賽默飛(Thermo Fisher Scientific)FLASH 2000 CHNS 元素分析儀是一款高性能的有機(jī)元素分析系統(tǒng),能夠快速、準(zhǔn)確地測定樣品中的碳(C)、氫(H)、氮(N)和硫(S)元素含量。儀器采用動態(tài)燃燒法(Dynamic Flash Combustion)原理,通過高溫燃燒、氣體還原、分離及熱導(dǎo)檢測,實(shí)現(xiàn)多元素同步分析。
在使用該儀器前,建立合理、穩(wěn)定且可重復(fù)的分析方法至關(guān)重要。方法建立不僅關(guān)系到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性,也是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系和標(biāo)準(zhǔn)化操作的重要環(huán)節(jié)。本文將詳細(xì)介紹 FLASH 2000 CHNS 元素分析儀方法建立的步驟、原理依據(jù)、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置、優(yōu)化過程以及驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn),幫助操作人員掌握完整的實(shí)驗(yàn)方法開發(fā)流程。
方法建立(Method Development)是針對樣品特性、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c檢測要求,確定最佳燃燒條件、氧氣脈沖量、載氣流速、檢測器靈敏度及數(shù)據(jù)計(jì)算方式的過程。其主要目標(biāo)包括:
確保分析準(zhǔn)確性:使測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)理論值一致;
提高重復(fù)性與精密度:控制測定誤差在規(guī)定范圍內(nèi);
優(yōu)化燃燒與檢測條件:保證峰形清晰、分離完全;
提升分析效率:縮短單次分析時(shí)間、降低氣體消耗;
滿足不同樣品類型要求:適應(yīng)固體、液體或混合樣分析。
只有通過系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化與驗(yàn)證,才能確保 FLASH 2000 在不同樣品中的分析結(jié)果具有可靠的可比性與可追溯性。
FLASH 2000 CHNS 方法的核心是“動態(tài)燃燒–氣體還原–分離檢測”。方法建立的邏輯可分為五個(gè)環(huán)節(jié):
樣品燃燒條件確定:通過控制燃燒溫度與氧氣脈沖量實(shí)現(xiàn)完全氧化;
還原條件優(yōu)化:確保 NO? 轉(zhuǎn)化為 N?,防止過量氧氣干擾檢測;
氣體分離條件調(diào)整:通過分離柱溫度與載氣流量優(yōu)化峰分辨率;
檢測與積分設(shè)置:調(diào)節(jié)熱導(dǎo)檢測器靈敏度和積分時(shí)間,提高信噪比;
校準(zhǔn)與計(jì)算模型建立:采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)生成響應(yīng)曲線,實(shí)現(xiàn)定量分析。
確認(rèn)燃燒爐與還原爐溫度穩(wěn)定;
檢查氣路無泄漏,氣體純度符合要求(≥99.999%);
檢查助燃劑與吸附劑處于有效狀態(tài);
運(yùn)行空白樣,確保基線平穩(wěn)。
選用認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)樣(如乙酰苯胺、Sulfanilamide)進(jìn)行校準(zhǔn);
將樣品研磨均勻,干燥處理至恒重;
精確稱量樣品,誤差≤0.01 mg;
使用錫杯封裝,壓實(shí)無泄漏。
在 EagerSmart 軟件中建立新方法(Method Setup),按以下步驟設(shè)置關(guān)鍵參數(shù):
Combustion Temperature(燃燒溫度):一般設(shè)為 950–1050°C;對于高含碳樣可設(shè)至 1020°C,以確保完全氧化。
Oxygen Volume(氧氣體積):0.5–1.5 mL,依據(jù)樣品類型調(diào)整。
Oxygen Pulse Time(脈沖時(shí)間):1.0–2.0 s,脈沖量過小會導(dǎo)致燃燒不完全。
Combustion Delay(燃燒延時(shí)):約 10–15 s,保證樣品充分氧化。
Reduction Temperature(還原溫度):保持 650°C 左右;
Reduction Tube Material(還原材料):高純銅屑,需定期更換;
Copper Regeneration(再生模式):每50次分析后執(zhí)行一次再生程序。
GC Column Temperature(分離柱溫度):50–80°C,根據(jù)氣體成分調(diào)整;
Carrier Gas Flow(載氣流量):120 ± 5 mL/min;
Detector Range(檢測靈敏度):根據(jù)信號強(qiáng)度選擇 Low/Medium/High;
Integration Time(積分時(shí)間):自動或手動設(shè)定,保證峰面積完整。
Calibration Type(校準(zhǔn)類型):單點(diǎn)或多點(diǎn)校準(zhǔn);
Regression Model(回歸模型):線性擬合(R2 ≥ 0.999);
Blank Correction(空白扣除):啟用自動空白校正。
校準(zhǔn)是方法建立的核心環(huán)節(jié)。
選用化學(xué)組成明確、純度高的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如乙酰苯胺)。稱取 1–3 mg 樣品,運(yùn)行 3–5 次以確認(rèn)結(jié)果穩(wěn)定。
軟件自動根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)峰面積(A)與理論含量(C)建立線性關(guān)系:
