主题：【第八届原创】检测常见重要指标

检测常见重要指标

        今天我们要说的是大家在实验过程中经常遇到的一个重要话题，检出限。一般来说检出限是某一仪器在某一特定条件下的检测下限，是评价仪器性能或分析方法的重要指标，一般用最小检出浓度或最小检出质量来表示或计算。
        检出限被认为是仪器性能和分析方法除稳定性和准确性之外的又一大重要指标，对稳定性和准确性有一定的影响，尤其是检测含量较低的样品时影响更大。
        检出限也有人叫灵敏度，实际这是不准确的，灵敏度只考虑样品信号的变化，没考虑噪声变化。检出限是信噪比的体现，越低越好（灵敏度是越高越好）。
        检出限一般分为仪器检出限和方法检出限，下面就具体介绍下液相色谱检出限。
        先来看下仪器检出限。
仪器检出限
        仪器检出限是指某一分析仪器在某一条件下能够检测到某一成分的最低质量或最低浓度。为了对不同厂家、型号、新旧等仪器这一指标的对比，测定时我们一般会选一特定条件，一般都选择国家计量中心给出的条件（我们这里说的是色谱条件）。通常把仪器的空白值（背景信号，色谱中命名为噪声）与规定样品的响应值（被测样品信号强度，即色谱峰高值）进行比较，也就是信噪比，这个比值再乘以一个系数即为检出限。国标中规定仪器检出限信噪比为2，即国标规定的样品在规定的条件下，产生2倍噪声响应值时样品的浓度或质量即为该仪器的检出限。
        所以降低仪器检出限一般有两种方法，一是降低仪器噪声，二是增加仪器信号强度。
        仪器检出限一般以二倍噪声的待测物质浓度或质量来表示，如下：

        首先从降低仪器噪声来说，降低仪器噪声方法很多种，下面我们就来一一介绍。
1.首先从零部件上着手。选择性能更好、更匹配的电气部件，系统噪声很大一部分是由仪器电气部件带来的。
2.优化电路结构，降低电气部件及线路电磁等干扰。尽量使信号干扰大的电气部件远离信号检测及传输的部件及线路；尽量做到交流与直流连线分离；尽量做到大电流与小电流连线分离；尽量使某些对温度、振动、风度等环境因素灵敏的部件或线路处于一个稳定、良好的工作状态，必要时进行缓冲、保温、屏蔽等处理。
3.增加仪器的抗干扰能力。增加或更换性能更好的电源滤波器；增加或更换性能更好的稳压器；增加或更换抗干扰的电气部件、检测部件、线路的屏蔽罩、屏蔽网、屏蔽线等；增加或更换更好的绝缘、绝热、散热等部件材料；优化通风、保温等措施；完善或增加某些电气部件的接地方式等。
4.更换性能更好的光源，保证光源能量足够稳定。
5.减少光路能量的损耗。增加或更换更好的滤光（滤光片）、分光（狭缝）等方式或部件；减少或更换光路对光吸收或干扰的部件等。
6.确保检测波长及关键部件控温准确度及稳定性。
7.色谱柱是色谱的核心部件，选择优良的色谱柱，可以大大的降低仪器的噪声，提升仪器的性能。
8.强化高压恒流泵流速的稳定性，确保对检测信号影响最小。
9.工作环境避免强光（如阳光、发光器件等）、强风（空调、室内空气对流等）、潮湿、强振动（振动环境或振动器件）、大功率用电器、强辐射、强干扰等器件或现象。
10.检测器废液管路规格要合理，尽量更细、更长（主要针对用量更大的紫外检测器）。这样相当于在检测器后面增加一个背压，可以减小通过检测池气泡或不稳定流速的影响，从而控制噪声变大。
11.检测池控温。检测池温度恒定，基线噪声和基线漂移会更小、更稳定。
12.通过某些技术手段，限制、修复、屏蔽等方式来降低系统噪声。

        在噪声不变或变化很小的情况下，增强仪器信号强度可以降低检出限。
1.更换性能更好的光源，保证光源能量足够强。
2.减少光路能量损耗。减小检测池前光路路径；优化光路遮光、滤光、分光等方式或部件；增加或更换更好的聚光部件。
3.确保检测波长的准确度及关键部件控温准确度及稳定性。
4.减小检测池的池体积，这样流过检测池的样品时间就会短，信号就会强。
5.采用更理想信号接收器、处理器、放大器等。
6.增加检测池光程，这样通过检测池的样品对光能量的吸收更大。
7.检测池设计成梯形形状，光线在进入检测池后多次反射，增加光程，增加光吸收强度。
8.检测池入射口设计成狭缝形状或梯形狭缝形状，这样入射光会更聚集，强度更强。
9.使进样阀到色谱柱，色谱柱到检测池的管理更短，内径更细，减小系统死体积（减小样品扩散）对信号的影响。
10.选择超高效液相。超高效液相分离、洗脱能力强，出峰时间短，这样色谱峰就会变窄、变高。
11.采用双通道、多通道、双波长、多波长等方式来提高仪器对样品的响应值。
12.通过某些技术手段，增加、放大等方式来增加系统的灵敏度。


