FLASH 2000 CHNS 元素分析儀是 Thermo Scientific(賽默飛世爾科技)推出的多元素自動分析儀,用于精確定量測定樣品中的碳(C)、氫(H)、氮(N)、硫(S)含量。儀器采用改良杜馬法,通過高溫燃燒、氣體分離及熱導(dǎo)檢測實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)分析。
其設(shè)計(jì)理念是精準(zhǔn)、快速、可靠、易維護(hù)。整機(jī)采用模塊化架構(gòu),可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求靈活配置 CHN、CHNS、CHN/O、N/Protein 等模式。系統(tǒng)適配自動進(jìn)樣器與智能控制軟件,實(shí)現(xiàn)無人值守操作。
FLASH 2000 被廣泛應(yīng)用于食品與飼料分析、土壤與環(huán)境研究、石化產(chǎn)品檢測、材料科學(xué)與有機(jī)合成驗(yàn)證等領(lǐng)域,是實(shí)驗(yàn)室開展元素定量分析的核心儀器之一。
儀器以高溫燃燒法為核心原理。樣品在富氧環(huán)境下燃燒生成 CO?、H?O、NO? 和 SO? 等氣體,經(jīng)催化還原與凈化系統(tǒng)處理后,氣體被載氣(氦或氬)帶入氣相色譜分離柱,并依次通過熱導(dǎo)檢測器(TCD)檢測。TCD 信號強(qiáng)度與氣體濃度成正比,通過標(biāo)準(zhǔn)物建立校準(zhǔn)曲線實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算。
燃燒—還原—檢測全過程均由軟件自動控制,確保結(jié)果的穩(wěn)定性與重復(fù)性。
主要反應(yīng)式如下:
C + O? → CO?
H? + ?O? → H?O
N → NO? → N?(經(jīng)還原)
S + O? → SO?
儀器以氣體分離和精密溫控為技術(shù)核心,確保在短時(shí)間內(nèi)完成高精度分析。
以下為 FLASH 2000 CHNS 元素分析儀的典型技術(shù)參數(shù)(參數(shù)可隨型號配置略有調(diào)整)。
| 項(xiàng)目 | 技術(shù)指標(biāo)與說明 |
|---|---|
| 分析元素 | 碳(C)、氫(H)、氮(N)、硫(S) |
| 分析原理 | 改良杜馬法:高溫燃燒-還原-氣相色譜分離-熱導(dǎo)檢測 |
| 分析范圍 | 從 ppm 級到 100 %(取決于樣品類型) |
| 檢測下限 | C、H、N:0.01 mg;S:0.02 mg |
| 分析時(shí)間 | 約 8–15 分鐘/樣品 |
| 樣品量 | 固體 2–10 mg,液體 1–5 mg |
| 重復(fù)性(RSD) | ≤ 1 %(標(biāo)準(zhǔn)樣) |
| 準(zhǔn)確度 | 偏差 ≤ 0.2 %(標(biāo)準(zhǔn)物驗(yàn)證) |
| 燃燒溫度 | 900–1050 ℃ 可調(diào) |
| 還原溫度 | 600–800 ℃ 可調(diào) |
| 色譜柱溫度 | 60–80 ℃ 恒溫控制 |
| 檢測器類型 | 熱導(dǎo)檢測器(TCD) |
| TCD 靈敏度 | ppm 級,線性范圍寬 |
| 載氣類型 | 高純氦或氬(可切換) |
| 氧氣純度要求 | ≥ 99.999 % |
| 氣體流量 | 載氣約 100–160 mL/min;氧氣約 200–300 mL/min |
| 系統(tǒng)氣密性 | 泄漏率 ≤ 1 mL/min |
| 進(jìn)樣方式 | 自動進(jìn)樣(可裝載 30–120 個(gè)樣)或手動進(jìn)樣 |
| 運(yùn)行模式 | 單通道 CHN、CHNS 模式或多爐配置(可選 O 模塊) |
| 結(jié)果輸出 | 自動計(jì)算、報(bào)告生成(PDF、Excel、CSV) |
| 數(shù)據(jù)處理 | 支持 K 因子法、單點(diǎn)或多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線 |
| 控制系統(tǒng) | 全自動電子流量控制(EFC),溫度與氣路數(shù)字調(diào)節(jié) |
| 供電要求 | AC 220 V ±10%,50/60 Hz |
| 功率消耗 | 約 2.5 kW(最大) |
| 尺寸與重量 | 約 80 cm × 60 cm × 70 cm;重量約 80 kg |
| 工作環(huán)境 | 溫度 18–28 ℃;濕度 < 70 %;通風(fēng)良好 |
