赛默飞元素分析仪FLASH 2000 CHNS技术参数

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一、仪器概述

FLASH 2000 CHNS 元素分析仪是 Thermo Scientific（赛默飞世尔科技）推出的多元素自动分析仪，用于精确定量测定样品中的碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）含量。仪器采用改良杜马法，通过高温燃烧、气体分离及热导检测实现多元素同时分析。

其设计理念是精准、快速、可靠、易维护。整机采用模块化架构，可根据实验需求灵活配置 CHN、CHNS、CHN/O、N/Protein 等模式。系统适配自动进样器与智能控制软件，实现无人值守操作。

FLASH 2000 被广泛应用于食品与饲料分析、土壤与环境研究、石化产品检测、材料科学与有机合成验证等领域，是实验室开展元素定量分析的核心仪器之一。

二、技术原理概述

仪器以高温燃烧法为核心原理。样品在富氧环境下燃烧生成 CO₂、H₂O、NOₓ 和 SO₂ 等气体，经催化还原与净化系统处理后，气体被载气（氦或氩）带入气相色谱分离柱，并依次通过热导检测器（TCD）检测。TCD 信号强度与气体浓度成正比，通过标准物建立校准曲线实现定量计算。

燃烧—还原—检测全过程均由软件自动控制，确保结果的稳定性与重复性。

主要反应式如下：

C + O₂ → CO₂
H₂ + ½O₂ → H₂O
N → NOₓ → N₂（经还原）
S + O₂ → SO₂

仪器以气体分离和精密温控为技术核心，确保在短时间内完成高精度分析。

三、主要技术参数

以下为 FLASH 2000 CHNS 元素分析仪的典型技术参数（参数可随型号配置略有调整）。

项目	技术指标与说明
分析元素	碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）
分析原理	改良杜马法：高温燃烧-还原-气相色谱分离-热导检测
分析范围	从 ppm 级到 100 %（取决于样品类型）
检测下限	C、H、N：0.01 mg；S：0.02 mg
分析时间	约 8–15 分钟/样品
样品量	固体 2–10 mg，液体 1–5 mg
重复性（RSD）	≤ 1 %（标准样）
准确度	偏差 ≤ 0.2 %（标准物验证）
燃烧温度	900–1050 ℃ 可调
还原温度	600–800 ℃ 可调
色谱柱温度	60–80 ℃ 恒温控制
检测器类型	热导检测器（TCD）
TCD 灵敏度	ppm 级，线性范围宽
载气类型	高纯氦或氩（可切换）
氧气纯度要求	≥ 99.999 %
气体流量	载气约 100–160 mL/min；氧气约 200–300 mL/min
系统气密性	泄漏率 ≤ 1 mL/min
进样方式	自动进样（可装载 30–120 个样）或手动进样
运行模式	单通道 CHN、CHNS 模式或多炉配置（可选 O 模块）
结果输出	自动计算、报告生成（PDF、Excel、CSV）
数据处理	支持 K 因子法、单点或多点校准曲线
控制系统	全自动电子流量控制（EFC），温度与气路数字调节
供电要求	AC 220 V ±10%，50/60 Hz
功率消耗	约 2.5 kW（最大）
尺寸与重量	约 80 cm × 60 cm × 70 cm；重量约 80 kg
工作环境	温度 18–28 ℃；湿度 < 70 %；通风良好
接口	USB、以太网、串口（兼容 LIMS）
认证标准	符合 ISO、AOAC、ASTM 等国际标准方法要求

四、系统组成及性能说明

（1）燃烧系统

燃烧炉采用立式高温石英炉结构，内置电阻加热体与惰性陶瓷支撑材料，温度可精确控制在 950 ±2 ℃。样品在富氧环境下瞬间燃烧，生成的气体在炉内完全混合，确保碳氢硫元素充分转化。