方法检出限
        方法检出限不仅与仪器的噪声、灵敏度有关，同时还受实验条件和前处理的影响。
        方法检出限一般以三倍噪声的待测物质浓度或质量来表示，如下：

        通过优化或改变实验条件（色谱条件）提高方法检出限
        色谱条件包括：仪器型号及配制，色谱柱，流动相，流速，检测波长、色谱柱温度，进样量，是否采用梯度洗脱等。
1.仪器型号及配置属于仪器方面的问题，以上已介绍，这就不多费口舌了。
2.选择色谱柱。色谱柱在色谱系统中非常重要，这个大家都知道。色谱柱的规格很多，液相色谱长度一般有250mm、150mm、100mm等，内径一般有4.6mm、4.1mm、3.7mm等，填料颗粒粒径一般有10.0um、8.0um、5.0um、3.0um等，孔隙度有150Å、120Å、100Å等。
好的、理想的色谱柱应用到色谱中，具有色谱基线较平，噪声较小，出峰较快，峰形较好（包括色谱峰较尖、窄、高、对称）等优点。
3.选择流动相。流动相是影响色谱效果的又一大因数。流动相有酸、碱、盐等溶液，有机试剂及溶液（甲醇、乙醇、乙腈、四氢呋喃等），改善剂（三氟乙酸等）等。不同洗脱原理需要不同的色谱柱，当然也需要不同的流动相，流动相对出峰时间、噪声大小、峰形等有较大影响，是信噪比的又一大影响因素。选择理想的流动相检出限更低。
4.选择流速。流速大出峰时间就短，流速小出峰时间就长，但每根色谱柱所需的最佳流速是一定的，所以流速尽量以此为主。有一点需明确，出峰时间短，色谱峰就会变窄、变高，检出限就会低。
5.选择检测波长。选择理想的检测波长，尽量使样品中被测成分在某种特定条件下灵敏度最佳，其它成分灵敏度较弱。这和分光光度计选择波长略有不同，因为它得顾及到流动相的背景。
6.控制色谱柱温度。合理的控制色谱柱温度，使样品在该温度下更活跃，更容易被洗脱出来，从而缩短检测时间，使色谱峰变窄、变高，提高检测灵敏度。
7.选择合理的进样体积。理论上进样体积越大检出限就越低，但同时色谱峰会变宽，不对称性和峰形等会变差。如果单追求检出限这单一的指标，可以适当加大进样体积，但如果要兼顾其它指标那就得选择合适的进样量了。
8.通过减小进样体积，减小色谱峰宽，再增加样品浓度，增大色谱峰高来降低检出限。
9.采用理想的梯度洗脱方式。梯度洗脱不仅可以使复杂样品出峰更快，峰形更好，检出限更低，同时还能提高样品的分离度等指标。
10.如果检测池有控温功能可以通过改变其温度来提高灵敏度。温度对被测成分信号的影响如果比噪声大，可以适当升温，反之则适当降温。
        总之，通过改变或控制色谱条件来提高样品的检出限主要是通过缩短检测时间，调整进样量，使色谱峰变窄、变高；减小噪声（背景值）；增加被测成分信号强度；优化色谱峰形等优化相应的色谱条件方式来实现的。


      样品前处理方法检出限的影响也很大。
        方法检出限还取决于样品前处理环节。样品前处理得考虑样品的浓缩、稀释倍数，最后定容体积，前处理过程中样品分馏的量，前处理过程中样品提取程度或损耗的量（回收率）等对结果的影响。例如：检测某样品时，方法中规定取样100mg，经提取处理后定容为10ml分析，此时方法的检出限为1μg/g（假设值）。若改变方法使取样量增加至1g，则方法检出限为0.1μg/g。若改变方法使取样量增加至1g且经提取处理后定容为1ml，则方法检出限为0.01μg/g。另外前处理不理想，样品中残留的干扰物可能就多，基线噪声、漂移就会大；被测成分提取不完全，这样不仅分离度可能会差，检出限可能不够低，并且还可能影响检测结果的准确性。
        另外实验室的光线、温湿度、通风（尤其是空调）、电磁辐射、振动等多种因素都可能会影响到仪器的基线漂移及基线噪声，最终影响到仪器及方法的检出限。
      检出限是分析仪器及分析方法的重要指标之一，影响它的因素很多，改变或降低它的方法也很多，值得我们深思和研究。
注意事项
1.提高仪器或方法检出限要立足现有条件。
2.检出限一般都是通过已知浓度或含量，通过信噪比算出来的，而不是做一个检出限浓度的样品测出来的，不是特别准确的一个值。
3.仪器或方法的检出限都是有前提条件的，如仪器条件、色谱条件、环境条件等。
4.检出限只是实验的一个指标，虽然非常重要，但却不是唯一的，也不一定是最重要的，一般情况下不如重复性（也有人叫精密度或重现性）、分离度等指标重要。实验过程中要择优而选，不要一味的追求某一指标而忽视其它指标，以至影响实验效果和结果。
5.接近检出限浓度或质量的检测是不准确的，受噪声、不稳定因素等影响较大，一般检测限量附近的检测要求必须是准确的。
6.检测目标要明确，一般准确、可靠是第一位的。

        以上是个人对检出限的一点理解，仅供参考。希望能与大家相互讨论、广泛交流、共同进步。