1965年美國Waters公司從陶氏化學(xué)John C. Moore 獲得凝膠滲透色譜（GPC）技術(shù)的授權(quán)，生產(chǎn)出了第一臺商業(yè)化的凝膠滲透色譜儀GPC-100。自此，近幾十年來市場上陸續(xù)出現(xiàn)了各種型號的凝膠滲透色譜儀，目前市場上已有多種型號的兩用或多用凝膠滲透色譜儀，除Waters公司外，島津、Agilent、Bio-Rad、TOSOH、PE等多種品牌的凝膠滲透色譜儀出售。

        隨著液相色譜技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高壓輸液泵、凝膠填料、檢測器以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展壯大，凝膠滲透色譜儀的基本結(jié)構(gòu)也不斷的得到強(qiáng)化，準(zhǔn)確、快速和自動化使它得到實(shí)驗(yàn)使用人員的信賴，得到越來越廣泛的應(yīng)用。下面簡單介紹一下凝膠滲透色譜儀的基本結(jié)構(gòu)和基本原理。

        凝膠滲透色譜儀一般是由溶劑貯存器、過濾脫氣裝置、高壓輸液泵、進(jìn)樣裝置、色譜柱及柱前過濾器、檢測器、自動樣品收集裝置、記錄儀和自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。

1. 溶劑貯存器和過濾脫氣裝置
   
          溶劑貯存器主要是用來貯存一定體積的流動相，貯存過程不得與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它的材質(zhì)一般是玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯等耐腐蝕材料。流動相溶劑中往往含有一些雜質(zhì)顆粒，如果直接進(jìn)樣使用，勢必會造成色譜柱或泵系統(tǒng)堵塞，所以進(jìn)樣前，一般采用0.22um或0.45um的微孔過濾膜過濾。另外，流動相溶劑可能還會溶有部分氣體，當(dāng)進(jìn)入泵或色譜柱后，溶劑中的氣體容易產(chǎn)生氣泡，造成泵吸液的誤差和分離效率降低等。因此進(jìn)樣前，也需要對溶劑脫氣，對于低沸點(diǎn)或低粘度的溶劑，多采用真空泵抽吸脫氣；對于沸點(diǎn)高或高粘度的溶劑，則采用加熱到接近溶劑沸點(diǎn)以去除其中的氣體。

2.高壓輸液泵

       高壓輸液泵是凝膠滲透色譜儀器的關(guān)鍵部件，它能把流動相溶劑以高壓的形式連續(xù)、穩(wěn)定地送入色譜系統(tǒng)，使樣品在色譜柱完成分離過程。要求溶劑能以較快的速度通過分離效率很高的柱子。目前多數(shù)輸液泵的最高工作壓力能達(dá)到41160kPa,有的還能高至68600kPa,以至更高。同時(shí)，還要脈沖小。因此，為了完成高壓輸液的任務(wù)，對高壓輸液泵一般應(yīng)滿足以下的幾個(gè)要求：

（1）無脈動的恒定流量，寬范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，能連續(xù)供液不間斷；

（2）高的輸液壓力，能直接測出并顯示壓力和流量大??；

（3）方便更換溶劑；

（4）能方便地實(shí)現(xiàn)程序控制；

（5）耐腐蝕性；

（6）體積小，方便使用維修；

3.進(jìn)樣裝置

        進(jìn)樣裝置是將待分析樣品引入色譜柱的裝置，凝膠滲透色譜進(jìn)樣量從100ul到制備色譜的10ml，要求進(jìn)樣裝置必須有比較寬的進(jìn)樣范圍，重復(fù)性要好；另外進(jìn)樣裝置還要能耐高壓、耐高溫、耐腐蝕；為了適應(yīng)樣品連續(xù)分析和制備純樣的目的，引入自動進(jìn)樣裝置是成為了很多客戶的選擇。目前經(jīng)常使用的進(jìn)樣裝置有注射器式進(jìn)樣裝置和多通閥進(jìn)樣裝置兩種。

4.柱前過濾器、色譜柱及附件

4.1柱前過濾器：在泵的出口與色譜柱之間，設(shè)置一個(gè)柱前過濾器可以防止流動相或樣品溶液中的雜質(zhì)顆粒堵塞管路甚至污染色譜柱，雜質(zhì)在色譜柱中的堆積很容易導(dǎo)致柱壓的升高。使用柱前過濾器，可以有效保護(hù)色譜柱，延長色譜柱的使用壽命。過濾器可以拆卸下來清洗，重復(fù)多次使用。

