声表面波气相色谱仪

在复杂背景大气环境条件下进行气体分析，不同气体组分的互相干扰是一个难题。声表面波气相色谱仪是21世纪初期发展起来的新型气体分析技术，利用气相色谱原理实现复杂气体组分分离，能很好地解决干扰问题；再利用声表面波检测器实现组分的定性和定量分析。由于声表面波传感器是利用气体作为声波的负载效应而引起声波传播速度的变化，从而引起频率的变化来进行定量检测，因此它有如下特点：一是反应速度快，声表面波传感器的响应时间微秒量级，因此带来仪器的分析时间大大加快，整个分析过程1分钟左右即能完成，而传统气相色谱仪的分析时间要几十分钟到一个小时；二是非选择性传感器，对各种气体成分都有响应，灵敏度与气体成分的挥发性成反比，因为声表面波传感器是利用气体吸附在其表面而引起频率变化的，挥发性差的气体更容易被吸附；三是体检小，传感器的面积仅几个mm²，加上由于反应速度快，需要的色谱柱长度大大减小，因此很容易做成便携式；四是仪器中设计了一个小型富集管，进一步提高了仪器的检测灵敏度。综上所述，它是一台便携式快速气体分析仪，可实现痕量气体的广谱（挥发和半挥发性有机物）、快速（<1分钟）、高灵敏度（ppb～ppt级）分析。

它在环境监测（苯、甲苯、苯乙烯、三氯甲烷等有毒有害气体现场快速检测），安全防护（爆炸物检测、毒品检测、神经性毒气检测、公共场所安全、反恐及刑事侦测），食品饮料（成分分析、新鲜度分析、质量控制、真假识别），石油化工（成分分析、泄漏检测）和其它领域（药品成分分析、化妆品分析检测、微生物培养鉴定、种子鉴定筛选、医学诊断特别是癌症早期诊断）有广阔的应用前景。

图1 各种气味分析

环境监测主要是检测空气、水和土壤中包含的有害成分，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯乙烷、四氯化碳等。上述气体的检测下限如表1所示。

表1 常见有毒有害气体检出限

国土安全通过特定场所顶空空气采样，分析所含痕量气体成分，确定是否存在爆炸物、化学和生物毒剂、违禁毒品等。与传统的爆炸物探测器仅仅对硝酸盐敏感不同，声表面波气相色谱已通过分析气体成分来判别是否有爆炸物以及那类爆炸物，即判断是DNT，或TNT，还是TNP。

图2 各种物质的气味指纹图谱

图2 各种食品的气味指纹图

食品、药品与饮料以及塑料容器等的质量检测是通过物品顶空空气采样分析，画出气味指纹图，再与标准样品比较，判断该物品是否含有有毒成分。图2和图3分别是各种食品和塑料的气味指纹图。

图3 塑料的气味指纹图

图4 部分细菌的气味指纹图

医学领域可以用来进行流行性细菌化验和疾病诊断。例如，通过分析病人呼出的气体成分可以进行疾病诊断。图4是部分细菌的气味指纹图。