| 接口 | USB、以太網(wǎng)、串口(兼容 LIMS) |
| 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn) | 符合 ISO、AOAC、ASTM 等國際標(biāo)準(zhǔn)方法要求 |
燃燒爐采用立式高溫石英爐結(jié)構(gòu),內(nèi)置電阻加熱體與惰性陶瓷支撐材料,溫度可精確控制在 950 ±2 ℃。樣品在富氧環(huán)境下瞬間燃燒,生成的氣體在爐內(nèi)完全混合,確保碳?xì)淞蛟爻浞洲D(zhuǎn)化。
性能特征:
高溫均勻性佳,無熱點(diǎn)與冷區(qū);
自動氧氣脈沖注入控制;
可分析高碳、高油、高鹽樣品;
爐體壽命長,維護(hù)周期延長。
燃燒后的氣體通過還原銅層,去除多余氧氣并將 NO? 還原為 N?。系統(tǒng)含可拆卸反應(yīng)管與催化填料,易于清潔與更換。
性能特征:
反應(yīng)效率高;
銅層壽命長,可多次再生;
自動恒溫控制;
防止交叉污染。
設(shè)置多層凈化單元,依次去除水分、CO?、SO? 等干擾氣體,確保檢測前氣體純凈。吸附劑包括脫水劑(硅膠、五氧化二磷)、堿性吸附劑(NaOH、石灰石)等。
性能特征:
吸附效率高;
色譜背景穩(wěn)定;
更換便捷,維護(hù)時(shí)間短。
燃燒產(chǎn)物混合氣體經(jīng)色譜柱分離后依次進(jìn)入檢測器。系統(tǒng)配有獨(dú)立恒溫箱,控溫精度高于 ±0.1 ℃,保證氣體峰的重現(xiàn)性與分辨率。
性能特征:
分離度高,無峰重疊;
保留時(shí)間穩(wěn)定;
柱體耐壓抗老化;
適應(yīng)多種氣體組分分離。
TCD 是儀器的檢測核心,用于測量分離后的氣體濃度。其原理基于氣體熱導(dǎo)率差異產(chǎn)生電阻變化,從而轉(zhuǎn)換為電信號。
技術(shù)優(yōu)勢:
檢測線性范圍寬(ppm–100%);
零點(diǎn)穩(wěn)定性好;
響應(yīng)時(shí)間快;
橋電流自動平衡,漂移小。
自動進(jìn)樣器采用機(jī)械臂推送結(jié)構(gòu),可連續(xù)裝載多個(gè)樣品,實(shí)現(xiàn)無人值守批量運(yùn)行。
性能特征:
固體與液體樣品通用;
樣品定位準(zhǔn)確;
進(jìn)樣間隔可自由設(shè)定;
托盤容量可擴(kuò)展。
EFC 通過電子質(zhì)量流量計(jì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)載氣與氧氣流量,確保每次分析的氣體比例穩(wěn)定一致。
性能特征:
精度高于 ±1%;
穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械閥;
自動補(bǔ)償壓力變化;
可存儲多組流量方案。
控制軟件具備自動化分析、校準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)與報(bào)告功能。用戶可自定義分析序列與報(bào)告模板,支持多用戶權(quán)限管理。
功能特征:
實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、壓力、流量;
自動計(jì)算結(jié)果與統(tǒng)計(jì)指標(biāo);
內(nèi)置方法模板與日志系統(tǒng);
可導(dǎo)出多種數(shù)據(jù)格式(PDF、Excel、LIMS)。
快速分析能力:燃燒與檢測過程優(yōu)化,使單樣分析時(shí)間大幅縮短,適合高通量實(shí)驗(yàn)室。
高靈敏度檢測:檢測下限低,可同時(shí)適用于痕量與常量樣品。
重復(fù)性與穩(wěn)定性優(yōu)異:溫控與流量控制精度高,確保長期一致性。
寬適用性:適合各種有機(jī)、無機(jī)、天然或合成樣品。
自動化與智能化:軟件支持自動進(jìn)樣、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)輸出與自檢。
低維護(hù)設(shè)計(jì):關(guān)鍵部件模塊化,易更換,耗材壽命長。
節(jié)能環(huán)保:可切換氦、氬載氣;待機(jī)自動降溫降流量,降低運(yùn)行成本。
多模式兼容:支持 CHNS 與 CHN/O 組合,一機(jī)多用。
安全可靠:具備溫度過升保護(hù)、氣壓報(bào)警與自動停機(jī)功能。
操作簡便:人機(jī)界面友好,圖形化顯示流程與實(shí)時(shí)曲線。
實(shí)驗(yàn)室要求
