赛默飞元素分析仪 FLASH 2000 CHNS 是一款基于改良杜马法的多元素分析系统,可同时测定碳(C)、氢(H)、氮(N)和硫(S)含量。仪器通过高温燃烧、气体分离与热导检测实现高精度定量分析。
在整个实验流程中,样品重量是影响分析精度的最基础且最关键的参数之一。样品称量直接决定燃烧效率、气体产物浓度以及检测信号强度。如果样品量过多或过少,都会导致结果偏差甚至系统故障。因此,正确确定和控制样品重量,是确保 FLASH 2000 数据准确性和可重复性的首要环节。
影响燃烧完全性
样品质量过大时,氧气量不足或反应时间有限,容易出现不完全燃烧,导致碳或氢检测值偏低。
影响检测线性范围
检测器(TCD)有一定线性范围。若样品量过大,生成气体浓度超过检测器饱和点,会导致信号削顶,定量失真。
影响分析时间与分离效果
大量样品会生成过多气体,使色谱分离柱超负荷,出现峰形拖尾、峰重叠等问题。
影响重复性与精密度
称样偏差会引入系统误差,尤其在微量样品分析中,称量精度必须达到 0.001 mg 级别。
关系到耗材寿命与系统安全
样品过重或含盐量高,会加速燃烧管和吸附剂老化,甚至造成堵塞或爆燃。
FLASH 2000 CHNS 的样品质量选择应根据样品类型、元素含量及分析模式综合确定。通常遵循以下基本原则:
保持在检测线性范围内
一般情况下,仪器的线性检测范围为 0.1–3 mg 的元素量。样品量需保证元素质量处于该范围内。
燃烧充分且不过载
燃烧产物气体体积应在反应管与色谱系统的容积承受范围内。
不同样品类型差异化控制
有机物、无机物、高碳、高盐样品等应采取不同称样策略。
确保称量重复性
同类样品的称样差异应控制在 ±0.1 mg 以内,以保证结果可比性。
| 样品类型 | 推荐重量范围 (mg) | 备注 |
|---|---|---|
| 有机固体(如苯甲酸、乙酰苯胺) | 2–3 mg | 标准物常用范围 |
| 食品与植物组织 | 1–3 mg | 含碳高,易燃烧 |
| 土壤与沉积物 | 5–10 mg | 含碳低,需较大样品 |
| 煤、石油、燃料 | 1–2 mg | 高碳高能量,需减量 |
| 无机盐类(碳酸盐、硫酸盐) | 5–10 mg | 反应温和 |
| 含氮化合物(蛋白质) | 1–2 mg | 防止氮峰饱和 |
| 高硫样品 | 0.5–1 mg | 减量以防吸附剂过载 |
| 液体样品 | 1–3 µL(约 1–2 mg) | 使用银杯密封称量 |
| 痕量分析样品 | 10–20 mg | 含量极低时增加样品量 |
分析天平
精度:0.001 mg 或更高;
环境:防震、防气流扰动;
天平底座与仪器分开放置。
称样容器
固体:锡杯(Tin Capsule);
液体或含卤样:银杯(Silver Capsule);
容量规格:常用 3×5 mm 或 5×9 mm。
辅助工具
镊子、样品勺、微量注射器;
折叠封口钳或压片器。
防静电与湿度控制
对粉末样品可使用防静电刷或离子吹风机;
环境湿度保持 40–50%,避免吸湿导致称量波动。
样品预处理
粉末样应干燥至恒重(60–80 ℃,24 小时);
液体样应充分搅拌均匀;
含油、含盐样避免粘附在容器壁上。
称样过程
打开锡杯或银杯,置于天平托盘上去皮;
使用镊子加入样品,逐步调整至目标重量;
用折叠钳将杯口封紧,确保无漏气;
再次称重,确认封装后总重;
记录样品编号、净样重、容器编号等。
封装要求
固体样品需紧密封闭,避免空气残留;
液体样应缓慢压封,防止泄漏;
不能使用破损或氧化的杯体。
托盘放置
按序编号放入自动进样盘;
避免托盘内混放不同类型样品;
高含碳样与低含碳样可交叉排列防止积热。
