गैस वर्णलेखन

गैस वर्णलेखन (जीसी) एक सामान्य प्रकार का वर्णलेखन है जिसका उपयोग विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में यौगिकों को अलग करने और उनका विश्लेषण करने के लिए किया जाता है जो अपघटन के बिना वाष्शीर्षृत हो सकते हैं। जीसी के विशिष्ट उपयोगों में किसी विशेष पदार्थ की शुद्धता का परीक्षण करना, या मिश्रण के विभिन्न घटकों को अलग करना सम्मिलित है। प्रारंभिक वर्णलेखन में, जीसी का उपयोग मिश्रण से शुद्ध यौगिक प्रयुक्त करने के लिए किया जा सकता है।

गैस वर्णलेखन को कभी वाष्प प्रावस्था वर्णलेखन (वीपीसी) या गैस-तरल विभाजन वर्णलेखन (जीएलपीसी) के रूप में भी जाना जाता है। ये वैकल्पिक नाम, साथ ही साथ उनके संबंधित संक्षेप, लगातार वैज्ञानिक साहित्य में उपयोग किए जाते हैं।

गैस वर्णलेखन एक गतिशील प्रावस्था में गैसीय या तरल प्रतिदर्श को अंतःक्षिप्त करके मिश्रण में यौगिकों को अलग करने की प्रक्रिया है, जिसे सामान्यतः वाहक गैस कहा जाता है, और एक स्थिर प्रावस्था के माध्यम से गैस को पास किया जाता है। गतिशील प्रावस्था सामान्यतः एक निष्क्रिय गैस या हीलियम, आर्गन, नाइट्रोजन या हाइड्रोजन जैसी अप्रतिक्रियाशील गैस होती है। स्थिर प्रावस्था ठोस कणों की सतह पर श्यान द्रव की एक सूक्ष्म परत है जो कांच या धातु के नली के एक टुकड़े के अंदर एक अक्रिय ठोस समर्थन पर होती है जिसे स्तंभ कहा जाता है। कुछ स्तंभों में ठोस कणों की सतह भी स्थिर प्रावस्था के रूप में कार्य कर सकती है। कांच या धातु का स्तंभ जिसके माध्यम से गैस का प्रावस्था पारित होता है, एक भट्टी में स्थित होता है जहां गैस के तापमान को नियंत्रित किया जा सकता है और स्तंभ से निकलने वाले एलुएंट का अनुवीक्षण कम्प्यूटरीकृत संसूचक द्वारा किया जाता है।

परिचालन सिद्धांत
एक गैस वर्णलेख एक संकीर्ण नलिका से बना होता है, जिसे स्तंभ के रूप में जाना जाता है, जिसके माध्यम से वाष्शीर्षृत प्रतिदर्श पारित होता है, जो अक्रिय या अप्राप्य गैस के निरंतर प्रवाह के साथ होता है। प्रतिदर्श के घटक अलग-अलग दरों पर स्तंभ से उत्तीर्ण होते हैं, उनके रासायनिक और भौतिक गुणों के आधार पर और स्तंभ परत या भरण के साथ परिणामी अन्योन्य, जिसे स्थिर प्रावस्था कहा जाता है। स्तंभ सामान्यतः एक तापमान नियंत्रित ओवन के अंतर्गत संलग्न होता है। जैसे ही रसायन स्तंभ के अंत से बाहर निकलते हैं, उनका पता लगाया जाता है और इलेक्ट्रॉनिक रूप से पहचाना जाता है।

पृष्ठभूमि
वर्णलेखन रूसी वैज्ञानिक, मिखाइल सेमेनोविच त्वेट के काम में 1903 की तिथि है, जिन्होंने द्रव स्तंभ वर्णलेखन द्वारा वनस्पति वर्णक को अलग किया।

आविष्कार
गैस वर्णलेखन के आविष्कार का श्रेय सामान्यतः एंथनी टी. जेम्स और आर्चर जे.पी. मार्टिन को दिया जाता है। उनके गैस वर्णलेख ने अधिशोषण वर्णलेखन के बदले विभाजन वर्णलेखन को अलग करने वाले सिद्धांत के रूप में उपयोग किया जाता है। लौ आयनीकरण संसूचक के विकास के बाद गैस वर्णलेखन की लोकप्रियता तेजी से बढ़ी है। मार्टिन और उनके एक अन्य सहयोगी, रिचर्ड सिंज, जिनके साथ उन्होंने रसायन विज्ञान में 1952 का नोबेल पुरस्कार साझा किया था, पहले के कागज़ में उल्लेख किया था कि वर्णलेखन का उपयोग गैसों को अलग करने के लिए भी किया जा सकता है। सिंज ने अन्य काम किया जबकि मार्टिन ने जेम्स के साथ अपना काम बनाए रखा।

गैस अधिशोषण वर्णलेखन पूर्ववर्ती
1947 में जर्मन भौतिक रसायनशास्त्री एरिका क्रेमर ने ऑस्ट्रियाई स्नातक छात्र फ्रिट्ज़ प्रायर के साथ मिलकर वह विकसित किया जिसे पहला गैस वर्णलेख माना जा सकता है जिसमें एक वाहक गैस, सिलिका जेल से भरा एक स्तंभ और एक तापीय चालकता संसूचक सम्मिलित था। उन्होंने फ्रैंकफर्ट में ACHEMA में वर्णलेख का प्रदर्शन किया, लेकिन इसमें किसी की रुचि नहीं थी। एनसी टर्नर ने 1943 में बुरेल निगम के साथ एक विशाल उपकरण प्रस्तावित किया जिसमें चारकोल स्तंभ और पारा वाष्प का उपयोग किया गया था। उप्साला विश्वविद्यालय के स्टिग क्लेसन ने 1946 में चारकोल स्तंभ पर अपना काम प्रकाशित किया जिसमें पारा भी उपयोग किया गया था। गेरहार्ड हेसे, जबकि मारबर्ग/लॉन विश्वविद्यालय के एक प्राध्यापक ने जर्मन रसायनज्ञों के मध्य प्रचलित राय का परीक्षण करने का फैसला किया कि एक चलती गैस धारा में अणुओं को अलग नहीं किया जा सकता है। उन्होंने स्टार्च से भरा एक साधारण कांच का स्तंभ स्थापित किया और वाहक गैस के रूप में नाइट्रोजन का उपयोग करके ब्रोमीन और आयोडीन को सफलतापूर्वक अलग कर दिया। इसके बाद उन्होंने एक ऐसी प्रणाली का निर्माण किया जो सिलिका जेल से भरे ग्लास संधारित्र के माध्यम से एक अक्रिय गैस प्रवाहित करता था और क्षालित अंशों को एकत्र करता था। ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के कर्टेने एस.जी फिलिप्स ने ऊष्मा चालकता संसूचक का उपयोग करके चारकोल स्तंभ में अलगाव की जांच की उन्होंने क्लेसन के साथ परामर्श किया और विस्थापन को अपने पृथक्करण सिद्धांत के रूप में उपयोग करने का निर्णय किया। जेम्स और मार्टिन के परिणामों के बारे में जानने के बाद, उन्होंने विभाजन वर्णलेखन पर स्विच किया।