環(huán)境溫度:18–28 ℃;濕度:30–70%;無強(qiáng)震與強(qiáng)電磁干擾。
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備良好通風(fēng),設(shè)備應(yīng)接排氣管。
電氣要求
單相 AC220 V 電源;獨(dú)立穩(wěn)壓電源供給;接地電阻 < 1 Ω。
氣源要求
氦(或氬)氣純度 ≥ 99.999%,壓力 0.2–0.3 MPa;
氧氣純度 ≥ 99.999%,壓力 0.2 MPa;
氣體管路采用不銹鋼或聚四氟乙烯管,長度盡量短。
安裝空間
儀器應(yīng)放置在穩(wěn)固防震臺上;
保留散熱空間:背后 ≥ 30 cm,左右 ≥ 20 cm;
避免陽光直射與靠近熱源。
| 性能指標(biāo) | 典型表現(xiàn) |
|---|---|
| 線性相關(guān)性 | R2 ≥ 0.9999(多點(diǎn)校準(zhǔn)) |
| 重復(fù)性 | 標(biāo)準(zhǔn)樣 RSD ≤ 0.5 % |
| 漂移率 | 基線漂移 < ±5 μV/h |
| 峰分離度 | > 1.5(CO? 與 N?) |
| 噪聲水平 | < 5 μV |
| 分析穩(wěn)定時(shí)間 | 開機(jī)后 30 min |
| 樣品通量 | ≥ 60 樣品/天(典型模式) |
| 維護(hù)間隔 | 反應(yīng)管更換周期 2–3 個(gè)月;催化劑 6–12 個(gè)月 |
| 系統(tǒng)可用率 | ≥ 98 %(常規(guī)運(yùn)行) |
這些性能指標(biāo)確保儀器在長期連續(xù)運(yùn)行條件下仍能保持高精度和可靠性。
每日檢查:氣源壓力、流量、基線、溫度是否穩(wěn)定。
每周清理:進(jìn)樣托盤與燃燒區(qū)殘?jiān)?,檢查漏氣。
每月維護(hù):更換吸附劑、脫水劑或還原銅。
每季度校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)重新計(jì)算 K 因子或校準(zhǔn)曲線。
年度檢修:更換密封件、色譜柱、溫控傳感器并驗(yàn)證性能。
系統(tǒng)具備自動維護(hù)提示功能,軟件會根據(jù)運(yùn)行時(shí)間提醒更換耗材。
自動積分:軟件可自動識別峰并扣除空白。
定量計(jì)算:支持單點(diǎn)因子法與多點(diǎn)線性回歸。
輸出內(nèi)容:含元素含量(%、mg)、RSD、校準(zhǔn)系數(shù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
精度控制:自動比對標(biāo)準(zhǔn)樣結(jié)果,超限自動報(bào)警。
數(shù)據(jù)存儲:可長期保存原始曲線、參數(shù)與結(jié)果,便于追溯。
系統(tǒng)符合 ISO17025 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)完整性要求,支持 LIMS 系統(tǒng)接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
安全保護(hù)
過溫保護(hù):任一爐溫超限時(shí)自動斷電并報(bào)警;
氣壓保護(hù):氣源壓力過低或中斷時(shí)自動停止運(yùn)行;
電氣安全:過流、漏電自動保護(hù)。
環(huán)保設(shè)計(jì)
排氣系統(tǒng)連接過濾裝置,防止有害氣體外泄;
待機(jī)模式自動降低功耗;
支持使用氬氣替代氦氣,減少運(yùn)行成本。
FLASH 2000 CHNS 具有極強(qiáng)的通用性,可覆蓋多行業(yè)的分析需求:
食品與飼料:蛋白質(zhì)、油脂、有機(jī)碳?xì)錅y定;
環(huán)境與土壤:有機(jī)碳、總氮、硫化物分析;
化學(xué)與材料:高分子、有機(jī)化合物純度測定;
能源與石化:煤、石油、天然氣中 CHNS 含量;
醫(yī)藥與生物:藥物成分與生物樣品中元素組成;
教育與科研:高校及科研院所常規(guī)教學(xué)分析實(shí)驗(yàn)。
儀器結(jié)構(gòu)穩(wěn)健,適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境,特別適合需要高精度和高可靠性的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。
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