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一、前言

赛默飞（Thermo Fisher Scientific）FLASH 2000 CHNS 元素分析仪是一款高性能的有机元素分析系统，能够快速、准确地测定样品中的碳（C）、氢（H）、氮（N）和硫（S）元素含量。仪器采用动态燃烧法（Dynamic Flash Combustion）原理，通过高温燃烧、气体还原、分离及热导检测，实现多元素同步分析。

在使用该仪器前，建立合理、稳定且可重复的分析方法至关重要。方法建立不仅关系到分析结果的准确性与重复性，也是实验室质量体系和标准化操作的重要环节。本文将详细介绍 FLASH 2000 CHNS 元素分析仪方法建立的步骤、原理依据、关键参数设置、优化过程以及验证标准，帮助操作人员掌握完整的实验方法开发流程。

二、方法建立的意义

方法建立（Method Development）是针对样品特性、实验目的与检测要求，确定最佳燃烧条件、氧气脉冲量、载气流速、检测器灵敏度及数据计算方式的过程。其主要目标包括：

1. 确保分析准确性：使测定结果与标准物质理论值一致；

2. 提高重复性与精密度：控制测定误差在规定范围内；

3. 优化燃烧与检测条件：保证峰形清晰、分离完全；

4. 提升分析效率：缩短单次分析时间、降低气体消耗；

5. 满足不同样品类型要求：适应固体、液体或混合样分析。

只有通过系统的参数优化与验证，才能确保 FLASH 2000 在不同样品中的分析结果具有可靠的可比性与可追溯性。

三、方法建立的基本原理

FLASH 2000 CHNS 方法的核心是“动态燃烧–气体还原–分离检测”。方法建立的逻辑可分为五个环节：

1. 样品燃烧条件确定：通过控制燃烧温度与氧气脉冲量实现完全氧化；

2. 还原条件优化：确保 NOₓ 转化为 N₂，防止过量氧气干扰检测；

3. 气体分离条件调整：通过分离柱温度与载气流量优化峰分辨率；

4. 检测与积分设置：调节热导检测器灵敏度和积分时间，提高信噪比；

5. 校准与计算模型建立：采用标准物质生成响应曲线，实现定量分析。

四、方法建立的步骤

1. 前期准备

（1）仪器状态检查

• 确认燃烧炉与还原炉温度稳定；

• 检查气路无泄漏，气体纯度符合要求（≥99.999%）；

• 检查助燃剂与吸附剂处于有效状态；

• 运行空白样，确保基线平稳。

（2）样品与标准物质准备

• 选用认证标准样（如乙酰苯胺、Sulfanilamide）进行校准；

• 将样品研磨均匀，干燥处理至恒重；

• 精确称量样品，误差≤0.01 mg；

• 使用锡杯封装，压实无泄漏。

2. 方法参数设置

在 EagerSmart 软件中建立新方法（Method Setup），按以下步骤设置关键参数：

（1）燃烧系统参数

• Combustion Temperature（燃烧温度）：一般设为 950–1050°C；对于高含碳样可设至 1020°C，以确保完全氧化。

• Oxygen Volume（氧气体积）：0.5–1.5 mL，依据样品类型调整。

• Oxygen Pulse Time（脉冲时间）：1.0–2.0 s，脉冲量过小会导致燃烧不完全。

• Combustion Delay（燃烧延时）：约 10–15 s，保证样品充分氧化。

（2）还原系统参数

• Reduction Temperature（还原温度）：保持 650°C 左右；

• Reduction Tube Material（还原材料）：高纯铜屑，需定期更换；

• Copper Regeneration（再生模式）：每50次分析后执行一次再生程序。

（3）分离与检测系统

• GC Column Temperature（分离柱温度）：50–80°C，根据气体成分调整；

• Carrier Gas Flow（载气流量）：120 ± 5 mL/min；

• Detector Range（检测灵敏度）：根据信号强度选择 Low/Medium/High；

• Integration Time（积分时间）：自动或手动设定，保证峰面积完整。

（4）计算与校准参数

• Calibration Type（校准类型）：单点或多点校准；

• Regression Model（回归模型）：线性拟合（R² ≥ 0.999）；

• Blank Correction（空白扣除）：启用自动空白校正。

