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，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。對只使用一個檢測器的分析，可用單筆記錄儀；同時使用兩個檢測器時，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)，為了同時能記錄檢測器的輸出信號和泵壓變化的信號或兩個檢測器輸出信號，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。