स्तंभ प्रौद्योगिकी
प्रारंभिक गैस वर्णलेखन में 1-5 मीटर लंबे, 1-5mm व्यास वाले ब्लॉक से बने और कणों से भरे संकुलित स्तंभ का उपयोग किया जाता था। केशिका स्तंभ के आविष्कार से संकुलित किए गए स्तंभों के संकल्प में सुधार हुआ, जिसमें केशिका की आंतरिक दीवार पर स्थिर प्रावस्था को विलेपित किया गया है।

ऑटोसैंपलर
ऑटोसैंपलर स्वचालित रूप से अंतर्गम में एक प्रतिदर्श प्रस्तुत करने का साधन प्रदान करते है। प्रतिदर्श का हस्तचालित सम्मिलन संभव है लेकिन अब यह सामान्य नहीं है। स्वचालित सम्मिलन अच्छे पुनरुत्पादन और समय-अनुकूलन प्रदान करते है।विभिन्न प्रकार के ऑटोसैंपलर उपस्थित हैं। रोबोटिक को प्रतिदर्श क्षमता (ऑटो-अंतःक्षेपी बनाम ऑटोसैंपलर, जहां ऑटो-अंतःक्षेपी कम संख्या में प्रतिदर्श काम कर सकते हैं), रोबोटिक तकनीकों (XYZ रोबोट बनाम रोटेटिंग रोबोट - सबसे सामान्य), या विश्लेषण के संबंध में वर्गीकृत किया जा सकता है:
 * तरल
 * श्रृंगक तकनीक द्वारा स्थिर शीर्ष अंतराल
 * अंतरण-रेखा तकनीक द्वारा गतिशील शीर्ष अंतराल
 * ठोस प्रावस्था माइक्रोएक्सट्रैक्शन (एसपीएमई)

प्रवेशिका
स्तंभ प्रवेशिका (या अंतःक्षेपी) वाहक गैस के निरंतर प्रवाह में एक प्रतिदर्श प्रस्तावित करने का साधन प्रदान करता है। प्रवेशिका हार्डवेयर का एक टुकड़ा है जो स्तंभ शीर्ष से जुड़ा होता है।

सामान्य प्रवेशिका के प्रकार हैं:
 * एस/एसएल (विभाजन/कम विभाजित) अंतःक्षेपी; एक प्रतिदर्श एक उत्तेजित छोटे कक्ष में एक झिल्ली के माध्यम से एक श्रृंगक के माध्यम से प्रस्तावित किया जाता है - ऊष्मा प्रतिदर्श और प्रतिदर्श आव्यूह के वाष्शीर्षरण की सुविधा प्रदान करती है। वाहक गैस तब या तो संपूर्णता (कम विभाजित विधि) या प्रतिदर्श के एक भाग (विभाजन विधि) को स्तंभ में प्रसर्प करती है। विभाजित विधि में, अंतः क्षेपण कक्ष में प्रतिदर्श/वाहक गैस मिश्रण का एक भाग विभाजन वेंट के माध्यम से समाप्त हो जाता है। उच्च विश्लेषण सांद्रता (> 0.1%) वाले प्रतिदर्श के साथ काम करते समय विभाजन अंतः क्षेपण को प्राथमिकता दी जाती है जबकि कम मात्रा में विश्लेष्य (<0.01%) के साथ अनुरेखण विश्लेषण के लिए विभाजित रहित अंतः क्षेपण सबसे उपयुक्त होते है। विभाजित रहित विधि में भारी तत्वों को शुद्ध करने के लिए पूर्व निर्धारित समय के बाद विभाजित अभिद्वार खुलता है जो अन्यथा प्रणाली को दूषित कर देगा। यह पूर्वनियत (विभाजित रहित) समय अनुकूलित किया जाना चाहिए, कम समय (उदाहरण के लिए, 0.2 मिनट) कम पुच्छन सुनिश्चित करता है लेकिन प्रतिक्रिया में हानि होती है, लंबा समय (2 मिनट) पुच्छन बढ़ाता है लेकिन संकेत भी देता है।
 * स्तंभ पर प्रवेशिका; यहां प्रतिदर्श सीधे बिना ऊष्मा के, या विलायक के क्वथनांक से नीचे के तापमान पर पूरी तरह से स्तंभ में प्रस्तावित किया जाता है। कम तापमान प्रतिदर्श को एक संकीर्ण क्षेत्र में संघनित करते है। स्तंभ और प्रवेशिका को तब उत्तेजित किया जा सकता है, जिससे प्रतिदर्श गैस प्रावस्था में जारी हो जाती है। यह वर्णलेखन के लिए न्यूनतम संभव तापमान सुनिश्चित करता है और प्रतिदर्श को उनके क्वथनांक से ऊपर घटक से रोकता है।
 * पीटीवी अंतःक्षेपी; तापमान-क्रमादेशित प्रतिदर्श परिचय पहली बार 1979 में वोग्ट द्वारा वर्णित किया गया था। मूल रूप से वोग्ट ने तकनीक को केशिका जीसी में बड़े प्रतिदर्श संस्करणों (250 µL तक) की प्रस्तुति के लिए एक विधि के रूप में विकसित किया। वोग्ट ने नियंत्रित अंतः क्षेपण दर पर रेखीय में प्रतिदर्श प्रस्तावित किया। रेखीय का तापमान विलायक के क्वथनांक से थोड़ा नीचे चयन किया गया था। कम उबलते विलायक को लगातार वाष्पित किया गया और विभाजन रेखा के माध्यम से निकाल दिया गया। इस तकनीक के आधार पर, पोय ने क्रमादेशित तापमान वाष्शीर्षरण अंतःक्षेपी विकसित किया। कम प्रारंभिक रेखीय तापमान पर प्रतिदर्श प्रस्तावित करके उत्कृष्ट उत्तेजित अंतः क्षेपण तकनीकों के कई हानियों को दूर किया जा सकता है।
 * गैस स्रोत प्रवेशिका या गैस स्विचन अभिद्वार; संग्रह की बोतलों में गैसीय प्रतिदर्श सबसे अधिक छह-वामपार्श्व स्विचन अभिद्वार से जुड़े होते हैं। वाहक गैस का प्रवाह बाधित नहीं होता है जबकि एक प्रतिदर्श को पहले निकाले गए प्रतिदर्श परिपथ में विस्तारित किया जा सकता है। स्विच करने पर, प्रतिदर्श परिपथ की सामग्री को वाहक गैस धारा में डाला जाता है।
 * पी/टी (शुद्ध और विपाश) प्रणाली; एक अक्रिय गैस को एक जलीय प्रतिदर्श के माध्यम से बुदबुदाया जाता है जिससे अघुलनशील वाष्पशील रसायनों को आव्यूह से शुद्ध किया जा सकता है। वाष्पशील परिवेश के तापमान पर एक शोषक स्तंभ (विपाश या सांद्रक के रूप में जाना जाता है) पर 'प्रगृहीत' जाते हैं। विपाश को तब उत्तेजित किया जाता है और वाष्पशील को वाहक गैस धारा में निर्देशित किया जाता है। पूर्वसंकेन्द्रण या शुद्धिकरण की आवश्यकता वाले प्रतिदर्श को ऐसी प्रणाली के माध्यम से प्रस्तावित किया जा सकता है, जो सामान्यतः एस/एसएल वामपार्श्व से जुडी होती है।

