赛默飞(Thermo Fisher Scientific)FLASH 2000 CHNS 元素分析仪是一款高精度、多功能的有机元素分析系统,用于测定样品中的碳(C)、氢(H)、氮(N)和硫(S)含量。该仪器广泛应用于化学分析、能源材料、环境监测、食品检测、生物制品及药物研究等领域。
本培训资料旨在帮助实验室技术人员系统掌握 FLASH 2000 CHNS 的工作原理、结构组成、操作流程、方法建立、结果分析、维护管理与质量控制,以实现以下目标:
理解仪器运行机制与核心分析原理;
掌握标准化操作步骤与参数设置方法;
熟悉样品前处理及分析流程;
能独立进行校准、验证与结果判断;
具备日常维护与故障排查能力。
FLASH 2000 CHNS 基于动态燃烧法(Dynamic Flash Combustion)原理。样品在高温(约1020°C)下与氧气反应,生成二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、氮气(N₂)和二氧化硫(SO₂)等产物。
生成气体经还原、干燥与气相分离后进入热导检测器(TCD),利用各气体导热系数不同的特性,检测信号强度与元素含量建立线性关系,实现定量分析。
仪器主要由以下五大系统构成:
燃烧系统:高温燃烧管与氧气脉冲系统,用于完全氧化样品;
还原系统:还原管中充填还原铜,用于去除多余氧气并将 NOₓ 还原为 N₂;
干燥与净化系统:捕水剂、吸附剂去除水分及杂质;
气体分离系统:色谱柱分离 CO₂、N₂、H₂O、SO₂ 等组分;
检测系统:热导检测器(TCD)记录信号变化并输出定量结果。
FLASH 2000 CHNS 可用于:
有机化合物中 C、H、N、S 含量测定;
农业样品(肥料、植物组织)分析;
石油化工与煤质检测;
食品营养成分与环境污染物分析;
材料科学与药物研发。
培训内容分为七个模块:
| 模块 | 内容概要 | 目标 |
|---|---|---|
| 1 | 仪器结构与原理 | 理解系统构成与功能关系 |
| 2 | 开机与气体管理 | 掌握启动流程与气源要求 |
| 3 | 方法建立与参数设置 | 学会创建分析方法 |
| 4 | 样品制备与分析流程 | 掌握称样、进样及检测步骤 |
| 5 | 数据处理与校准 | 理解结果计算与曲线校正 |
| 6 | 日常维护与清洁 | 规范维护周期与操作 |
| 7 | 故障排查与安全管理 | 提升操作安全性与排障能力 |
室温 20–25°C,湿度 40–60%;
氦气、氧气瓶压力充足(≥10 MPa);
电源接地良好,稳压器工作正常;
检查燃烧炉与还原炉温控探头连接可靠;
清洁投样托盘,确保样品位置正确。
打开氦气与氧气减压阀,调节输出压力至 0.3–0.5 MPa;
启动仪器电源,进入待机状态;
启动电脑与 EagerSmart 软件;
执行 Leak Test(泄漏检测),确认系统气密性;
启动加热模块:
燃烧炉:1020°C;
还原炉:650°C;
分离柱温度:70°C;
预热 30–45 分钟,待系统稳定后开始分析。
在软件中打开 “New Method”,设置以下参数:
| 参数 | 推荐值 | 说明 |
|---|---|---|
| 燃烧温度 | 1020°C | 确保样品完全燃烧 |
| 还原温度 | 650°C | 保持气体转化充分 |
| 载气流量 | 120 mL/min | 稳定分离效果 |
| 氧气脉冲体积 | 1.2 mL | 保证氧化反应完全 |
| 氧气注入时间 | 1.5 s | 控制燃烧速度 |
| 检测器灵敏度 | 中档 | 防止信号饱和 |
保存方法文件以便重复使用。
使用标准物质(如乙酰苯胺)建立 C、H、N、S 校正曲线。
测定至少 4 个不同质量点(如 0.5 mg、1 mg、2 mg、3 mg),软件自动绘制线性关系:
