氣相色譜的樣品分離系統(tǒng)主要由進(jìn)樣室和色譜柱組成。

進(jìn)樣室有不同類型，如氣體進(jìn)樣閥、液體進(jìn)樣室、熱裂解進(jìn)樣室等。其作用是將待分析的樣品注入色譜柱。

色譜柱通常為內(nèi)徑2~3毫米、長(zhǎng)1~3米、內(nèi)盛固定相的填充柱，或內(nèi)徑0.25毫米、長(zhǎng)20米以上、內(nèi)涂固定液的開(kāi)管柱。色譜柱的直徑為數(shù)毫米，其中填充了固體吸附劑或液體溶劑，這些填充物稱為固定相。與固定相相對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)流動(dòng)相。流動(dòng)相是一種與樣品和固定相都不發(fā)生反應(yīng)的氣體，如氮或氫氣。待分析的樣品在色譜柱頂端注入流動(dòng)相，流動(dòng)相帶著樣品進(jìn)入色譜柱，因此流動(dòng)相又稱為載氣。載氣在分析過(guò)程中是連續(xù)地以一定流速流過(guò)色譜柱的；而樣品則只是一次一次地注入，每注入一次得到一次分析結(jié)果。

色譜柱中的樣品得以分離是基于熱力學(xué)性質(zhì)的差異。固定相與樣品中的各組分具有不同的親合力（對(duì)氣固色譜儀是吸附力不同，對(duì)氣液分配色譜儀是溶解度不同）。當(dāng)載氣帶著樣品連續(xù)地通過(guò)色譜柱時(shí)，親合力大的組分在色譜柱中移動(dòng)速度慢，因?yàn)橛H合力大意味著固定相拉住它的力量大。親合力小的則移動(dòng)快。

在氣相色譜儀中，為了達(dá)到分離的目的，固定相的選擇性和柱效率要足夠高。這需要選擇合適的填充物和使柱子具有足夠的理論板數(shù)。此外，還要注意色譜柱裝填的情況和色譜柱管所用的材料。一般用途的色譜柱管用不銹鋼制成，因?yàn)椴讳P鋼對(duì)大多數(shù)樣品有足夠的惰性。但對(duì)于含有雜原子的有機(jī)化合物，需要用玻璃柱管，以減少金屬表面的催化和吸附。在做痕量分析時(shí)，玻璃柱管應(yīng)該首先硅作硅烷化處理，硅烷化處理過(guò)程按對(duì)載體處理的要求進(jìn)行，以避免玻璃表面的硅醇基的影響。最好使用石英玻璃柱管，盡管聚四氟乙烯管對(duì)某些氣體有滲透性，但在分析痕量含硫氣體時(shí)仍然得到應(yīng)用。

在操作氣相色譜儀時(shí)，溫控系統(tǒng)也起著重要作用。溫度是色譜分離條件的重要選擇參數(shù)，氣化室、色譜柱恒溫箱、檢測(cè)器三部分在操作時(shí)均需控制溫度。氣化室要保證液體試樣瞬間氣化；檢測(cè)器要保證被分離后的組分通過(guò)時(shí)不在此冷凝；色譜柱恒溫箱要準(zhǔn)確控制分離需要的溫度。