वाहक गैस (गतिशील प्रावस्था) का चयन महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजन में प्रवाह दर की एक श्रृंखला होती है जो दक्षता में हीलियम के समतुल्य होती है। हालांकि, हीलियम अधिक कुशल हो सकती है और प्रवाह दर अनुकूलित होने पर सर्वोत्तम पृथकन प्रदान कर सकती है। हीलियम ज्वलनशील नहीं है और बड़ी संख्या में संसूचकों और पुराने उपकरणों के साथ काम करती है। इसलिए, हीलियम सबसे सामान्य वाहक गैस है जिसका उपयोग किया जाता है। हालांकि, हाल के वर्षों में हीलियम की कीमत काफी बढ़ गई है, जिससे वर्णलेखक की बढ़ती संख्या हाइड्रोजन गैस में बदल गई है। ऐतिहासिक उपयोग, तर्कसंगत विचार के बदले, हीलियम के निरंतर अधिमान्य उपयोग में योगदान कर सकता है।

संसूचक
लौ आयनीकरण संसूचक (एफआईडी) और तापीय चालकता संसूचक (टीसीडी) सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले संसूचक हैं। जबकि टीसीडी इस अर्थ में लाभकारी हैं कि वे अविनाशी हैं, अधिकांश विश्लेषणों के लिए इसकी कम पता लगाने की सीमा व्यापक उपयोग को रोकती है। एफआईडी मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन के प्रति संवेदनशील होते हैं, और टीसीडी की तुलना में उनके प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। एफआईडी पानी या कार्बन डाइऑक्साइड का पता नहीं लगा सकते हैं जो उन्हें पर्यावरण जैविक विश्लेषण के लिए आदर्श बनाते हैं। टीसीडी की तुलना में एफआईडी विश्लेषण का पता लगाने के लिए दो से तीन गुना अधिक संवेदनशील है।

टीसीडी टंगस्टन-रेनियम के एक पतले तार के चारों ओर से पारित होने वाले पदार्थ की तापीय चालकता पर निर्भर करता है, जिसमें विद्युत धारा प्रवाहित होती है। इस व्यवस्था में हीलियम या नाइट्रोजन अपनी अपेक्षाकृत उच्च तापीय चालकता के कारण वाहक गैस के रूप में काम करते हैं जो तंतु को ठंडा रखते हैं और तंतु की समान प्रतिरोधकता और विद्युत दक्षता बनाए रखते हैं। जब वाहक गैस के साथ मिश्रित स्तंभ से विश्लेषण अणु निकलते हैं, तो तापीय चालकता कम हो जाती है, जबकि तंतु तापमान और प्रतिरोधकता में वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज में उतार-चढ़ाव होता है, जिससे अंततः एक संसूचक प्रतिक्रिया होती है। संसूचक संवेदनशीलता तंतु विद्युत धारा के समानुपाती होती है, जबकि यह उस संसूचक के तत्काल पर्यावरणीय तापमान के साथ-साथ वाहक गैस की प्रवाह दर के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

एक लौ आयनीकरण संसूचक (एफआईडी) में, विद्युतद्वार को स्तंभ के बाहर निकलने के पास हाइड्रोजन/वायु द्वारा ईंधन वाली लौ के निकट रखा जाता है, और जब कार्बन युक्त यौगिक स्तंभ से बाहर निकलते हैं तो वे लौ से पाइरोलाइज़ हो जाते हैं। यह संसूचक केवल कार्बनिक/हाइड्रोकार्बन युक्त यौगिकों के लिए काम करता है क्योंकि कार्बन की तापीय अपघटन पर धनायन और इलेक्ट्रॉन (अतिसूक्ष्म परमाणु) बनाने की क्षमता होती है जो विद्युतद्वार के मध्य एक विद्युत धारा उत्पन्न करता है। विद्युत धारा में वृद्धि का अनुवाद किया जाता है और वर्णलेख में शीर्ष के रूप में प्रकट होता है। एफआईडी की पता लगाने की सीमा कम है (कुछ पिकोग्राम प्रति सेकंड) लेकिन वे कार्बोनिल युक्त कार्बन से आयन उत्पन्न करने में असमर्थ हैं। एफआईडी सुसंगत वाहक गैसों में हीलियम, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और आर्गन सम्मिलित हैं।

