主题：【解读样本参数—LC篇】液相色谱仪器泵和进样器参数（有重奖）

②怎么才能辨别泵的好坏？
1.流量稳定性：可通过实验测定，稳定性越好，流量越准，说明泵越好；
2.脉冲大小：检查泵在工作时产生的脉冲，脉冲越小泵越好；
3.密封性：检查泵各处的密封性，密封性越好泵越好；
4.耐用性：这需要很长时间的一段运行才能看出，时间长而泵的性能变化越小，说明泵越好。

具体可参照以下方式进行：

一．流量：
1．测试内容：
（1）准确度：以5次测定平均值与标称值的绝对误差表示
（2）精密度：以5次测定的相对标准偏差表示
2．测试方法：连接一定的负载，在泵压>0.5MPa的恒压状态下，待流速稳定后，用称量瓶在流动相出口处接取一定的流动相，然后用天平称重，按温度校正后的流动相密度计算流动相体积，根据接取流动相的时间，计算流量。
流动相：高纯水
测试装置：秒表；万分之一的分析天平；精度为±0.1℃的温度计
流量 .................接取流动相的时间 .................          测定次数
0.01ml/min ...........10min ...........................                5次
1.00ml/min ...........              1min ........................                                        5次
5.0ml/min ............                1min........................                                          5次

二．压力：
1．耐压性（密封性）
以高纯水为流动相，堵死泵出口，压力保护设定为36MPa，泵停后记录泵压，10min后再次记录泵压，以泵压降低大小表示泵密封性好坏。
2．压力脉动（压力波动）
以高纯水为流动相，接色谱柱，调节流速，控制泵压恒定在10 MPa，待泵压稳定后，每分钟记录一次泵压值，共记录10次，以最大值和最小值之差表示压力脉动。

三．梯度：
1．准确度：以甲醇／水为流动相，在甲醇:水（体积比）为：10:90、50:50和
90:10时接取流动相，用空毛细管柱，GC-FID测定甲醇含量。
2．重复性：按照国家液相色谱仪计量检定规程（JJG 705-2002）进行。
3. 线性：当流动相：A为高纯水，B为含0.1%丙酮的水时，设定线性梯度：T＝0时A＝100％，B＝0％；T＝15min时，A＝0％，B＝100％（在流动相为A＝100％，B＝0％基线稳定后开始梯度）。用紫外检测器在210nm检测（保证响应信号不超过检测器的线性响应范围），记录流动相变化时紫外吸收曲线。测试两次。

四．耐用性
测试方法：在接色谱柱的条件下，调节流速，控制泵压恒定在15 MPa；流动相：水：甲醇（70：30），连续运行21天，流动相循环使用，每天用滤纸测试泵体可能有的泄漏，记录测试结果。
21天后停泵，做一次耐压测试（按照二. 1进行）

注释：
1．在测0.01ml/min流量时，接取流动相的时间较长，如水的挥发影响较大，可采用微量注射器直接接到流动相出口，用微量注射器直接测定体积。
2．在测试梯度准确度时，如发现用空毛细管柱，GC-FID测定甲醇含量的误差较大，不能满足梯度准确度时，可采用光度法与之比较。
3．厂家的泵在设计上如有特殊之处，在测试时需要采取一些特殊方法时，厂家可提出，与测试组协商解决。（

