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氣相色譜儀的基本構造有兩部分，即分析單元和顯示單元。前者主要包括氣源及控制計量裝置﹑進樣裝置﹑恒溫器和色譜柱。后者主要包括檢定器和自動記錄儀。色譜柱(包括固定相)和檢定器是氣相色譜儀的核心部件。
(1)載氣系統：載氣系統包括氣源、氣體凈化器、氣路控制系統。常用的有H2、He、N2、Ar 等。在實際應用中載氣的選擇主要是根據檢測器的特性來決定，同時考慮色譜柱的分離效能和分析時間。載氣的純度、流速對色譜柱的分離效能、檢測器的靈敏度均有很大影響，氣路控制系統的作用就是將載氣及輔助氣進行穩壓、穩流及凈化，以滿足氣相色譜分析的要求。氣相色譜儀中的氣路是一個載氣連續運行的密閉管路系統。整個載氣系統要求載氣純凈、密閉性好、流速穩定及流速測量。
(2)進樣系統：進樣系統包括進樣器和汽化室，它的功能是引入試樣，并使試樣瞬間汽化。進樣就是把氣體或液體樣品勻速而定量地加到色譜柱上端。在毛細管柱氣相色譜中，由于毛細管柱樣品容量很小，一般采用分流進樣器，進樣量比較多，樣品汽化后只有一小部分被載氣帶入色譜柱，大部分被放空。汽化室的作用是把液體樣品瞬間加熱變成蒸汽，然后由載氣帶入色譜柱。
(3)分離系統：分離系統主要由色譜柱組成，是氣相色譜儀的心臟，它的功能是使試樣在柱內運行的同時得到分離，將多組分樣品分離為單個組分。色譜柱分為填充柱和毛細管柱。
(4)檢測系統：檢測器的功能是對柱后已被分離的組分的信息轉變為便于記錄的電信號，然后對各組分的組成和含量進行鑒定和測量，是色譜儀的眼睛。經放大后，由記錄儀記錄成色譜圖。
(5)信號記錄或微機數據處理系統：近年來氣相色譜儀主要采用色譜數據處理機。色譜數據處理機可打印記錄色譜圖，并能在同一張記錄紙上打印出處理后的結果，如保留時間、被測組分質量分數等。
(6)溫度控制系統：用于控制和測量色譜柱、檢測器、氣化室溫度，是氣相色譜儀的重要組成部分。氣相色譜儀分為兩類：一類是氣固色譜儀，另一類是氣液分配色譜儀。
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