एफआईडी में, कभी-कभी संसूचक में प्रवेश करने से पहले धारा को संशोधित किया जाता है। एक मिथेनाइज़र कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड को मीथेन में परिवर्तित करता है ताकि इसका पता लगाया जा सके। सक्रियित अनुसंधान इंक द्वारा एक अलग तकनीक पॉलीआर्क है, जो सभी यौगिकों को मीथेन में परिवर्तित करती है।

क्षार लौ संसूचक (एएफडी) या क्षार लौ आयनीकरण संसूचक (एएफआईडी) में एनपीडी के समान नाइट्रोजन और फास्फोरस के प्रति उच्च संवेदनशीलता होती है। हालांकि, लौ के ऊपर एक मनका के बदले, क्षारीय धातु आयनों को हाइड्रोजन गैस के साथ आपूर्ति की जाती है। इस कारण एएफडी को एनपीडी की "थकान" का सामना नहीं करना पड़ता है, लेकिन लंबे समय तक निरंतर संवेदनशीलता प्रदान करता है। इसके अलावा, जब क्षार आयनों को लौ में नहीं जोड़ा जाता है, तो एएफडी एक मानक एफआईडी की तरह काम करता है। एक उत्प्रेरक दहन संसूचक (सीसीडी) ज्वलनशील हाइड्रोकार्बन और हाइड्रोजन को मापता है। निर्वहन आयनीकरण संसूचक (डीआईडी) आयनों का उत्पादन करने के लिए एक उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रिक निर्वहन का उपयोग करता है।

लौ प्रकाशमितीयतः संसूचक (एफपीडी) यौगिकों की वर्णक्रम रेखा का पता लगाने के लिए एक प्रकाशगुणक नलिका का उपयोग करता है क्योंकि वे एक लौ में जलाए जाते हैं। स्तंभ से निकलने वाले यौगिकों को हाइड्रोजन ईंधन वाली लौ में ले जाया जाता है जो अणुओं में विशिष्ट तत्वों को उत्तेजित करता है, और उत्साहित तत्व (पी,एस, हलोजन, कुछ धातु) विशिष्ट विशेषता तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं। उत्सर्जित प्रकाश को प्रकाशगुणक नलिका द्वारा निस्यंदित और पता लगाया जाता है। विशेष रूप से, फास्फोरस उत्सर्जन लगभग 510-536 nm और सल्फर उत्सर्जन 394 nm है। एक परमाणु उत्सर्जन संसूचक (एईडी) के साथ, एक स्तंभ से निकलने वाला एक प्रतिदर्श एक कक्ष में प्रवेश करता है जो माइक्रोवेव द्वारा सक्रिय होता है जो प्लाज्मा को प्रेरित करता है। प्लाज्मा विश्लेषण के प्रतिदर्श को विघटित करने का कारण बनता है और कुछ तत्व एक परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रा उत्पन्न करते हैं। परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रा एक विवर्तन कर्कश द्वारा विवर्तित होता है और प्रकाशगुणक नलिका या फोटो डायोड की एक श्रृंखला द्वारा पता लगाया जाता है।

इलेक्ट्रॉन प्रग्रहण संसूचक (ईसीडी) इलेक्ट्रॉन प्रग्रहण की डिग्री को मापने के लिए एक रेडियोधर्मी बीटा कण (इलेक्ट्रॉन) स्रोत का उपयोग करती है। ईसीडी का उपयोग विद्युतऋणात्मक/निकालने वाले तत्वों और कार्यात्मक समूहों जैसे हैलोजेन, कार्बोनिल, नाइट्राइल, नाइट्रो समूह और ऑर्गोनोमेटिक्स वाले अणुओं का पता लगाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार के संसूचक में या तो नाइट्रोजन या आर्गन में 5% मीथेन का उपयोग गतिशील प्रावस्था वाहक गैस के रूप में किया जाता है। वाहक गैस स्तंभ के अंत में रखे दो विद्युतद्वार के मध्य से उत्तीर्ण होती है, और ऋणाग्र (नकारात्मक विद्युतद्वार) के निकट एक रेडियोधर्मी पन्नी जैसे 63Ni रहती है। रेडियोधर्मी पन्नी एक बीटा कण (इलेक्ट्रॉन) का उत्सर्जन करती है जो अधिक आयन उत्पन्न करने के लिए वाहक गैस से टकराती है और आयनित होती है जिसके परिणामस्वरूप विद्युत धारा होती है। जब विद्युतऋणात्मक/निकासी तत्वों या कार्यात्मक समूहों वाले इलेक्ट्रॉनों का विश्लेषण करते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों को पकड़ा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक संसूचक प्रतिक्रिया पैदा करने वाले विद्युत धारा में कमी आती है।

नाइट्रोजन-फास्फोरस संसूचक (एनपीडी), तापायनिक उत्सर्जन संसूचक का एक रूप जहां नाइट्रोजन और फास्फोरस विशेष रूप से लेपित मनका पर कार्य फलन को बदलते हैं और परिणामी धारा को मापा जाता है।

ड्राई विद्युत् अपघटनी चालकता संसूचक (डीईएलसीडी) क्लोरीनयुक्त यौगिकों को मापने के लिए एक वायु प्रावस्था और उच्च तापमान (वी. कूल्सन) का उपयोग करता है।

द्रव्यमान वर्णक्रममापी (एमएस), जिसे जीसी-एमएस भी कहा जाता है; प्रतिदर्श की थोड़ी मात्रा में भी अत्यधिक प्रभावी और संवेदनशील होता है। इस संसूचक का उपयोग उनके द्रव्यमान वर्णक्रम द्वारा वर्णलेख में विश्लेषणों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है। कुछ जीसी-एमएस एक एनएमआर वर्णक्रममापी से जुड़े होते हैं जो पूर्तिकर संसूचक के रूप में कार्य करते है। इस संयोजन को जीसी-एमएस-एनएमआर के रूप में जाना जाता है। कुछ जीसी-एमएस-एनएमआर अवरक्त वर्णक्रम प्रकाशमापी से जुड़े होते हैं जो पूर्तिकर संसूचक के रूप में कार्य करते है। इस संयोजन को जीसी-एमएस-एनएमआर-आईआर के रूप में जाना जाता है। हालांकि, यह जोर दिया जाना चाहिए कि यह बहुत दुर्लभ है क्योंकि अधिकांश विश्लेषणों को पूरी तरह से जीसी-एमएस के माध्यम से निष्कर्ष निकाला जा सकता है।