3. 校准曲线建立

校准是方法建立的核心环节。

（1）标准物质分析

选用化学组成明确、纯度高的标准物质（如乙酰苯胺）。称取 1–3 mg 样品，运行 3–5 次以确认结果稳定。

（2）曲线拟合

软件自动根据标准物质峰面积（A）与理论含量（C）建立线性关系：

$$C=aA+b$$

其中，a 为灵敏度系数，b 为截距。系统计算相关系数 R²，若小于 0.999，应重新分析。

（3）多点校准

为提高线性范围精度，可使用不同质量标准样（1 mg、2 mg、3 mg）建立多点曲线。软件自动生成响应方程，并保存至方法文件。

4. 系统验证与调试

（1）空白测试

运行空白锡杯，确保无明显信号峰；若出现假峰，需检查燃烧垫与气路洁净度。

（2）重复性测试

重复测定标准物质 6 次，计算 RSD：

• RSD(C、H、N) ≤ 0.2%；

• RSD(S) ≤ 0.3%。

若超出标准，说明系统稳定性不足，应检查气体流量与温控系统。

（3）检测限与线性范围验证

采用低浓度样品测试信噪比，计算检出限（LOD）与定量限（LOQ）：

• LOD：信噪比≥3；

• LOQ：信噪比≥10。

确认曲线线性范围覆盖预期样品浓度区间。

5. 方法优化

在初步建立后，可根据结果表现对以下方面进行优化：

（1）燃烧效率

若峰形拖尾或含量偏低，可适当提高燃烧温度或延长氧气脉冲时间。

（2）峰形分离

若气体重叠，应降低载气流速或提高柱温。

（3）信号噪声

若基线不稳，检查捕水剂或检测池清洁度，必要时更换吸附剂。

（4）样品类型适配

• 高碳样品：增加助燃剂用量；

• 高硫样品：延长燃烧时间；

• 含氯样品：在燃烧管前段添加银丝以吸附氯化物。

五、方法验证

方法建立完成后需进行系统验证，以确保该方法适用于目标样品。验证内容包括准确度、精密度、线性度、回收率与耐用性。

1. 准确度验证

使用已知含量的标准样或加标样测定，计算偏差率：

Bias(%)=测定值−理论值理论值×100Bias(\%) = \frac{测定值 - 理论值}{理论值} \times 100Bias(%)=理论值测定值−理论值×100

偏差控制在 ±0.3% 范围内为合格。

2. 精密度验证

对同一样品重复测定 6 次，计算相对标准偏差（RSD）。C、H、N ≤0.2%，S ≤0.3% 即表示系统精度稳定。

3. 线性验证

绘制标准曲线，计算相关系数 R²，应≥0.999。

4. 回收率验证

对样品进行加标实验：

回收率(%)=测得量−原始量加标量×100回收率(\%) = \frac{测得量 - 原始量}{加标量} \times 100回收率(%)=加标量测得量−原始量×100

要求回收率 95–105%。

5. 耐用性验证

在连续分析 100 次后重新测定标准样，结果偏差不超过 ±0.5%，表示方法稳定可靠。

六、质量控制与维护要求

1. 日常验证

• 每日开机后运行标准样确认系统性能；

• 若偏差 > ±0.3%，需重新校准。

2. 空白与漂移监控

• 每批样品分析前运行空白；

• 监控基线漂移幅度 ≤0.1 mV。

3. 校准频率

• 常规样品：每周一次校准；

• 特殊样品（含高硫或高盐）：每批次校准。

4. 仪器维护

• 每周更换吸附剂与捕水剂；

• 每月清洁燃烧管与检测器；

• 每半年更换燃烧垫与还原铜。

七、方法建立的实例说明

以乙酰苯胺标准样（理论值：C 71.09%、H 6.71%、N 10.36%）为例。

1. 参数设置

• 燃烧温度：1020°C；

• 还原温度：650°C；

• 氧气脉冲：1.2 mL；

• 载气流量：120 mL/min；

• 分离柱温度：60°C；

• 检测灵敏度：中档。

2. 校准曲线

使用 1、2、3 mg 标准样建立多点线性曲线，R²=0.9996。

3. 重复性验证

同一样品测定 6 次：

RSD：C=0.02%，H=0.02%，N=0.03%。方法稳定性优异。

八、方法建立中的常见问题与解决

九、方法文件与保存

建立完成后，应将方法文件命名并保存至软件数据库中。文件内容包括：

1. 方法名称与版本；

2. 仪器编号与操作员；

3. 所有温度、流量与检测参数；

4. 校准曲线方程与R²值；

5. 验证结果与备注。

实验室应定期备份方法文件，以防数据丢失。