agilentgc色譜柱(GC的原理)

1.GC的原理

氣相色譜系統(tǒng)由盛在管柱內(nèi)的吸附劑，或惰性固體上涂著液體的固定相和不斷通過管柱的氣體的流動(dòng)相組成。將欲分離、分析的樣品從管柱一端加入后，由于固定相對(duì)樣品中各組分吸附或溶解能力不同，即各組分在固定相和流動(dòng)相之間的分配系數(shù)有差別，當(dāng)組分在兩相中反復(fù)多次進(jìn)行分配并隨移動(dòng)相向前移動(dòng)時(shí)，各組分沿管柱運(yùn)動(dòng)的速度就不同，分配系數(shù)小的組分被固定相滯留的時(shí)間短，能較快地從色譜柱末端流出。以各組分從柱末端流出的濃度 c對(duì)進(jìn)樣后的時(shí)間t作圖，得到的圖稱為色譜圖。當(dāng)色譜過程為沖洗法方式時(shí)，色譜圖如圖1所示。從色譜圖可知，組分在進(jìn)樣后至其最大濃度流出色譜柱時(shí)所需的保留時(shí)間tR，與組分通過色譜柱空間的時(shí)間tM，及組分在柱中被滯留的調(diào)整保留時(shí)間t惱的關(guān)系是：

式中t惱與tM的比值表示組分在固定相比在移動(dòng)相中滯留時(shí)間長(zhǎng)多少倍，稱為容量因子k:

從色譜圖還可以看到，從柱后流出的色譜峰不是矩形，而是一條近似高斯分布的曲線，這是由于組分在色譜柱中移動(dòng)時(shí)，存在著渦流擴(kuò)散、縱向擴(kuò)散和傳質(zhì)阻力等因素，因而造成區(qū)域擴(kuò)張。在色譜柱內(nèi)固定相有兩種存放方式，一種是柱內(nèi)盛放顆粒狀吸附劑，或盛放涂敷有固定液的惰性固體顆?！草d體或稱擔(dān)體（表2）〕；另一種是把固定液涂敷或化學(xué)交聯(lián)于毛細(xì)管柱的內(nèi)壁。用前一種方法制備的色譜柱稱為填充色譜柱，后一種方法制備的色譜柱稱為毛細(xì)管色譜柱（或稱開管柱）。

通常借用蒸餾法的塔片概念來表示色譜柱的效能，例如使用“相當(dāng)于一個(gè)理論塔片的高度“H或“塔片數(shù)”n來表示柱效。對(duì)于填充柱：

對(duì)于開管柱：

式中λ是與填充均勻性有關(guān)的因素，稱為填充不規(guī)則因子； γ是柱內(nèi)填充物使得氣體擴(kuò)散路徑彎曲的因素，稱為彎曲因子；dp是填充物平均顆粒直徑（即粒度）；u是載氣在柱溫、柱壓下的線速；Dg是組分在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)；Dl是組分在液相的擴(kuò)散系數(shù)；df是固定液的液膜厚度；dc是開管柱的內(nèi)徑。所以色譜柱的塔片數(shù)n=L/H，式中L為色譜柱長(zhǎng)；n的數(shù)值可用給定的物質(zhì)作實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)所得到的色譜圖（圖1）計(jì)算得到：

式中ω┩為色譜峰的半高寬，由于氣相色譜的組分在固定液中的分配等溫線多為線性，如果進(jìn)樣量很小，得到的色譜峰流出曲線最初是用高斯正態(tài)分布來描述的，其數(shù)學(xué)表示式為：

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)和理論上都證明了物質(zhì)的色譜峰形狀是不對(duì)稱的和曳尾的，若用指數(shù)衰減修正的高斯分布作為描述色譜峰形狀的分布函數(shù)，則更為確切：

式中A表示峰面積；tG表示高斯峰的中心位置；σ表示高斯峰的標(biāo)準(zhǔn)方差；τ表示指數(shù)衰減函數(shù)的時(shí)間常數(shù)；t′為積分變量。