निर्वात पराबैंगनी (वीयूवी) गैस वर्णलेखन संसूचकों में सबसे हाल के विकास का प्रतिनिधित्व करता है। अधिकांश रासायनिक प्रजातियां लगभग 120-240 nm वीयूवी तरंगदैर्घ्य श्रेणी की निगरानी में अद्वितीय गैस प्रावस्था अवशोषण तिर्यक् अनुभाग को अवशोषित करती हैं और रखती हैं। जहां अवशोषण तिर्यक् अनुभाग विश्लेषणात्मक के लिए जाना जाता है, वीयूवी संसूचक रासायनिक हस्तक्षेप की अनुपस्थिति में प्रवाह कोशिका में उपस्थित अणुओं की संख्या के पूर्ण निर्धारण (बिना अंशांकन के) में सक्षम है।

ओल्फ़ैक्टोमेट्रिक संसूचक, जिसे जीसी-ओ भी कहा जाता है, यौगिकों की गंध गतिविधि का विश्लेषण करने के लिए मानव मूल्यांकनकर्ता का उपयोग करता है। गंध वामपार्श्व या सूंघने वाले वामपार्श्व के साथ, गंध की गुणवत्ता, गंध की तीव्रता और यौगिक की गंध गतिविधि की अवधि का आकलन किया जा सकता है।

अन्य संसूचकों में हॉल विद्युत् अपघटनी चालकता संसूचक (ईएलसीडी), हीलियम आयनीकरण संसूचक (HID), अवरक्त संसूचक (आईआरडी), फोटो-आयनीकरण संसूचक (पीआईडी), स्पंदित निर्वहन आयनीकरण संसूचक (पीडीडी), और तापायनिक आयनीकरण संसूचक (टीआईडी) सम्मिलित हैं।

विधि
विधि परिस्थितियों का संग्रह है जिसमें जीसी दिए गए विश्लेषण के लिए काम करती है। विधि विकास यह निर्धारित करने की प्रक्रिया है कि आवश्यक विश्लेषण के लिए कौन सी स्थितियाँ पर्याप्त और/या आदर्श हैं।

एक आवश्यक विश्लेषण को समायोजित करने के लिए जो स्थितियां भिन्न हो सकती हैं उनमें प्रवेशिका तापमान, संसूचक तापमान, स्तंभ तापमान और तापमान कार्यक्रम, वाहक गैस और वाहक गैस प्रवाह दर, स्तंभ का स्थिर प्रावस्था, व्यास और लंबाई, प्रवेशिका प्रकार और प्रवाह दर, प्रतिदर्श आकार और अंतः क्षेपण तकनीक सम्मिलित हैं। जीसी पर स्थापित संसूचकों (नीचे देखें) के आधार पर, कई संसूचक स्थितियां हो सकती हैं जो भिन्न भी हो सकती हैं। कुछ जीसी में अभिद्वार भी सम्मिलित होते हैं जो प्रतिदर्श और वाहक प्रवाह के मार्ग को बदल सकते हैं। इन अभिद्वारों के खुलने और बंद होने का समय विधि विकास के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

वाहक गैस चयन और प्रवाह दर
विशिष्ट वाहक गैसों में हीलियम, नाइट्रोजन, आर्गन और हाइड्रोजन सम्मिलित हैं। किस गैस का उपयोग करना है यह सामान्यतः उपयोग किए जा रहे संसूचक द्वारा निर्धारित किया जाता है, उदाहरण के लिए, एक डीआईडी को वाहक गैस के रूप में हीलियम की आवश्यकता होती है। गैस के प्रतिदर्श का विश्लेषण करते समय प्रतिदर्श के आव्यूह के आधार पर वाहक का भी चयन किया जाता है, उदाहरण के लिए, आर्गन में मिश्रण का विश्लेषण करते समय, एक आर्गन वाहक को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि प्रतिदर्श में आर्गन वर्णलेख पर दिखाई नहीं देता है। सुरक्षा और उपलब्धता वाहक चयन को भी प्रभावित कर सकती है।

वाहक गैस की शुद्धता भी लगातार संसूचक द्वारा निर्धारित की जाती है, हालांकि आवश्यक संवेदनशीलता का स्तर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। सामान्यतः, 99.995% या अधिक की शुद्धता का उपयोग किया जाता है। अधिकांश संवेदनशीलता के लिए आधुनिक उपकरणों द्वारा आवश्यक सबसे सामान्य शुद्धता श्रेणी 5.0 श्रेणी या 99.999% शुद्ध है जिसका अर्थ है कि वाहक गैस में कुल 10 पीपीएम अशुद्धियाँ हैं जो परिणामों को प्रभावित कर सकती हैं। सामान्य उपयोग में उच्चतम शुद्धता श्रेणी 6.0 श्रेणी हैं, लेकिन कुछ फोरेंसिक और पर्यावरणीय अनुप्रयोगों में बहुत कम स्तर पर पता लगाने की आवश्यकता ने 7.0 श्रेणी शुद्धता पर वाहक गैसों की आवश्यकता को प्रेरित किया है और ये अब व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। विशिष्ट शुद्धता के व्यापार नामों में "शून्य श्रेणी," अति उच्च शुद्धता (यूएचपी) श्रेणी, 4.5 श्रेणी और 5.0 श्रेणी सम्मिलित हैं।

वाहक गैस रैखिक वेग विश्लेषण को उसी तरह प्रभावित करता है जैसे तापमान करता है (ऊपर देखें)। रेखीय वेग जितना अधिक होगा, विश्लेषण उतना ही तेज़ होगा, लेकिन विश्लेषणों के मध्य पार्थक्य कम होगा। इसलिए रेखीय वेग का चयन पार्थक्य के स्तर और विश्लेषण की लंबाई के मध्य समान समझौता है, जैसा कि स्तंभ तापमान का चयन करना है। स्तंभ के आंतरिक व्यास के संबंध में वाहक गैस प्रवाह दर के माध्यम से रैखिक वेग को परिपालित किया जाएगा।