4.2色譜柱：凝膠滲透色譜柱是整個(gè)GPC儀的核心，是樣品分離的關(guān)鍵。它主要由柱管、凝膠填料、密封環(huán)、過濾板及螺帽等部件組成。依據(jù)GPC的特點(diǎn)，色譜柱理應(yīng)具備柱效高、耐高溫高壓、耐腐蝕、柱內(nèi)死體積小等，因此對于色譜柱的填料質(zhì)量和技術(shù)人員的裝柱技術(shù)都有嚴(yán)格的要求。

4.3色譜柱的切換：柱切換技術(shù)是應(yīng)用兩只結(jié)構(gòu)相同,動作同步的切換閥，在對應(yīng)接嘴間接入不同性能或不同規(guī)格的分離柱，根據(jù)需要可以完成更換色譜柱、改變淋洗條件、反沖及餾分切割等，它是配合以微機(jī)控制和智能型凝膠滲透色譜儀的部件。

4.4色譜柱恒溫器裝置：凝膠滲透色譜柱通常需要在較高的溫度下進(jìn)行分離，以提高對高聚物樣品的溶解度。色譜柱恒溫或升溫有利于降低溶劑粘度和提高祥品溶解度，提高分離度，使保留體積重復(fù)穩(wěn)定。特別在定性分析中，需要精確測定保留體積的樣品組分的分析，就顯得尤為重要。常見的柱恒溫器有水浴式、電加熱式和恒溫箱式三類。其中柱恒溫箱是最為簡易方便的，能根據(jù)色譜柱的長度和數(shù)量匹配不同規(guī)格的柱溫箱。

5.檢測器

        檢測器是凝膠滲透色譜的核心部件之一。在液相狀態(tài)下流動相與樣品的許多物理性質(zhì)十分接近，因此要尋找一種既通用，靈敏度又高的檢測方法是困難的。檢測器一般可分為通用型檢測器和選擇性檢測器。通用型檢測器是連續(xù)地測定溶液中某種整體參數(shù)的變化，如折射率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等，這是任何液體都存在的物理量，因此這類檢瀏器適用范圍很廣。但是由于它對流動相本身有響應(yīng)，易受環(huán)境溫度和流量波動等因素的影響，造成較大的噪聲和漂移，限制了檢測靈敏度的進(jìn)一步提高，很難適合作痕量分析。選擇性檢測器僅對某些被測樣品或組分響應(yīng)靈敏，而對流動相本身沒有響應(yīng)或響應(yīng)甚小，因此檢測靈敏度就高，受外界環(huán)境影響小。但由于具有選擇性，只對某些組分化合物有響應(yīng)，這就大大地限制了它的應(yīng)用范圍。通常一臺性能完備的GPC儀，應(yīng)當(dāng)同時(shí)配備有通用型檢測器和幾種選擇性檢測器。

6.記錄及自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

        由檢測器輸出的信號，需記錄儀來記錄出色譜圖。通常色譜使用的記錄儀為帶式記錄儀，分單筆式和雙筆式兩種。對只使用一個(gè)檢測器的分析，可用單筆記錄儀；同時(shí)使用兩個(gè)檢測器時(shí)，可采用雙筆記錄儀。

        記錄的色譜圖如果用于組分定量，則可根據(jù)峰的保留時(shí)間和峰面積或峰高進(jìn)行定性和定量。儀器對記錄器的要求是響應(yīng)速度快,其全量程筆速為≤1S,并應(yīng)與檢測器的輸出相匹配。根據(jù)GPC分析的特點(diǎn)，為了同時(shí)能記錄檢測器的輸出信號和泵壓變化的信號或兩個(gè)檢測器輸出信號，以及實(shí)現(xiàn)記錄器與進(jìn)樣器同步，經(jīng)常選用雙筆、多量程且具備遙控裝置的記錄器來適應(yīng)分析工作的需要。

        現(xiàn)代高效GPC儀多采用輸出接口方式實(shí)現(xiàn)與色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)聯(lián)機(jī)。目前主要有專用的色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)和通用型的微處理機(jī)(配備有色譜程序)兩種類型。色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)是一種具備打印、繪圖、積分運(yùn)算等多功能的簡易型裝置，其結(jié)構(gòu)主要由微處理器(CPU)、存儲器、輸入和輸出裝置等部件構(gòu)成。利用特定的色譜分析程序，可用鍵盤來編制運(yùn)行程序和分析條件。在色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)接受檢測器的輸出模擬信號后，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并將所判的色譜峰數(shù)字信息，進(jìn)行貯存和運(yùn)算處理，最后用高速繪圖打印裝置完成繪圖和打印報(bào)告。