性能特征：

高温均匀性佳，无热点与冷区；
自动氧气脉冲注入控制；
可分析高碳、高油、高盐样品；
炉体寿命长，维护周期延长。

（2）还原系统

燃烧后的气体通过还原铜层，去除多余氧气并将 NOₓ 还原为 N₂。系统含可拆卸反应管与催化填料，易于清洁与更换。

性能特征：

反应效率高；
铜层寿命长，可多次再生；
自动恒温控制；
防止交叉污染。

（3）气体净化与吸附系统

设置多层净化单元，依次去除水分、CO₂、SO₂ 等干扰气体，确保检测前气体纯净。吸附剂包括脱水剂（硅胶、五氧化二磷）、碱性吸附剂（NaOH、石灰石）等。

性能特征：

吸附效率高；
色谱背景稳定；
更换便捷，维护时间短。

（4）气相色谱系统

燃烧产物混合气体经色谱柱分离后依次进入检测器。系统配有独立恒温箱，控温精度高于 ±0.1 ℃，保证气体峰的重现性与分辨率。

性能特征：

分离度高，无峰重叠；
保留时间稳定；
柱体耐压抗老化；
适应多种气体组分分离。

（5）热导检测器（TCD）

TCD 是仪器的检测核心，用于测量分离后的气体浓度。其原理基于气体热导率差异产生电阻变化，从而转换为电信号。

技术优势：

检测线性范围宽（ppm–100%）；
零点稳定性好；
响应时间快；
桥电流自动平衡，漂移小。

（6）自动进样系统

自动进样器采用机械臂推送结构，可连续装载多个样品，实现无人值守批量运行。

性能特征：

固体与液体样品通用；
样品定位准确；
进样间隔可自由设定；
托盘容量可扩展。

（7）电子流量控制系统（EFC）

EFC 通过电子质量流量计实时调节载气与氧气流量，确保每次分析的气体比例稳定一致。

性能特征：

精度高于 ±1%；
稳定性优于传统机械阀；
自动补偿压力变化；
可存储多组流量方案。

（8）软件与数据系统

控制软件具备自动化分析、校准、统计与报告功能。用户可自定义分析序列与报告模板，支持多用户权限管理。

功能特征：

实时监控温度、压力、流量；
自动计算结果与统计指标；
内置方法模板与日志系统；
可导出多种数据格式（PDF、Excel、LIMS）。

五、性能特点分析

快速分析能力：燃烧与检测过程优化，使单样分析时间大幅缩短，适合高通量实验室。
高灵敏度检测：检测下限低，可同时适用于痕量与常量样品。
重复性与稳定性优异：温控与流量控制精度高，确保长期一致性。
宽适用性：适合各种有机、无机、天然或合成样品。
自动化与智能化：软件支持自动进样、校准、数据输出与自检。
低维护设计：关键部件模块化，易更换，耗材寿命长。
节能环保：可切换氦、氩载气；待机自动降温降流量，降低运行成本。
多模式兼容：支持 CHNS 与 CHN/O 组合，一机多用。
安全可靠：具备温度过升保护、气压报警与自动停机功能。
操作简便：人机界面友好，图形化显示流程与实时曲线。

六、工作环境与安装条件

实验室要求

环境温度：18–28 ℃；湿度：30–70%；无强震与强电磁干扰。
实验室应具备良好通风，设备应接排气管。

电气要求

单相 AC220 V 电源；独立稳压电源供给；接地电阻 < 1 Ω。

气源要求

氦（或氩）气纯度 ≥ 99.999%，压力 0.2–0.3 MPa；
氧气纯度 ≥ 99.999%，压力 0.2 MPa；
气体管路采用不锈钢或聚四氟乙烯管，长度尽量短。

安装空间

仪器应放置在稳固防震台上；
保留散热空间：背后 ≥ 30 cm，左右 ≥ 20 cm；
避免阳光直射与靠近热源。

七、运行性能指标

性能指标	典型表现
线性相关性	R² ≥ 0.9999（多点校准）
重复性	标准样 RSD ≤ 0.5 %
漂移率	基线漂移 < ±5 μV/h
峰分离度	> 1.5（CO₂ 与 N₂）
噪声水平	< 5 μV
分析稳定时间	开机后 30 min
样品通量	≥ 60 样品/天（典型模式）
维护间隔	反应管更换周期 2–3 个月；催化剂 6–12 个月
系统可用率	≥ 98 %（常规运行）