纯度检测是2,3-二甲基庚烷质量控制的核心。气相色谱仪（GC）是首选工具，可分离并定量烷烃异构体。配备FID检测器，检测限达ppm级。
红外光谱仪（IR）用于快速筛查。吸收峰在2900cm⁻¹处对应C-H伸缩振动，便于识别杂质。便携式IR设备适合现场测试，操作时间小于5分钟。
核磁共振仪（NMR）提供结构确认。¹H-NMR谱显示甲基峰在0.9ppm，确保无意外取代。实验室级NMR精度高，但成本较高。
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折光仪作为辅助工具，纯2,3-二甲基庚烷折射率约1.402。偏差超过0.005需警戒。数字式仪器易校准，适用于批。