目前，商品化的自動頂空進樣器有多種設計，但其原理基本可分為以下三種：

 

　　注射器進樣

 

　　基于此原理設計的儀器往往是對普通自動進樣器改進的結果，主要是采用氣密注射器和樣品控溫裝置。注射器一般也要有控溫裝置。此類頂空進樣裝置的主要問題是不能控制樣品的壓力，故使用較少。

 

　　壓力平衡頂空進樣系統

 

　　這類進樣系統樣品加熱平衡時，取樣針頭位于加熱套中。載氣大部分進入氣相色譜儀，只有一小部分通過加熱套，以避免其被污染。取樣針頭用“O”形環密封。樣品氣液平衡后，取樣針頭穿過密封墊插入樣品瓶，此時載氣分為三路：一路為低流速，由出口針型閥控制，繼續吹掃加熱套，另外兩路分別進入GC和樣品瓶，對樣品瓶進行加壓，直到樣品瓶的壓力與%&柱前壓相等為止（這就是壓力平衡的意思）。然后，關閉載氣閥，切斷載氣流。由于樣品瓶中的壓力與柱前壓相等，故此時樣品瓶中的氣體將自動膨脹，載氣與樣品氣體的混合氣就通過加熱的輸送管進入了GC柱。控制此過程的時間就可控制進樣量。壓力平衡進樣裝置與氣相色譜儀共用一路載氣，操作簡便。

 

　　頂空進樣器還有一種設計原理即壓力控制定量管進樣系統。