气质联用仪，全称为气相色谱-质谱联用仪，是现代分析化学领域的里程碑式仪器，它将两种强大的分析技术——气相色谱和质谱——完美结合，实现了对复杂混合物中各组分的分离、鉴定与定量。其发展历程与工作原理，深刻体现了仪器仪表科技的精密化与智能化趋势。
一、起源：分析需求的驱动与技术融合
气质联用仪的概念诞生于20世纪50年代。当时，化学、环境、医药等领域对复杂有机混合物的分析需求日益迫切，而单一的气相色谱仪虽能高效分离组分，却难以对未知化合物进行准确鉴定；质谱仪能提供丰富的结构信息，但面对复杂混合物时又显得力不从心。1957年，罗兰德（R. Ryhage）和斯滕霍姆（J. Stenhagen）首次成功地将气相色谱仪与质谱仪通过接口连接，标志着气质联用技术的正式诞生。随后的几十年，随着真空技术、电子技术、计算机技术（尤其是数据系统的发展）以及接口技术的突破，气质联用仪从实验室的雏形装置，演变为今日高灵敏度、高自动化、广泛应用的主流分析平台。
二、基本工作原理：两大技术的协同作战
气质联用仪的工作流程是一个精密的接力过程，核心在于“分离”与“鉴定”的无缝衔接。
1. 气相色谱部分：高效分离
样品（通常需经适当前处理转化为可气化的形式）被注入进样口，在载气（如氦气）的带动下进入色谱柱。色谱柱内壁涂有固定相，各组分基于其在流动相（载气）与固定相之间分配系数的差异，以不同的速度通过色谱柱，从而实现物理分离。分离后的组分按时间顺序依次流出色谱柱。
2. 接口与传输：关键的桥梁
从色谱柱流出的组分需进入质谱仪的高真空环境进行检测。接口（常见如毛细管直接导入或喷射式分离器）在此扮演关键角色，它需要高效地将载气中的组分传输至质谱离子源，同时最大限度地除去载气，维持质谱系统所需的高真空。
3. 质谱部分：精准鉴定与定量
组分分子进入离子源（如电子轰击源EI或化学电离源CI），在高能电子流等作用下失去电子，形成带正电荷的离子（也可能发生碎裂，产生特征碎片离子）。这些离子在质量分析器（如四极杆、离子阱或飞行时间分析器）中，根据其质荷比（m/z）的不同被分离、筛选。检测器（如电子倍增器）接收并放大离子信号，转化为电信号。
4. 数据处理与输出：智能解析
计算机系统采集并处理这些信号，最终生成两种核心图谱：总离子流色谱图（反映各组分流出时间与相对含量）和质谱图（每个流出峰对应的质谱“指纹”）。通过与标准质谱库进行比对，即可对化合物进行定性鉴定；通过测量特征离子的信号强度，则可进行精确定量。
三、仪器仪表科技的结晶
气质联用仪是精密机械、真空技术、电子控制、计算机软件与化学分析的集大成者。其发展推动了进样系统的自动化、色谱柱材料的创新、质量分析器分辨率的提升以及数据处理算法的人工智能化。如今，气质联用仪已成为环境监测（污染物分析）、食品安全（农残检测）、药物研发、代谢组学、法医鉴定、石油化工等领域不可或缺的“眼睛”与“大脑”，持续拓展着人类认知物质世界的边界，是仪器仪表科技赋能科学探索与产业升级的典范。
