在互不相溶的两相——流动相和固定相的体系中，当两相作相对运动时，第三组分（即溶质或吸附质）连续不断地在两相之间进行分配，这种分配过程即为色谱过程。由于流动相、固定相以及溶质混合物性质的不同，在色谱过程中溶质混合物中的各组分表现出不同的色谱行为，从而使各组分彼此相互分离，这就是色谱分析法的实质。也就是说，当一种不与被分析物质发生化学反应的被称为载气的永久性气体（例如H₂ 、N₂ 、He、 Ar 、CO₂ 等）携带样品中各组分通过装有固定相的色谱柱时，由于试样分子与固定相分子间发生吸附、溶解、结合或离子交换，使试样分子随载气在两相之间反复多次分配，使那些分配系数只有微小差别的组分发生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离。例如北京兰德梅克公司生产的GC3061C气相色谱仪，一个试样中含A、B二个组分，已知B组分在固定相中的分配系数大于A，即K_B > K_A ，如图1-1所示。

图1-1 样品在色谱柱内分离示意图

3061C型气相色谱仪设计基于色谱分析与氢火焰离子化检测原理。由于氢火焰离子化检测器对有机化合物特别敏感，最小检测器可达10-9克，而对无机化合物无响应或响应很小。FID响应特性属于质量检测器，因此对温度、压力、流量等操作条件极不敏感，具有其他常用检测器无法比拟的操作特性，是目前气相色谱仪必配的检测器。值得指出的是，氢火焰离子化检测器也是目前气相色谱仪常用检测中唯一可以进水样的检测器。

当样品进入色谱柱时，组分A、B以一条混合谱带出现，由于组分B在固定相中的溶解能力比A大，因此组分A的移动速度大于B，经过多次反复分配后，分配系数较小的组分A首先被带出色谱柱，而分配系数较大的组分B则迟被带出色谱柱，于是样品中各组分达到分离的目的。设法将流出色谱柱某组分的浓度变化用电压、电流信号记录下来，便可逐一进行定性和定量分析。

  通常，如果进样浓度很小，在吸附等温线的线性范围内，色谱流出曲线可以假设为对称的，如图1-2所示。

图1-2 色谱流出曲线

从流出曲线上可以得到如下的信息：

 

 色谱法中一个首要问题是设法将混合物中的不同组分加以分离，然后通过检测器对已分离的各组分进行鉴定或测定。完成分离过程所需要的色谱柱便是色谱仪的关键部件之一。

在色谱柱内不移动、起分离作用的物质称为固定相。气固色谱的固定相是具有活性的多孔性固体物质（吸附剂）、高分子多孔聚合物等固体固定相。气-液色谱的固定相有时仅指起分离作用的液态物质（固定液），但一般是指承载有固定液的惰性固体，即液态固相。

 

色谱检测系统由检测器、微电流放大器、记录器等部件构成。组分从柱后流出后进入检测器中检测并产生信号，这些信号(通常要经过放大)送入记录仪或数据处理系统中进行谱图记录及数据处理。

任何一个检测器从根本上讲可以看作是一个传感器(transducer或senser)。各种检测器的共性是根据物质的物理的或物理化学的性质，将组分的浓度(或质量)的变化情况转化为易于测量的电压、电流讯号，而这些讯号在一定范围内必须与该物质的量成一定的比例关系。

常用的气相色谱检测器介绍如下：

   1、 热导池检测器

热导池检测器由于它结构简单，灵敏度适宜，稳定性较好，线性范围较宽，适用于无机气体和有机物，它既可做常量分析，也可做微量分析，最小检测量mg/ml数量级，操作也比较简单，因而它是目前应用相当广泛的一种检测器。

目前普遍采用四臂钨丝热导池，在四个圆形孔道内，安装上四根钨丝(或铼钨丝)，利用此四根钨丝组成惠斯登电桥(见图3－1)通过一定量的恒定直流电流，此时钨丝发热，具有一定的温度，当载气流经钨丝并保持恒定的流速时，热丝表面被带走的热量是恒定的，即热丝阻值的变化也恒定，根据电桥平衡原理：

所以    ΔV=0      ΔI=0

图3-1 四臂热导池电桥电路

如有被测组分通入热导池，则钨丝周围的气体成分及浓度发生改变，由于不同的气体分子导热系数不同，分子量小的或分子直径小的气体具有高的热导率，相反，分子量大的或分子体积大的则有低的热导率，如果气体分子越多则浓度越大，传导的热量也越多，这样就使得气体热传导量发生改变，从而使钨丝的温度也发生改变，使钨丝的阻值变化，由于参考池仍是纯载气通过，而测量池为含有样品组分的载气通过，因此两组热导池引起阻值变化不一样，即

MN端的电位差ΔV≠0，因此有相应的电压信号输出，在一定条件下此信号大小与组分的浓度成正比。因此，利用测量此非平衡电压信号，即可确定待测组分的含量。这就是热导池检测器的的基本原理。

 

自五十年代以来，由于大力发展火箭技术，对燃烧和爆炸进行了深入的研究，发现有机物在燃烧过程中能产生离子，利用这一发现研究出氢火焰离子化检测器，此检测器自1958年创制以来得了广泛的应用，是目前国内外气相色谱仪必备检测器。氢火焰检测器是微量有机物色谱分析的主要检测器，它的主要特点是灵敏度高，基流小，最小检测量为ng/ml级，响应快，线性范围宽，对操作条件的要求不甚严格(如载气流速，检测器温度等)，操作比较简单、稳定、可靠，因此它是目前最常用的检测器。

图3-2 氢火焰离子化检测器示意图

氢火焰检测器是由离子室，离子头及气体供应三部分组成。图3-2是氢火焰离子化检测器的一般示意图。

电子捕获检测器是目前气相色谱中常用的一种高灵敏度、高选择性的检测器。它只对电负性(亲电子)物质有信号，样品电负性越强，所给出的信号越大，而对非电负性物质则没有响应或响应很小。

电子捕获检测器对卤化物、含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物、金属有机物、金属螯合物，甾类化合物。多环芳烃和共轭羰基化合物等电负性物质都有很高的灵敏度，其检出限量可达10^-9～10^-10克的范围。所以电子捕获检测器在环境保护监测、农药残留、食品卫生、医学、生物和有机合成等方面，都已成为一种重要的检测工具。

热离子检测器(TID)，是专门测定有机氮和有机磷的选择性检测器，故又称氮磷检测器（NPD），它是在1964年由Karmen和Guiffrida在氢火焰离子化检测器的基础上发展起来的一种对氮、磷化合物有高选择性响应的检测器，利用TID还可以测定有机砷、硒、铝、锡等化合物。由于第一代TID选用水溶性(如K₂SO₄、CsBr)易挥发的碱盐，碱盐的寿命在半年左右，故实用意义不大。经过十年徘徊，到1974，Kolb和Bischoff设计成功不溶性碱盐Rb₂SiO₃，因而大大提高了碱盐的寿命，使TID成为有实用价值的选择性检测器。八十年代，TID又从铷珠发展到陶瓷碱盐源，其碱盐源的成份可根据需要调整变化，使用添加剂提高了离子化的能力，碱盐加热不仅可采用火焰加热而且可在碱盐源中心绕上Ni/Cr丝以电加热热离子源，使热源温度可准确控制，因而，检测器的灵敏度、选择性、寿命和重现性均获得明显的改善。目前主要用于含氮、含磷农药的残留检测。