1990 के दशक से पहले बनाए गए GCs के साथ, वाहक प्रवाह दर, या स्तंभ हेड प्रेशर को नियंत्रित करके वाहक प्रवाह दर को अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित किया जाता था। वास्तविक प्रवाह दर को स्तंभ या संसूचक के निर्गम पर इलेक्ट्रॉनिक प्रवाह मीटर, या बबल प्रवाह मीटर के साथ मापा गया था, और इसमें सम्मिलित, समय लेने वाली और निराशाजनक प्रक्रिया हो सकती है। रन के समय दबाव स्थापना को बदलना संभव नहीं था, और इस प्रकार विश्लेषण के समय प्रवाह अनिवार्य रूप से स्थिर था। प्रवाह दर और प्रवेशिका दबाव के मध्य संबंध की गणना संपीड़ित तरल पदार्थों के लिए पॉइज़्यूइल के समीकरण से की जाती है।

हालांकि, कई आधुनिक जीसी प्रवाह दर को इलेक्ट्रॉनिक रूप से मापते हैं, और प्रवाह दर निर्धारित करने के लिए वाहक गैस के दबाव को इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित करते हैं। नतीजतन, वाहक दबाव और प्रवाह दर को रन के समय समायोजित किया जा सकता है, तापमान कार्यक्रमों के समान दबाव/प्रवाह कार्यक्रम बना सकते हैं।

स्थिर यौगिक चयन
स्थिर यौगिक की पसंद के लिए विलेय की रासायनिक ध्रुवता महत्वपूर्ण है, जो एक इष्टतम प्रकरण में विलेय के समान ध्रुवता होगी। खुले नलिकालर स्तंभों में सामान्य स्थिर प्रावस्था साइनोप्रोपाइलफिनाइल डाइमिथाइल पॉलीसिलोक्सेन, कार्बोवैक्स पॉलीइथाइलीनग्लाइकोल, बिस्सानोप्रोपाइल साइनोप्रोपाइलफेनिल पॉलीसिलोक्सेन और डिफेनिल डाइमिथाइल पॉलीसिलोक्सेन हैं। संकुलित स्तंभ के लिए अधिक विकल्प उपलब्ध हैं।

प्रवेशिका प्रकार और प्रवाह दर
प्रवेशिका प्रकार और अंतः क्षेपण तकनीक का चयन इस बात पर निर्भर करता है कि क्या प्रतिदर्श तरल, गैस, अधिशोषित या ठोस रूप में है, और क्या विलायक आव्यूह उपस्थित है जिसे वाष्शीर्षृत किया जाना है। विलीन प्रतिदर्श को सीओसी अंतःक्षेपी के माध्यम से सीधे स्तंभ पर प्रस्तावित किया जा सकता है, यदि प्रतिबंध अच्छी तरह से ज्ञात हैं; यदि एक विलायक आव्यूह को वाष्शीर्षृत और आंशिक रूप से हटाया जाना है, तो एक S/SL अंतःक्षेपी का उपयोग किया जाता है (सबसे सामान्य अंतः क्षेपण तकनीक); गैसीय प्रतिदर्श (जैसे, हवा के सिलेंडर) सामान्यतः गैस स्विचिंग अभिद्वार प्रणाली का उपयोग करके अंतःक्षिप्त किए जाते हैं; अधिशोषित प्रतिदर्श (उदाहरण के लिए, अधिशोषक नलिकाों पर) या तो एक बाहरी (ऑन-लाइन या ऑफ-लाइन) विशोषण उपकरण जैसे पर्ज-एंड-विपाश प्रणाली का उपयोग करके प्रस्तावित किए जाते हैं, या अंतःक्षेपी (एसपीएमई अनुप्रयोगों) में विशोषण होते हैं।

प्रतिदर्श अंतः क्षेपण
वास्तविक वर्णलेखिक विश्लेषण स्तंभ पर प्रतिदर्श की प्रस्तुति के साथ प्रारंभ होता है। केशिका गैस वर्णलेखन के विकास के परिणामस्वरूप अंतः क्षेपण तकनीक के साथ कई व्यावहारिक समस्याएं उत्पन्न हुईं। प्रायः संकुलित्ड स्तंभ के साथ उपयोग किए जाने वाले स्तंभ पर अंतः क्षेपण की तकनीक सामान्यतः केशिका स्तंभ के साथ संभव नहीं होती है। केशिका गैस वर्णलेख में अंतः क्षेपण प्रणाली में अंतःक्षिप्त की गई मात्रा को स्तंभ और अधिभार नहीं करना चाहिए वर्णलेखिक प्रक्रिया के कारण फैलने की तुलना में अंतःक्षिप्त प्लग की चौड़ाई छोटी होनी चाहिए। इसके बाद की आवश्यकता का अनुपालन करने में विफलता स्तंभ की पृथक्करण क्षमता को कम कर देगी। एक सामान्य नियम के रूप में, मात्रा अंतः क्षेपण, Vinj, और संसूचक कोशिका की मात्रा, Vdet, जब वे स्तंभ से बाहर निकलते हैं तो ब्याज के अणु (विश्लेषण) वाले प्रतिदर्श के भाग द्वारा अधिकृत कर लिया गया मात्रा का लगभग 1/10 होना चाहिए।

कुछ सामान्य आवश्यकताएं जो एक अच्छी अंतः क्षेपण तकनीक को पूरी करनी चाहिए, वह यह है कि स्तंभ की इष्टतम पृथक्करण दक्षता प्राप्त करना संभव होना चाहिए, इसे कम मात्रा में प्रतिनिधि प्रतिदर्श के सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य अंतः क्षेपण की अनुमति देनी चाहिए, इसे प्रतिदर्श संरचना में कोई बदलाव नहीं करना चाहिए, यह क्वथनांक, ध्रुवता, सांद्रता या तापीय/उत्प्रेरक स्थिरता में अंतर के आधार पर भेदभाव प्रदर्शित नहीं करना चाहिए, और यह अनुरेखण विश्लेषण के साथ-साथ विशुद्ध प्रतिदर्श के लिए भी प्रयोज्य होना चाहिए।