上面曾經(jīng)指出，兩組分的分配系數(shù)必須有差異，其色譜峰才能被分開。有了差異，分離時(shí)所需的柱效n也就不相同，所以要判別兩色譜峰分離的情況（圖2），還需要采用色譜柱總分離效能指標(biāo)R:

n與R的關(guān)系為：

式中α′是組分相對(duì)保留值；α是組分校正相對(duì)保留值。從上式可知，選擇適宜固定液和具有給定塔片數(shù)的色譜柱后，應(yīng)該通過改變色譜柱溫來調(diào)節(jié)α′值，從而滿足將兩組分分離至給定R值的分離程度。

2.GC的基本原理是什么

Java的內(nèi)存管理實(shí)際上就是對(duì)象的管理，其中包括對(duì)象的分配和釋放。

對(duì)于程序員來說，分配對(duì)象使用new關(guān)鍵字；釋放對(duì)象時(shí)，只要將對(duì)象所有引用賦值為null，讓程序不能夠再訪問到這個(gè)對(duì)象，我們稱該對(duì)象為\"不可達(dá)的\"。GC將負(fù)責(zé)回收所有\(zhòng)"不可達(dá)\"對(duì)象的內(nèi)存空間。

對(duì)于GC來說，當(dāng)程序員創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，GC就開始監(jiān)控這個(gè)對(duì)象的地址、大小以及使用情況。通常，GC采用有向圖的方式記錄和管理堆（heap）中的所有對(duì)象（詳見 參考資料1 ）。

通過這種方式確定哪些對(duì)象是\"可達(dá)的\"，哪些對(duì)象是\"不可達(dá)的\"。 當(dāng)GC確定一些對(duì)象為\"不可達(dá)\"時(shí)，GC就有責(zé)任回收這些內(nèi)存空間。

但是，為了保證GC能夠在不同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的問題，Java規(guī)范對(duì)GC的很多行為都沒有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定。例如，對(duì)于采用什么類型的回收算法、什么時(shí)候進(jìn)行回收等重要問題都沒有明確的規(guī)定。

因此，不同的JVM的實(shí)現(xiàn)者往往有不同的實(shí)現(xiàn)算法。 這也給Java程序員的開發(fā)帶來行多不確定性。

本文研究了幾個(gè)與GC工作相關(guān)的問題，努力減少這種不確定性給Java程序帶來的負(fù)面影響。 增量式GC( Incremental GC ) GC在JVM中通常是由一個(gè)或一組進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)的，它本身也和用戶程序一樣占用heap空間，運(yùn)行時(shí)也占用CPU。

當(dāng)GC進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用程序停止運(yùn)行。因此，當(dāng)GC運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，用戶能夠感到Java程序的停頓，另外一方面，如果GC運(yùn)行時(shí)間太短，則可能對(duì)象回收率太低，這意味著還有很多應(yīng)該回收的對(duì)象沒有被回收，仍然占用大量?jī)?nèi)存。

因此，在設(shè)計(jì)GC的時(shí)候，就必須在停頓時(shí)間和回收率之間進(jìn)行權(quán)衡。 一個(gè)好的GC實(shí)現(xiàn)允許用戶定義自己所需要的設(shè)置，例如有些內(nèi)存有限有設(shè)備，對(duì)內(nèi)存的使用量非常敏感，希望GC能夠準(zhǔn)確的回收內(nèi)存，它并不在意程序速度的放慢。

另外一些實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)游戲，就不能夠允許程序有長(zhǎng)時(shí)間的中斷。增量式GC就是通過一定的回收算法，把一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的中斷，劃分為很多個(gè)小的中斷，通過這種方式減少GC對(duì)用戶程序的影響。

雖然，增量式GC在整體性能上可能不如普通GC的效率高，但是它能夠減少程序的最長(zhǎng)停頓時(shí)間。 Sun JDK提供的HotSpot JVM就能支持增量式GC。

HotSpot JVM缺省GC方式為不使用增量GC，為了啟動(dòng)增量GC，我們必須在運(yùn)行Java程序時(shí)增加-Xincgc的參數(shù)。 HotSpot JVM增量式GC的實(shí)現(xiàn)是采用Train GC算法。

