在 CHNS 模式下,FLASH 2000 儀器通過高溫燃燒將樣品中碳、氫、氮、硫轉化為氣態 (例如 CO?、H?O、N?、SO?),然后通過色譜-檢測器系統分離并測定。參數設置的關鍵包括:燃燒/還原爐溫度、載氣/氧氣流量、色譜柱溫度、進樣延遲、運行時間、自動氧添加量、檢測器響應參數、時間程序等。合理參數設置是保證準確度、重復性、通量與穩定性的基礎。
以下列出常見的參數項,并給出參考值范圍及說明。建議在軟件(如 Eager Xperience 或儀器控制軟件)中逐項核對,并如需保存為方法模板。
| 參數項 | 參考值/典型范圍 | 說明 |
|---|---|---|
| 燃燒爐溫度(Left Furnace) | ~ 900-1050 ℃(如 950 ℃) | 樣品燃燒轉換關鍵,爐溫過低會導致燃燒不完全,過高可能影響耐用性。 |
| 還原爐溫度(如果有) | ~ 600-800 ℃ | 用于還原氧化產物(例如 NO? → N?、SO? → SO?)以便色譜檢測。 |
| 色譜柱/爐溫(Oven) | ~ 60-70 ℃(如 65 ℃) | 控制分離柱溫度,穩定保留時間、峰形。 |
| 載氣(Carrier)流量 | ~ 100-160 mL/min(如 140 mL/min) | 載氣流量影響氣體搬運、峰形及基線。 |
| 氧氣流量(O?) | ~ 200-300 mL/min(如 250 mL/min) | 氧劑量保證樣品完全燃燒;需根據樣品質地/含碳量調整。 |
| 參考氣/分流氣(Reference)流量 | ~ 100 mL/min | 用于穩定基線與檢測器平衡。 |
| 采樣延遲(Sampling Delay) | ~ 10-20 s(如 12 s) | 在樣品進爐后至檢測器開始計時的延遲,避免早期雜氣干擾。 |
| 分析周期/運行時間(Cycle Time/Run Time) | ~ 700-900 s(如 840 s) | 包括燃燒、還原、色譜分離、冷卻、進樣準備等完整步驟。 |
| 自動氧注入時間 | 根據樣品量與氧氣流量設定(典型 5 s 結束) | 在運行過程中注入氧氣的時間段,控制燃燒激烈程度。 |
| 進樣器升降/推進延遲 | 通常在方法中預設 5-10 s | 保證錫杯穩定落入燃燒區,避免機械震動影響基線。 |
| 檢測器(TCD)橋流/平衡時間 | 依據儀器推薦,一般數十秒 | 檢測器穩定后才能進行精確定量。 |
| 溫度程序(若有多段) | 如樣品復雜可設多段溫度 | 例如初段低溫預熱、主段高溫燃燒、冷卻段中溫等。 |
下面按照操作順序,說明如何在儀器軟件中設置上述參數、保存方法、驗證流程。
打開儀器控制軟件,選擇“新建方法”或在現有方法基礎上“另存為”。
在方法屬性中填入:方法名稱、分析元素(CHNS)、自動進樣盤位置、樣品量建議。
進入“溫度/爐體”標簽,設定燃燒爐溫度、還原爐溫度(如適用)、色譜柱箱溫度。
進入“流量/氣體”標簽,設定載氣、氧氣、參考氣流量。若儀器支持電子流量控制 (EFC),確認為開啟狀態。
進入“時間/程序”標簽,設定進樣延遲、氧注入時間、總運行時間、冷卻時間等。
進入“檢測器”標簽,設定 TCD 量程、橋路、采樣頻率、平衡時間。
在“校準/計算”標簽設定校準方式(K-factor 或多點曲線)、樣品量換算規則、報告輸出格式。
保存方法,建議命名帶日期或版本號(如 “CHNS_Method_v1_20251028”)。
在方法界面選擇“發送參數至儀器”或“Apply to instrument”。 在儀器狀態頁面核對實際值是否跟“設定值”匹配,包括爐溫、氣體流量、色譜箱溫度。若差距大于允許偏差(如 ±2 ℃、±5 mL/min),需等待系統穩定或檢修氣路。