हालांकि, अंतः क्षेपण के लिए सीरिंज के उपयोग में निहित कई समस्याएं हैं। यहां तक ​​कि सबसे अच्छी सीरिंज भी केवल 3% की सटीकता का दावा करती हैं, और अकुशल हाथों में, त्रुटियां बहुत बड़ी होती हैं। सुई पट से रबर के छोटे टुकड़े काट सकती है क्योंकि यह इसके माध्यम से प्रतिदर्श अंतःक्षिप्त करती है। ये सुई को अवरुद्ध कर सकते हैं और अगली बार उपयोग किए जाने पर श्रृंगक को भरने से रोक सकते हैं। यह स्पष्ट नहीं हो सकता है कि ऐसा हुआ है। प्रतिदर्श का एक अंश रबर में फंस सकता है, जिसे बाद के अंतः क्षेपण के समय छोड़ा जा सकता है। यह वर्णलेख में घोस्ट शीर्ष को जन्म दे सकता है। सुई की नोक से वाष्शीर्षरण द्वारा प्रतिदर्श के अधिक अस्थिर घटकों का चयनात्मक हानि हो सकती है।

स्तंभ चयन
स्तंभ का चयन प्रतिदर्श और सक्रिय माप पर निर्भर करता है। स्तंभ चुनते समय माना जाने वाला मुख्य रासायनिक गुण मिश्रण की रासायनिक ध्रुवीयता है, लेकिन प्रकार्यात्मक समूह स्तंभ चयन में एक बड़ी भूमिका निभा सकते हैं। कार्यावधि को कम करते हुए विभेदन और पृथक्करण को बढ़ाने के लिए प्रतिदर्श की ध्रुवीयता को स्तंभ स्थिर प्रावस्था की ध्रुवीयता से निकटता से समान होना चाहिए। पृथकत्व और कार्यावधि फिल्म की स्थूलता (स्थिर प्रावस्था की), स्तंभ व्यास और स्तंभ की लंबाई पर भी निर्भर करता है।

स्तंभ तापमान और तापमान योजना
जीसी में स्तंभ एक ओवन में समाहित होते हैं, जिसका तापमान इलेक्ट्रॉनिक रूप से यथार्थतः नियंत्रित होता है। ( स्तंभ के तापमान पर विचार करते समय, एक विश्लेषक तकनीकी रूप से स्तंभ ओवन के तापमान से संबंधित कर रहा है। हालांकि, भेद महत्वपूर्ण नहीं है और बाद में इस आलेख में नहीं किया जाएगा।)

जिस दर पर एक प्रतिदर्श स्तंभ के माध्यम से पारित होता है वह सीधे स्तंभ के तापमान के समानुपाती होता है। स्तंभ का तापमान जितना अधिक होता है, प्रतिदर्श उतनी ही तेजी से स्तंभ के माध्यम से चलता है। हालाँकि, जितनी तेजी से एक प्रतिदर्श स्तंभ के माध्यम से चलता है, उतना ही कम यह स्थिर प्रावस्था के साथ परस्पर करता है, और कम विश्लेषणात्मक अलग होते हैं।

सामान्यतः, विश्लेषण की लंबाई और पृथक्करण के स्तर के मध्य समझौता करने के लिए स्तंभ तापमान का चयन किया जाता है।

एक विधि जो संपूर्ण विश्लेषण के लिए एक ही तापमान पर स्तंभ रखती है, उसे "समतापीय" कहा जाता है। हालाँकि, अधिकांश विधियाँ, विश्लेषण के समय स्तंभ तापमान में वृद्धि करती हैं, प्रारंभिक तापमान, तापमान वृद्धि की दर (तापमान रैंप ), और अंतिम तापमान को तापमान प्रोग्रामन कहा जाता है।

एक तापमान कार्यक्रम उन विश्लेषणों की अनुमति देता है जो विश्लेषण में पर्याप्त रूप से अलग होने के लिए प्रारंभिक रूप से अलग होते हैं, जबकि लेट-एल्यूटिंग विश्लेषणात्मक को स्तंभ से उत्तीर्ण में लगने वाले समय को कम करता है।

गुणात्मक विश्लेषण
सामान्यतः, वर्णलेखिक डेटा को प्रतिधारण समय (x-अक्ष) के विरुद्ध संसूचक प्रतिक्रिया (y-अक्ष) के आलेख के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जिसे वर्णलेख कहा जाता है। यह अलग समय में स्तंभ से निकलने वाले प्रतिदर्श में उपस्थित विश्लेषणात्मक का प्रतिनिधित्व करने वाले प्रतिदर्श के लिए शीर्ष का एक वर्णक्रम प्रदान करता है। अवधारण समय का उपयोग विश्लेषणात्मक की पहचान करने के लिए किया जा सकता है यदि विधि की स्थिति स्थिर है। इसके अलावा, शीर्ष का रूप निरंतर परिस्थितियों में एक प्रतिदर्श के लिए स्थिर होगा और विश्लेषणात्मक के जटिल मिश्रण की पहचान कर सकता है। हालांकि, अधिकांश आधुनिक अनुप्रयोगों में, जीसी एक द्रव्यमान वर्णक्रममिति या इसी तरह के संसूचक से जुड़ा होता है जो शीर्ष द्वारा दर्शाए गए विश्लेषणों की पहचान करने में सक्षम होते है।

मात्रात्मक विश्लेषण
शीर्ष के नीचे का क्षेत्र वर्णलेख में उपस्थित विश्लेषण की मात्रा के समानुपाती होता है। एकीकरण (कलन) के गणितीय कार्य का उपयोग करके शीर्ष के क्षेत्र की गणना करके, मूल प्रतिदर्श में एक विश्लेषण की सांद्रता निर्धारित की जा सकती है। सांद्रता की गणना एक अंशांकन वक्र का उपयोग करके की जा सकती है, जो विश्लेषण की सांद्रता की एक श्रृंखला के लिए प्रतिक्रिया प्राप्त करके, या एक विश्लेषण के सापेक्ष प्रतिक्रिया कारक का निर्धारण करके सांद्रता की गणना एक अंशांकन वक्र का उपयोग करके की जा सकती है। सापेक्ष प्रतिक्रिया कारक एक आंतरिक मानक (या बाहरी मानक) के विश्लेषण का अपेक्षित अनुपात है और इसकी गणना विश्लेषण की ज्ञात मात्रा और आंतरिक मानक की एक निरंतर मात्रा (प्रतिदर्श में एक स्थिर मात्रा में जोड़ा गया एक रसायन की प्रतिक्रिया का पता लगाकर की जाती है, विश्लेषण के लिए एक अलग प्रतिधारण समय के साथ)।