它的基本想法就是，將堆中的所有對(duì)象按照創(chuàng)建和使用情況進(jìn)行分組（分層），將使用頻繁高和具有相關(guān)性的對(duì)象放在一隊(duì)中，隨著程序的運(yùn)行，不斷對(duì)組進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)GC運(yùn)行時(shí)，它總是先回收最老的（最近很少訪問的）的對(duì)象，如果整組都為可回收對(duì)象，GC將整組回收。

這樣，每次GC運(yùn)行只回收一定比例的不可達(dá)對(duì)象，保證程序的順暢運(yùn)行。 詳解finalize函數(shù) finalize是位于Object類的一個(gè)方法，該方法的訪問修飾符為protected，由于所有類為Object的子類，因此用戶類很容易訪問到這個(gè)方法。

由于，finalize函數(shù)沒有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)秸{(diào)用，我們必須手動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，因此finalize函數(shù)的最后一個(gè)語(yǔ)句通常是super。finalize（)。

通過這種方式，我們可以實(shí)現(xiàn)從下到上實(shí)現(xiàn)finalize的調(diào)用，即先釋放自己的資源，然后再釋放父類的資源。 根據(jù)Java語(yǔ)言規(guī)范，JVM保證調(diào)用finalize函數(shù)之前，這個(gè)對(duì)象是不可達(dá)的，但是JVM不保證這個(gè)函數(shù)一定會(huì)被調(diào)用。

另外，規(guī)范還保證finalize函數(shù)最多運(yùn)行一次。 很多Java初學(xué)者會(huì)認(rèn)為這個(gè)方法類似與C++中的析構(gòu)函數(shù)，將很多對(duì)象、資源的釋放都放在這一函數(shù)里面。

其實(shí)，這不是一種很好的方式。原因有三，其一，GC為了能夠支持finalize函數(shù)，要對(duì)覆蓋這個(gè)函數(shù)的對(duì)象作很多附加的工作。

其二，在finalize運(yùn)行完成之后，該對(duì)象可能變成可達(dá)的，GC還要再檢查一次該對(duì)象是否是可達(dá)的。因此，使用finalize會(huì)降低GC的運(yùn)行性能。

其三，由于GC調(diào)用finalize的時(shí)間是不確定的，因此通過這種方式釋放資源也是不確定的。 通常，finalize用于一些不容易控制、并且非常重要資源的釋放，例如一些I/O的操作，數(shù)據(jù)的連接。

這些資源的釋放對(duì)整個(gè)應(yīng)用程序是非常關(guān)鍵的。在這種情況下，程序員應(yīng)該以通過程序本身管理（包括釋放）這些資源為主，以finalize函數(shù)釋放資源方式為輔，形成一種雙保險(xiǎn)的管理機(jī)制，而不應(yīng)該僅僅依靠finalize來釋放資源。

以上是我對(duì)于這個(gè)問題的解答，希望能夠幫到大家。

3.氣相色譜法（GC）是什么

氣相色譜法（GC）：氣相色譜法測(cè)定糖類始于1958年，主要用于分析多糖和寡糖的單糖組成。

氣相色譜法要求供試樣品有良好的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，而糖由于含有大量的羥基不能在高溫下直接揮發(fā)，需要將其衍生為易揮發(fā)、對(duì)熱較穩(wěn)定的物質(zhì)。多糖、寡糖可直接制備成衍生物進(jìn)行GC測(cè)定，多糖需先降解成單糖或寡糖后制成衍生物再進(jìn)行GC測(cè)定。

在分析復(fù)雜樣品時(shí)，由于糖的異構(gòu)化而造成多峰現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇適宜的衍生物制備方法，常用于糖的衍生試劑有三甲基硅烷、三氯醋酸酐等。 用于糖類分析的固定相從非極性、中等極性到極性都有應(yīng)用。

硅烷化衍生物常用中等極性的色譜柱，酞基衍生物可采用基性較強(qiáng)的色譜柱來分離。對(duì)于復(fù)雜的多糖，由于其降解產(chǎn)物含有多個(gè)峰，且某些峰的保留時(shí)間非常接近，人們己越來越多的采用毛細(xì)管柱代替填充柱來進(jìn)行分析。