在空白進樣前,觀察基線達到穩定狀態(無劇烈漂移、噪聲低、無跳變)。
運行空白錫杯,觀察基線、噪聲、漂移。
運行標準樣(已知含量的 CHNS 參考物質),觀察各元素峰面積或高度、保留時間、重復性(通常 RSD <1% 或按照方法要求)。
若標準值偏差超出控制限,調整方法參數:如載氣流量、氧氣劑量或校準系數。
保存驗證通過的方法版本,再進行正式樣品運行。
不同基質(如食品、土壤、石化、聚合物)會對參數設置提出不同要求,以下為優化建議。
稱取更大樣品量(但仍在安全范圍以內),以提高信號。
適當延長分析周期(運行時間)以增強分離效果。
氧氣劑量可適當減少以避免峰過載或殘余氣體影響后續樣品。
若 S 含量極低,可考慮配合 FPD 檢測器或延遲色譜分離時間。
可能需要降低樣品量,防止燃燒劇烈導致峰展寬或反應器堵塞。
氧氣劑量適當提高以保證完全燃燒。
確保樣品前處理良好(如干燥、去除水分)以防冰水或氯鹽影響基線。
可增加冷卻時間或空白插入頻率,以控制記憶效應。
建議使用自動進樣器,設置方法中樣品間隔(例如每樣間隔 30–60 s)以達到連續運行。
若夜間無人值守,可設置方法為“自動待機”模式,載氣流量降低、爐溫維持或降低,節省耗氣。
在方法中設置自動檢漏、載氣流量監控、報警機制,以保護長期穩定運行。
爐溫漂移:若發現數據逐批下降或基線慢漂移,應確認爐溫是否準確、樣品是否混合問題、催化劑是否飽和。
氣流波動:氣流波動會直接導致保留時間變化、峰形變化。建議定期校準流量計、檢查管線密封。
保留時間偏移:若保留時間整體偏移,應檢查色譜箱溫度與柱流量是否穩定。溫度調節不當常見。
氧氣劑量不當:若燃燒不完全,氮/硫值偏低;若氧量過多,可能引入背景或熱噪聲。逐步優化氧氣注入時間與流量。
樣品順序效應(記憶效應):若低濃度樣品在高濃度樣后出現偏高,應在方法中插入空白或低濃度清洗樣,并考慮延長冷卻或沖洗時間。
軟件版本與方法兼容性:確保儀器控制軟件為推薦版本,舊版本可能無法正確執行新方法參數。
保存版本控制:每次參數調整后建議增加版本號并保存,避免多個操作員混用不同版本造成數據偏差。
以下為一個典型 CHNS 分析方法參數實例(僅供參考,需結合實驗室驗證):
燃燒爐溫度:950 ℃
還原爐溫度:650 ℃
色譜箱溫度:65 ℃
載氣流量:140 mL/min
氧氣流量:250 mL/min
參考氣流量:100 mL/min
采樣延遲:12 s
氧注入時間:5 s
總運行周期:840 s
檢測器:TCD,橋流平衡時間約 30 s
樣品稱量量:固體約 5-20 mg(依據含量和基質)
校準方式:單點 K-factor(或多點線性擬合)
自動進樣器間隔:60 s
方法版本號:CHNS_Method_v1_2025-10-28
此參數示例來源于公開方法文檔中給出的表格。
當需要更改參數(如針對新基質、提高通量、調整氧劑量)時,建議按照以下流程操作:
在軟件中 “另存為” 當前方法做備份。
修改要調整的參數項(如載氣流量、氧氣流量、運行時間、樣品量等)。
運行空白與標準樣驗證新參數,觀察峰形、保留時間、重復性與偏差。
若驗證通過(重復性、準確度、基線穩定性滿足實驗室要求),更新方法名稱與版本號,并更新方法文檔記錄。
若驗證失敗,回退參數或進一步調整。記得保存各版本參數變更日志。
通知操作人員明確本次更新版本,并在軟件界面僅保留最新版本為默認方法,避免舊方法混用。
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