C=aA+bC = aA + bC=aA+b
其中,a 為靈敏度系數(shù),b 為截距。系統(tǒng)計(jì)算相關(guān)系數(shù) R2,若小于 0.999,應(yīng)重新分析。
為提高線性范圍精度,可使用不同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣(1 mg、2 mg、3 mg)建立多點(diǎn)曲線。軟件自動生成響應(yīng)方程,并保存至方法文件。
運(yùn)行空白錫杯,確保無明顯信號峰;若出現(xiàn)假峰,需檢查燃燒墊與氣路潔凈度。
重復(fù)測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 6 次,計(jì)算 RSD:
RSD(C、H、N) ≤ 0.2%;
RSD(S) ≤ 0.3%。
若超出標(biāo)準(zhǔn),說明系統(tǒng)穩(wěn)定性不足,應(yīng)檢查氣體流量與溫控系統(tǒng)。
采用低濃度樣品測試信噪比,計(jì)算檢出限(LOD)與定量限(LOQ):
LOD:信噪比≥3;
LOQ:信噪比≥10。
確認(rèn)曲線線性范圍覆蓋預(yù)期樣品濃度區(qū)間。
在初步建立后,可根據(jù)結(jié)果表現(xiàn)對以下方面進(jìn)行優(yōu)化:
若峰形拖尾或含量偏低,可適當(dāng)提高燃燒溫度或延長氧氣脈沖時(shí)間。
若氣體重疊,應(yīng)降低載氣流速或提高柱溫。
若基線不穩(wěn),檢查捕水劑或檢測池清潔度,必要時(shí)更換吸附劑。
高碳樣品:增加助燃劑用量;
高硫樣品:延長燃燒時(shí)間;
含氯樣品:在燃燒管前段添加銀絲以吸附氯化物。
方法建立完成后需進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證,以確保該方法適用于目標(biāo)樣品。驗(yàn)證內(nèi)容包括準(zhǔn)確度、精密度、線性度、回收率與耐用性。
使用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣或加標(biāo)樣測定,計(jì)算偏差率:
Bias(%)=測定值?理論值理論值×100Bias(\%) = \frac{測定值 - 理論值}{理論值} \times 100Bias(%)=理論值測定值?理論值×100
偏差控制在 ±0.3% 范圍內(nèi)為合格。
對同一樣品重復(fù)測定 6 次,計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。C、H、N ≤0.2%,S ≤0.3% 即表示系統(tǒng)精度穩(wěn)定。
繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算相關(guān)系數(shù) R2,應(yīng)≥0.999。
對樣品進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn):
回收率(%)=測得量?原始量加標(biāo)量×100回收率(\%) = \frac{測得量 - 原始量}{加標(biāo)量} \times 100回收率(%)=加標(biāo)量測得量?原始量×100
要求回收率 95–105%。
在連續(xù)分析 100 次后重新測定標(biāo)準(zhǔn)樣,結(jié)果偏差不超過 ±0.5%,表示方法穩(wěn)定可靠。
每日開機(jī)后運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)樣確認(rèn)系統(tǒng)性能;
若偏差 > ±0.3%,需重新校準(zhǔn)。
每批樣品分析前運(yùn)行空白;
監(jiān)控基線漂移幅度 ≤0.1 mV。
常規(guī)樣品:每周一次校準(zhǔn);
特殊樣品(含高硫或高鹽):每批次校準(zhǔn)。
每周更換吸附劑與捕水劑;
每月清潔燃燒管與檢測器;
每半年更換燃燒墊與還原銅。
以乙酰苯胺標(biāo)準(zhǔn)樣(理論值:C 71.09%、H 6.71%、N 10.36%)為例。
燃燒溫度:1020°C;
還原溫度:650°C;
氧氣脈沖:1.2 mL;
載氣流量:120 mL/min;
分離柱溫度:60°C;
檢測靈敏度:中檔。
使用 1、2、3 mg 標(biāo)準(zhǔn)樣建立多點(diǎn)線性曲線,R2=0.9996。
同一樣品測定 6 次:
| 次數(shù) | C(%) | H(%) | N(%) |
|---|---|---|---|
| 1 | 71.08 | 6.70 | 10.37 |
| 2 | 71.09 | 6.72 | 10.35 |
| 3 | 71.07 | 6.73 | 10.36 |
| 4 | 71.11 | 6.71 | 10.35 |
| 5 | 71.08 | 6.70 | 10.37 |
| 6 | 71.09 | 6.71 | 10.36 |
RSD:C=0.02%,H=0.02%,N=0.03%。方法穩(wěn)定性優(yōu)異。
| 問題現(xiàn)象 | 可能原因 | 解決措施 |
|---|---|---|
| 峰形拖尾 | 氣體流量過低、分離柱污染 | 調(diào)整流量、更換吸附劑 |
| 含量偏低 | 燃燒不完全或氧氣不足 | 提高溫度或增加氧氣脈沖 |
| 信號漂移 | 捕水劑飽和或TCD受潮 | 更換吸附劑、烘干檢測池 |
| 結(jié)果不穩(wěn)定 | 樣品封裝不緊密 | 檢查錫杯封裝質(zhì)量 |
| 校準(zhǔn)線性差 | 標(biāo)準(zhǔn)樣質(zhì)量誤差大 | 重新稱量并建立新曲線 |
建立完成后,應(yīng)將方法文件命名并保存至軟件數(shù)據(jù)庫中。文件內(nèi)容包括:
方法名稱與版本;
儀器編號與操作員;
所有溫度、流量與檢測參數(shù);
校準(zhǔn)曲線方程與R2值;
驗(yàn)證結(jié)果與備注。
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)定期備份方法文件,以防數(shù)據(jù)丟失。
杭州實(shí)了個(gè)驗(yàn)生物科技有限公司