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天然氣分析氣相色譜通過對預檢測混合物中組分有不同保留性能的氣相色譜色譜柱，使各組分分離，依次導入檢測器，以得到各組分的檢測信號。按照導入檢測器的先后次序，經過對比，可以區別出是什么組分，根據峰高度或峰面積可以計算出各組分含量。
天然氣分析氣相色譜中的氣路是一個載氣連續運行的密閉管路系統。載氣系統包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和流量。其中氣體流速和流量的控制精度影響著氣相色譜的穩定性，EPC（電子流量控制）的出現解決了這一問題。
進樣就是把氣體或液體樣品快速而定量地加到色譜柱上端。現有的進樣方式包括：分流/不分流進樣、填充柱進樣、冷柱頭進樣、大體積進樣等；當與程序升溫技術配合后，還可以組合形成多種進樣方式，如程序升溫大體積進樣。其中以分流/不分流進樣為最常見。在儀器配置時，可選擇不同的進樣口。
根據用戶對提高分析效率和重現性的要求，生產廠家提供了一系列自動化進樣技術，如液體自動進樣、頂空進樣、吹掃-捕集、熱脫附進樣等；配合一些分析方法，還有雙柱雙塔進樣等特殊方法的配置；近年來，發展“N合一”的多種功能、全自動化進樣系統也很熱門。
頂空進樣其原理是將待測樣品置入一密閉的容器中，通過加熱升溫使揮發性組分從樣品基體中揮發出來，在氣液（或氣固）兩相中達到平衡，直接抽取頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發性組分的成分和含量。使用頂空進樣技術可以免除冗長繁瑣的樣品前處理過程，避免有機溶劑對分析造成的干擾、減少對色譜柱及進樣口的污染。
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