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氣相色譜儀是完成氣相色譜分析的主要工具，它是以氣體為流動相采用沖洗法來實現柱色譜技術的裝置。氣相色譜儀包括分析單元和顯示單元，包括氣路系統、進樣系統、分離系統、檢測系統以及信號記錄系統。

載氣從高壓鋼瓶經減壓閥流出，通過凈化器除去雜質，再由針形調節閥調節流量。然后，通過進樣裝置，把注入的樣品帶入色譜柱。最后，把在色譜柱中被分離的組分帶入檢測器，進行鑒定和記錄。

另外，要分析高沸點的揮發性液體或固體，必須采用設備將其變為氣體，如液體樣品要通過汽化室，固體樣品要通過裂解器。汽化室或裂解器都有相應的溫度控制裝置。

混合物中各組分的分離主要決定于色譜柱。色譜柱可分為兩類：一類為填充柱，另一類為毛細管柱。此外，尚有用多孔性固體填充在毛細管內的填充毛細管柱。為了保證各組份在色譜柱中處于最佳分離狀態，它一般工作在恒溫或程序升溫的環境中。

檢測器鑒定經過分離后的不同組份，并測定其含量。流入檢測器進行檢測的是在其中混有的樣品氣，從原理上來講，根據二元氣體混合物的有關物理或化學性質可以制成相應的檢測器，如屬于熱的有熱導檢測器，屬于電的有氫焰離子化檢測器，屬于光的有火焰光度檢測器等。

檢測器起著將非電信號轉換成電信號的功能，但轉換成的電信號相當微弱或者不能直接顯示，必須通過電橋或靜電計放大器后，方可利用記錄儀記錄其色譜峰，或用數字積分儀顯示各組份的峰面積和保留時間。