島津氣相色譜的分離原理是利用要分離的諸組分在流動相和固定相兩相間的分配有差異，當兩相作相對運動時，這些組分在兩相間的分配反復進行，從幾千次到數百萬次，即使組分的分配系數只有微小的差異，隨著流動相的移動可以有明顯的差距，使這些組分得到分離。
島津氣相色譜當樣品進入色譜柱頭以后，流動相把樣品帶入色譜柱內，剛進入柱子時，組分A和B以混合譜帶出現。
由于各組分在固定相中的溶解-解析、或吸附-脫附、或其他親和作用力的差異，各組分在色譜柱中的滯留時間也就不同，即它們在柱中的運行速度不同。隨著流動相的不斷流過，組分在柱中兩相間經過了反復多次的分配和平衡過程，當運行一定的柱長以后，樣品中各組分得到了分離。當組分A離開色譜柱出口流過檢測器時，記錄設備就記錄出組分A的色譜峰；繼之當組分B離開色譜柱流過檢測器時，記錄設備就記錄出組分B的色譜峰。
由于島津氣相色譜柱中存在著渦流擴散、分子擴散（縱向擴散）、傳質阻力以及其他因素的作用，使得所記錄的色譜峰并不是以一條矩形的譜帶出現，而是一條接近高斯分布曲線的色譜峰。
島津氣相色譜在石油化工、醫藥衛生、環境監測、生物化學等領域都得到了廣泛的應用
1．在衛生檢驗中的應用
空氣、水中污染物如揮發性有機物、多環芳烴[苯、甲苯、苯并（a）比等]；農作物中殘留有機氯、有機磷農藥等；食品添加劑苯甲酸等；體液和組織等生物材料的分析如氨基酸、脂肪酸、維生素等。
2．在醫學檢驗中的應用
體液和組織等生物材料的分析：如脂肪酸、甘油三酯、維生素、糖類等。
3. 在藥物分析中的應用
抗癲癇藥、中成藥中揮發性成分、生物堿類藥品的測定等。
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