अधिकांश आधुनिक GC-MS प्रणालियों में, कंप्यूटर सॉफ्टवेयर का उपयोग शीर्ष को खींचने और एकीकृत करने के लिए किया जाता है, और MS स्पेक्ट्रा को क्रमादेश संग्रह स्पेक्ट्रा से मिलाता है।

अनुप्रयोग
सामान्यतः, पदार्थ जो 300 °C से नीचे वाष्शीर्षृत होते हैं (और इसलिए उस तापमान तक स्थिर होते हैं) को मात्रात्मक रूप से मापा जा सकता है। प्रतिदर्श को लवण मुक्त होना भी आवश्यक है; उनमें आयन नहीं होने चाहिए। किसी पदार्थ की बहुत कम मात्रा को मापा जा सकता है, लेकिन प्रायः यह आवश्यक होता है कि प्रतिदर्श को संदर्भ मानक के रूप में ज्ञात शुद्ध, संदिग्ध पदार्थ वाले प्रतिदर्श की तुलना में मापा जाना चाहिए।

वाचन को अधिक अर्थपूर्ण बनाने के लिए विभिन्न तापमान कार्यक्रमों का उपयोग किया जा सकता है; उदाहरण के लिए जीसी प्रक्रिया के समय समान व्यवहार करने वाले पदार्थों के मध्य अंतर करने के लिए है।

जीसी के साथ काम करने वाले व्यावसायिक रासायनिक उत्पाद की सामग्री का विश्लेषण करते हैं, उदाहरण के लिए रासायनिक उद्योग में उत्पादों की गुणवत्ता सुनिश्चित करने में; या मिट्टी, हवा या पानी में रसायनों को मापना, जैसे मिट्टी की गैसें। जीसी बहुत सटीक है अगर पूर्ण रूप से उपयोग किया जाता है और 1 ml तरल प्रतिदर्श में किसी पदार्थ के पिकोमोल् या गैसीय प्रतिदर्श में भाग-प्रति-बिलियन सांद्रता को माप सकता है।

कॉलेजों में व्यावहारिक पाठ्यक्रमों में, छात्र कभी-कभी लैवेंडर तेल की सामग्री का अध्ययन करके या पत्तियों को कृत्रिम रूप से घायल करने के बाद निकोटियाना बेंथमियाना पौधों द्वारा स्रावित ईथीलीन को मापकर जीसी से परिचित हो जाते हैं। ये जीसी हाइड्रोकार्बन (C2-C40+) का विश्लेषण करते हैं। एक विशिष्ट प्रयोग में, प्रकाश गैसों को अलग करने के लिए एक संकुलित स्तंभ का उपयोग किया जाता है, जिसे तब टीसीडी के साथ पता लगाया जाता है। हाइड्रोकार्बन को एक केशिका स्तंभ का उपयोग करके अलग किया जाता है और एक एफआईडी से पता लगाया जाता है। प्रकाश गैस विश्लेषण के साथ एक जटिलता जिसमें H2 सम्मिलित है, वह यह है कि He, जो सबसे सामान्य और सबसे संवेदनशील निष्क्रिय वाहक है (संवेदनशीलता आणविक द्रव्यमान के समानुपाती है) में हाइड्रोजन के लगभग समान तापीय चालकता होती है (यह व्हीटस्टोन ब्रिज प्रकार की व्यवस्था में दो अलग-अलग तंतुओं के मध्य तापीय चालकता में अंतर है जो दिखाता है जब एक घटक को निस्तारित किया गया है)। इस कारण से, हाइड्रोजन के लिए एक अलग चैनल के साथ उपयोग किए जाने वाले दोहरे टीसीडी उपकरण जो नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं, एक वाहक के रूप में सामान्य हैं। आर्गन का प्रयोग प्रायः एफ-टी संश्लेषण जैसे गैस प्रावस्था रसायन प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण करते समय किया जाता है ताकि दो अलग-अलग लोगों के बदले एक एकल वाहक गैस का उपयोग किया जा सके। संवेदनशीलता कम हो जाती है, लेकिन यह गैस आपूर्ति में सरलता के लिए एक दुविधा है।

चिकित्साशास्त्र संबंधी विज्ञान में गैस वर्णलेखन का बड़े मापक्रम पर उपयोग किया जाता है। ठोस दवा की खुराक (पूर्व-उपभोग रूप) की पहचान और मात्रा का ठहराव, आगजनी की जांच, पेंट चिप विश्लेषण और विष विज्ञान के प्रकरणो के रूप में विविध अनुशासन, विभिन्न जैविक प्रतिदर्श और अपराध-दृश्य साक्ष्यों की पहचान करने और उनकी मात्रा निर्धारित करने के लिए जीसी को नियोजित करते हैं।

यह भी देखें

 * वैश्लेषिक रसायन
 * वर्णलेखन
 * गैस वर्णलेखन-द्रव्यमान वर्णक्रममिति
 * गैस वर्णलेखन-ऑल्फैक्टोमेट्री
 * उच्च उत्पादन द्रव्य वर्णलेखन
 * प्रतिलोम गैस वर्णलेखन
 * प्रोटॉन स्थानांतरण प्रतिक्रिया द्रव्यमान वर्णक्रममिति
 * माध्यमिक इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण
 * चयनित आयन प्रवाह नलिका द्रव्यमान वर्णक्रममिति
 * मानक जोड़
 * पतली परत वर्णलेखन
 * अनिर्णीत जटिल मिश्रण

बाहरी संबंध

 * Chromatographic Columns in the Chemistry LibreTexts Library