證儀器輸出的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的。如果沒有進行校準(zhǔn)，可能會導(dǎo)致誤差甚至錯誤的結(jié)果。

6、操作流程

操作頂空進樣器時要按照正確的步驟進行操作。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。簡單的操作失誤也會給實驗帶來很多麻煩。

7、維護保養(yǎng)

頂空進樣器是一種精密儀器，需要定期進行維護和保養(yǎng)。這包括更換部件、清潔內(nèi)部組件以及定期進行校準(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。

? 頂空進樣器的清洗

無特殊情況下，清洗頂空進樣器主要用純水、甲醇或無水乙醇等沖洗或超聲清洗，污染嚴重可用棉簽輕輕擦拭，不可用力過度，避免破壞內(nèi)表面產(chǎn)生活性點，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HSS放空管；

6、降低樣品瓶然后取出來。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；

8、將傳送管一端插入一個燒杯或類似容器中，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。

? 頂空進樣技術(shù)的常見應(yīng)用

1、殘留溶劑

美國藥典(USP)方法467是一種常見的頂空應(yīng)用。它對非處方藥和處方藥制造過程中可能存在的溶劑進行檢測和測量，確保其符合法規(guī)指南要求并對消費者安全。

2、血醇分析

頂空氣相色譜的另一個普遍用途是測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)境實驗室使用頂空氣相色譜分析土壤和水樣中是否存在可能對人類和動物構(gòu)成健康風(fēng)險的揮發(fā)性化合物。

4、食品和飲料中的風(fēng)味化合物

使用頂空進樣和氣相色譜法測定食品和飲料中的揮發(fā)性化合物。對這些化合物進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、化妝品和個人護理產(chǎn)品中的污染物；醫(yī)療器械中的滅菌副產(chǎn)物等。