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對于GC和GCMS來說，氦氣因其化學(xué)惰性好和傳質(zhì)阻力小，是非常理想的載氣，目前在GC高靈敏度分析、介質(zhì)阻擋放電等離子體檢測器（BID）、硫化學(xué)發(fā)光檢測器（SCD）等技術(shù)中應(yīng)用廣泛。然而，氦氣這種“黃金氣體”，近年來經(jīng)常出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，價(jià)格壓力和供應(yīng)不確定性已成為GC/GCMS實(shí)驗(yàn)室面臨的兩個(gè)重要問題。由于供應(yīng)鏈等多方面因素影響，當(dāng)前時(shí)期也被業(yè)界戲稱為“氦氣短缺4.0”，很多分析人員開始關(guān)心——實(shí)驗(yàn)室的這瓶氦氣到底能用多久？

我們總結(jié)了島津GC應(yīng)對氦氣短缺問題的實(shí)操方案：氦氣節(jié)省策略和氣體替換策略，本篇將繼續(xù)為您分享氣體替換策略。（GCMS的應(yīng)對策略請參考：氣質(zhì)百川之三丨優(yōu)化氦氣使用or替代氦氣，哪種你最中意？）

根據(jù)氣相色譜的分析目的，有些分析任務(wù)必須使用氦氣作載氣，而有些分析任務(wù)則替換為其他氣體后依然可以得到滿意的分析結(jié)果，因此可以靈活考慮氣體替代策略（詳細(xì)信息請參考：Nexis視角 | 使用氣體智選閥比較不同載氣的分析效果）。

表1. 常見3種氣體的特點(diǎn)對比表

可切換為N₂的情況

N₂是氣相色譜中應(yīng)用非常普遍的載氣，相對分子質(zhì)量較大，擴(kuò)散系數(shù)小，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，安全性高。

圖1. LabSolutions GC工作站載氣切換界面

氣體智選閥選件可以實(shí)現(xiàn)氣體類型的自動(dòng)調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)批處理中，當(dāng)一個(gè)分析完成后，根據(jù)后續(xù)方法的設(shè)置，自動(dòng)將載氣切換為其他氣體類型。以FID的載氣切換為例，10-15min即可自動(dòng)完成切換。

如下圖所示，Nexis GC-2030通常使用He作載氣，本例中，以N₂作載氣分析苯中噻吩的色譜圖，低濃度下依然可以得到很好的分析結(jié)果。

圖2. 以N₂作載氣分析苯中噻吩的色譜圖

可切換為H₂的情況

H₂是熱導(dǎo)檢測器的常用載氣和氫火焰離子化檢測器的常用燃燒氣，相對分析質(zhì)量小，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，適合高速分析，局限性是易燃易爆，使用時(shí)必須注意安全。島津針對此問題專門推出了方案：

（1）可實(shí)時(shí)監(jiān)測柱溫箱中H2濃度的氫氣傳感器附件（S221-78910-41），通過對潛在泄漏的及早發(fā)現(xiàn)來保證使用安全，可以在氫氣泄漏時(shí)主動(dòng)關(guān)閉主機(jī)電源避免發(fā)生事故，同時(shí)GC主機(jī)也具備載氣自動(dòng)檢漏功能，雙重保障，保證安心使用。

（2）進(jìn)樣口端AFC氫氣安全組件（S221-83785-41）和檢測器端APC氫氣安全組件（S221-83780-41）。分別用于監(jiān)控進(jìn)樣口端和檢測器端的H₂流量，將其限制在安全水平內(nèi)。即使在特殊情況下（比如AFC或APC發(fā)生損壞等），也能確保氫氣的安全使用。

如下圖所示，使用H₂作載氣分析37種脂肪酸甲酯（FAMEs），35分鐘即可完成分析，其具有高線速度和分析速度快的優(yōu)點(diǎn)。

圖3. 使用H₂作載氣分析37種脂肪酸甲酯（FAMEs）色譜圖

結(jié)論

在“節(jié)流增效”和“精益管理”已成為各行各業(yè)實(shí)驗(yàn)室重要考量方向的前提下，如何在氦氣短缺的情況下，依然能夠安心的大跨步向前發(fā)展是很多實(shí)驗(yàn)室管理者思考的問題。

“氦氣短缺4.0”時(shí)代，一瓶氦氣到底能用多久？一年？五年？十年？……不同的氣相色譜實(shí)驗(yàn)室，分析目的、方法、操作習(xí)慣、樣品數(shù)量和分析頻率等因素皆不同，很難給出統(tǒng)一的和經(jīng)過實(shí)際效果驗(yàn)證的答案，但是通過本文分享的這一系列島津創(chuàng)新氣相色譜技術(shù)，分析人員可以圍繞這個(gè)主題進(jìn)行氣相色譜方法的積極應(yīng)對和方法改善。我們相信通過一系列實(shí)操方案可以幫助您將氦氣短缺應(yīng)對的理念真正落到實(shí)處。

輕松應(yīng)對氦氣短缺，盡享GC分析樂趣！

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