主要误差来源
天平零点漂移;
样品吸湿或静电吸附;
容器残留气泡;
操作环境震动。
误差控制方法
每天称量前预热天平 30 分钟;
定期校准天平,使用标准砝码;
每次称量间隔时间不超过 30 秒;
同类样品保持相同称样环境。
校正措施
使用标准物质(苯甲酸)检验称样准确性;
若样品间重量偏差 >0.2 mg,应重新称量。
如碳氢化合物、油类或石蜡等,燃烧放热大。
样品量控制在 1–2 mg;
确保封装紧密;
分析顺序安排在低碳样之后。
含 NaCl、K₂SO₄ 等样品会在燃烧中产生熔融盐,堵塞管路。
样品量减至 1–2 mg;
可与少量惰性填料(氧化铝粉)混合;
适当延长燃烧时间。
液体样容易挥发或滴漏。
使用银杯,称重后立即封口;
控制体积 1–3 µL;
若黏度高,可稀释后称量。
如环境尘埃、稀释样。
取样量 10–20 mg;
使用高灵敏度方法并校准低浓度曲线;
避免过多填料导致峰形延长。
样品量控制在 0.5–1 mg;
适当增加氧气注入量;
防止吸附剂超载。
FLASH 2000 的定量结果基于标准物建立的校准系数(K 因子)计算。若样品质量偏离标准样的取样量太多,将导致线性偏差。
校准时应遵循以下一致性原则:
标准样与待测样称样量应在同一数量级;
样品量变化不超过 20%;
若分析不同类型样品,应分别建立对应校准曲线。
短期存放
已称样品放置于干燥器内;
避免阳光直射和高温;
不超过 24 小时为宜。
长期存放
密封保存于真空干燥器或氮气环境中;
液体样建议冷藏保存。
编号与记录
每个样品标识应包含日期、编号、重量、操作人;
数据记录与仪器分析序列保持一致。
防交叉污染
镊子与托盘需定期清洗;
避免样品之间接触。
分析结果计算公式:
WE=AEAS×mSmE×100%W_E = \frac{A_E}{A_S} \times \frac{m_S}{m_E} \times 100\%WE=ASAE×mEmS×100%
其中:
WEW_EWE:样品中元素百分含量;
AEA_EAE:样品分析峰面积;
ASA_SAS:标准物峰面积;
mSm_SmS:标准物中元素质量;
mEm_EmE:样品称样质量。
由此可见,称样误差会直接按比例放大到最终结果。若称样误差为 ±0.2 mg,分析偏差可能高达 ±1%。因此,确保称样精度是保证分析结果可靠性的基础。
分步称量法:先称一部分,再逐步补加至目标重量,避免超量。
对比称量法:使用同类型空锡杯作对照,可快速修正偏差。
重复称量法:同一样品重复称三次,取平均值提高精度。
自动称样系统:可结合微量自动天平与软件控制实现批量称量。
环境平衡时间:称量前样品在室温下平衡 30 分钟,防止温差引起称重误差。
| 现象 | 可能原因 | 解决措施 |
|---|---|---|
| 峰面积波动大 | 样品量不一致 | 重新校准天平,控制称量误差 |
| 碳值偏低 | 样品燃烧不完全 | 减少样品量,增加氧流量 |
| 氮峰削顶 | 样品过重 | 降低样品量或分两次分析 |
| 基线漂移 | 样品残留气体多 | 减量称样并延长清洗时间 |
| 空白峰出现 | 杯体未封好或污染 | 更换新锡杯并清洁托盘 |
避免接触有毒样品:操作时佩戴手套与口罩。
防止锡杯粉尘吸入:使用镊子操作,不直接手触。
液体样品封装:防止挥发造成空气污染。
废弃物管理:使用后的锡杯集中收集,按金属废物分类处理。
建立统一的称样 SOP(标准操作规程);
设定样品重量容差范围(如 2.00 ± 0.05 mg);
每批样品中包含重复样与标准样;
每周记录称样误差统计,分析操作一致性;
定期审核天平维护记录。
杭州实了个验生物科技有限公司