热脱附（Thermal Desorption，亦称TD），是将物质加热至一定温度使其释放出所吸附的化合物的过程。
作为一种分析方法，热脱附常用作气相色谱法（gas chromatography，亦称GC）的预浓缩手段，使GC能够用于分析低浓度化合物。否则，低浓度分析物将无法被GC检测到。
通过在气路中加入阀门，高浓度分析物可进行分流，防止气相色谱柱过载，扩展检测限。
首先，将挥发性有机物（VOCs）收集到吸附剂上。然后，在一定的气流下加热吸附剂来释放其中的化合物，以将其浓缩到较小体积中。
早期的热脱附仪仅使用一阶脱附。在气流下加热吸附管，以释放所吸附的VOCs直接进入GC。
然而，最新的商业热脱附仪包含二阶脱附过程，即来自吸附管的气流被收集在热脱附仪里一个细管中，其通常被称为聚焦阱或冷阱。
通过加热该聚焦冷阱，分析物被再次释放，并注入GC。 然而，这次分析物的浓度更高，使灵敏度更高，GC峰形更好。
热脱附对分析痕量挥发性和半挥发性有机物（VOCs和SVOCs）提供了许多便利之处， 包括：
高灵敏度 – 使用吸附管的二阶脱附，能使物质浓度最高增强106倍，大大增强了GC的检测限。
高质量分析 – 高浓缩气带从聚焦阱注入GC，这种做法可保持峰值较窄，从而提高分析质量。
省时省力 – 通过选择适当的采样装置，样品制备工作量可大大减低或完全去除，反过来还能更容易实现自动化。
无分析干扰 – 在分析前不对样品进行任何添加，不稀释样品，从而消除分析干扰（如溶剂干扰）。
自主选择分析 – 通过优化吸附剂和热脱附设定，只将目标化合物注入GC，比如可避免残留水分。
扩大动态范围 – 二阶热脱附法和样品分流使现今的热脱附仪可以分析从兆分之一（ppt，10-12）到百分之一（%，10-2）的分析物浓度。
分析物范围更广– 现代吸附剂和热脱附仪的设计能对更广范围的物质进行定量分析，从超高挥发性有机物（如乙炔）到半挥发性有机物（如n-C44H90）。
样品兼容性 – 热脱附可与不同的GC采样方式结合，在更多样品类型（无论是气体，液体还是固体）中进行采样。
热脱附最初用于职业健康监测，现在则应用于更广泛领域。 最值得关注应用包括：
环境监测
消费者环境卫生
芳香气体分析
食品安全检测
国防和国土安全
法医分析
生物分析
汽车检测
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