数控固相萃取仪常见原理主要是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离。较常用的方法是使液体样品通过吸附剂，保留其中被测物质，再选用适当强度溶剂冲去杂质，然后用少量良溶剂洗脱被测物质，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。也可选择性吸附干扰杂质，而让被测物质流出；或同时吸附杂质和被测物质，再使用合适的溶剂选择性洗脱被测物质。数控固相萃取仪技术基于液-固相色谱理论，采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、纯化，是种包括液相和固相的物理萃取过程；也可以将其近似的看作种简单的色谱过程。
数控固相萃取仪的填料是硅酸镁，通常用于有机物的样品纯化，这种强性填料可以有效地从非性体系中吸附性化合物。我们有种数控固相萃取仪小柱的滤片是特氟隆或不锈钢材质，这种在美国环境保护组织（US EPA）的方法中描述是环境样品萃取过程中必要的构造，这种小柱尤其在气相色谱分析中干扰背景非常低。数控固相萃取仪过程包括个性分析物，中等性到非性的样品基质（如丙酮，卤化溶剂和正己烷）以及个性固定相。性官能团键合的硅胶（如CN，NH2，和Diol）和性吸附填料（如Si，Florisil，和Alumina）数控固相萃取仪常用于正相条件。在正相条件下，分析物的保留取决于分析物的性官能团与吸附剂表面性官能团之间的相互作用，包括氢键，π-π相互作用，偶-偶相互作用和偶-诱导偶相互作用及其它。因此，在正相条件下被吸附的分析物，洗脱溶剂选用比样品性更大的溶剂去破坏其相互作用。
Si 填料是没有衍生化的硅胶，数控固相萃取仪通常作为所有硅胶键合相的基体，这种硅胶亲水性强，必须保持干燥，所用的样品则需相对无水。数控固相萃取仪从非性物质中吸附化合物的作用官能团是硅胶颗粒表面的自由羟基，Si 填料可用于从非性体系中吸附性化合物，然后用种比样品体系的性更强的有机溶剂洗脱。但是在多数情况下，Si 是作为种吸附剂，用于有机物萃取时，分析物不被硅胶吸附而直接流出小柱，不需要的化合物则被吸附在硅胶上而丢弃，此过程通常被称作样品的纯化。键合相硅胶如 CN，NH2 和Diol，是带有性官能团的短烷基链键合在硅胶表面上。由于性官能团的存在，这类填料相对于反相硅胶具有亲水性。典型的正相硅胶，常用于从非性体系中吸附性化合物。这类数控固相萃取仪小柱已广泛用于吸附和选择性洗脱结构类似的化合物（如异构体）、复杂的混合物或者药物和脂类化合物。同时，它也可用于反相条件（水溶液样品），以利用其烷基短链的疏水性。
数控固相萃取仪也被作为吸附或样品纯化的类型，氧化铝填料可分为酸性（Alumina-A，pH～4.5），碱性（Alumina-B，pH～10），或中性（Alumina-N，pH～7.5），此类属于Brockmann Ⅰ活性度。在氧化铝填装前或填装后通过控制加入的水分量，数控固相萃取仪可使其活性度从Ⅰ到Ⅳ变化。
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