Y=aX+bY = aX + bY=aX+b
其中 Y 为信号峰面积,X 为元素质量。要求相关系数 R² ≥ 0.999。
精确称量样品(1.5–3.0 mg);
放入高纯锡杯中,用镊子封口;
若样品含硫或氯,加入少量氧化钨助燃剂;
样品编号与软件输入序列一致。
将样品放入进样托盘;
软件设定样品序列:空白 → 标准样 → 待测样;
仪器自动投样、燃烧与检测。
样品进入燃烧区,与氧气反应生成 CO₂、H₂O、NOₓ、SO₂;
气体经还原管转化为 CO₂、H₂O、N₂、SO₂;
经干燥系统去除水分;
分离柱将混合气体按保留时间分离;
检测器记录信号并生成峰形。
每个样品分析约 8–10 分钟,系统自动完成所有操作。
EagerSmart 软件根据校正曲线自动计算元素含量:
Ci=Ai−ba×mi×100C_i = \frac{A_i - b}{a \times m_i} \times 100Ci=a×miAi−b×100
其中:
AiA_iAi:检测峰面积;
a,ba,ba,b:校正参数;
mim_imi:样品质量。
系统自动生成:
样品编号与含量表格;
峰形与积分图;
校正曲线报告;
数据可导出为 Excel、PDF 或 LIMS 格式。
| 项目 | 合格标准 |
|---|---|
| 重复性(RSD) | ≤ 0.2% |
| 校正曲线 R² | ≥ 0.999 |
| 空白漂移 | ≤ 0.05 mV |
| 标准样偏差 | ≤ ±0.3% |
分析结束后运行空白样清洗系统;
检查气瓶压力与阀门状态;
清理进样托盘;
关闭电源与气源。
更换捕水剂与吸附剂;
清洗燃烧垫与进样口;
检查气路密封。
拆洗燃烧管与还原管;
更换氧化铜、银丝、还原铜;
清洁检测器内部。
校准温度控制系统;
检查电气与气流控制器(MFC);
更新分离柱。
操作前确认炉体完全冷却;
更换材料时佩戴防护手套;
不得使用未经验证的溶剂或清洗剂。
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 信号无响应 | 气体中断或检测器未平衡 | 检查气源与基线状态 |
| 基线漂移 | 干燥剂饱和或气体含水 | 更换捕水剂、检查气源 |
| 峰形不对称 | 分离柱污染 | 反吹清洗或更换柱 |
| 样品燃烧不完全 | 氧气脉冲量不足 | 调整氧气体积或检查燃烧管 |
| 校正线性差 | 称量误差或标准样失效 | 重新称样并校准 |
| 气密性报警 | 接头松动 | 紧固或更换密封垫圈 |
气瓶安全
氧气与氦气瓶分开放置;
严禁油污接触阀门;
操作时缓慢开启阀门。
高温防护
燃烧炉温度超过 1000°C,严禁直接触摸;
冷却后方可拆卸部件。
电气安全
确保电源接地;
禁止在带电状态下维护。
样品安全
避免爆炸性或高氯样品;
使用合适的助燃剂改善燃烧稳定性。
紧急处理
若出现气体泄漏,立即关闭气源并断电;
若温控失灵,应停止加热并通知工程师。
培训结束后,应通过以下方式评估操作能力:
| 评估项目 | 内容 | 评分标准 |
|---|---|---|
| 理论知识 | 原理、结构、参数理解 | ≥ 80 分 |
| 实操能力 | 开机、分析、关机流程 | ≥ 85 分 |
| 数据分析 | 校正曲线与结果判断 | ≥ 90 分 |
| 安全意识 | 操作规范与应急能力 | 合格/不合格 |
通过考核者方可独立操作仪器。
操作日志
每次分析需填写《仪器使用记录表》,包括日期、样品批次、操作人、气源压力与维护内容。
校准记录
保存所有标准样分析结果、校正方程与验证报告。
维护记录
每次清洗、更换部件后,记录操作日期与耗材批次。
数据保存
电子数据定期备份至服务器或外部存储设备。
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