③泵的材质是什么？
阀体大多采用不锈钢，也有用金属钛的；
阀座一般采用塑料或陶瓷；
柱塞杆往往采用蓝宝石，其他材质如陶瓷，氧化锆等也有用。

2）进样器的问题
①自动进样器的结构是什么？
②自动进样器与手动进样器谁的检测误差大？
③自动进样器和手动进样器的优点和缺点分别是什么？
回答如下:
自动进样器用六通进样阀作为进样阀,它包括圆形密封垫(转子)和固定底座(定子)两部分.
定子连接到管路,样品环,进样孔以及其他外围部件,一般是用不锈钢或者陶瓷等耐磨材料制造.转子和
定子紧密结合,操作时可以转动,一般用较定子柔软的材料制成,如碳氟聚合物.自动进样器的转子是通
过电动马达带动的(有一些较老的型号使用压缩空气带动),而手动进样器则是在转子上连了一个手柄.
转子包括一些细小的刻槽用于连接到不同的定子位置.,定子和相关的连接在表示阀体的
圆圈以外,而转子的U形的连接通道被画在圆圈以内.转子处于load或fill位置,这时样品正在充入样品环,同时泵直接将流动相送入色谱柱;转子转至inject 位置,连接泵的通路和样品环连接,流动相将其中的样品冲入色谱柱. 
    完全装液法和部分装液法进样(Filled- and Partial-Loop Injection) 
    一般的六通进样阀都可以用完全装液或部分装液的方式进样.使用完全装液法(Filled-Loop)时进样体积取决于样品环的体积,图2a是这种方法的示意.例如,阀上装了20ul的样品环,样品被注入环中直到多余的样品从废液口排出,当转子转到inject位置时样品环中的样品就进入柱子.由于流体动力学的原因,分析者至少需要注入两倍于样品环体积的样品才能得到均匀的填充.如果要改变进样体积,就需要换上另 一个不同体积的样品环.即将一定精确量的样品注入样品环中.例如,100ul样品环中可以只进20ul样品,然后,转子转动,样品被流动相冲入柱中.对于大多数进样器.最好能控制进样量少于样品环体积的一半.相对于完全装液法来说,这种技术的灵活性更高,因为分析者不需要更换样品环就可以进不同体积的样品.但这种技术需要进样器的取样体积有良好的精度和准度. 
    你是否注意到样品是被"反冲"(backflush)进入柱子的 实际上样品从一个方向进入样品环,然后从相反的方向冲出样品环.反冲对于完全装液法的结果没有影响,但对部分装液法就非常重要了.考虑到有的自动进样器可能装了很大体积的样品环(比如1ml),如果分析者在1ml样品环中加入10ul样品,反冲进入柱,则样品就会以"液塞"的形式和样品环中其他物质(流动相)一起直接进入柱,这样就能得到良好的色谱结果;如果情况相反的话(图2b中泵和色谱柱互换位置),10ul的样品塞不得不流过1ml的管路, 这会造成样品带展宽,已经展宽的样品在分离过程中会进一步展宽,谱图中所有峰均会比预期的宽,等度分离时情况会更糟.因此反冲技术是很重要的进样技术. 
    手动进样器的工作方式就像图1和2中描述的,样品用进样针注入,转子用手转(或按下Inject键).
多数自动进样器设计是基于下列三种原理之一,样品被吸/推入样品环中或者进样针就是样品环的一部分.

    A. 吸入式自动进样器 (Pull-to-Fill Autosampler) 
这种自动进样器中样品是被注射器产生的吸力吸入样品环,早期这种设计因其简单可靠而非常流行,
后来随着另两种设计的出现而走向没落.图3a是其示意,此例中注射器连在废液排出口,采样针和相应
的管路连在进样口,针插入样品瓶中,接着注射器回吸直到样品完全充满样品环,转子旋转将样品进样. 这种设计非常简单,只有针沿一个轴运动(上/下),通过旋转样品盘将所需样品瓶置于针下.有一种简化 设计更加简单--将一个密封的瓶盖压入瓶里以使样品进入样品环,取消了另一端的注射器. 
    如果简单是吸入式自动进样器的优点,那么浪费样品就是其缺点.像图3a所示,样品在进入样品环
之前,首先必须充满采样针和相连的管路,就造成10-100ul的样品被浪费,这种情况的影响取决于总的样品量.由于简单的设计,多数此类自动进样器都使用可旋转的样品盘按固定序列进样,同时需要在样品瓶之间放置一个清洗瓶或加装分离的清洗装置. 
    B. 推入式自动进样器 (Push-to-Fill Autosampler) 
推入式设计的自动进样器更为常见,这种技术和手动进样极为相似.注射器移至样品瓶,吸入预定量
的样品,再移至进样口,将样品注入样品环,.这种设计需要的样品量远小于吸入式设计.注射器的吸取和排出都是在步进马达控制下完成的,可以达到很高的精密度和准确度,正常情况下完
全装液法和部分装液法的结果偏差都小于0.5%. 
    推入式自动进样器通常都在吸入式设计的基础上增加了一些功能,比如任意样品序列,更多的清洗功能,程控进样等.样品盘布局有圆形的,还有一种可以在样品瓶支架或96孔样品板上做三维运动的进样臂.这种自动进样器通常配有不同容量的样品环,最常见的是100-500ul.某些老式的自动进样器配备了5ml甚至是10ml的不可更换式样品环. 

C. 整体样品环自动进样器 (Integral-Loop Autosampler) 
    近几年整体样品环自动进样器变得流行起来,这种设计的优点在于没有样品的浪费,尤其适于样品量有限的痕量分析.整体样品环自动进样器的运转过程比较复杂,自动进样器处于清洗状态,根据设计的不同清洗液被吸入,排出样品环或二者均有,这时针被固定在高压密封圈内;图4b表示针移至样品  瓶内,样品被吸入样品环;最后针又插入高压密封圈内,转子转至进样位置(图4c).由于样品只存在于清洗过的样品环内,所以全部样品都被进样,不会造成浪费.最大进样体积则取决于样品环容量,但这种样品环很难更换.典型的整体样品环自动进样器的最大进样体积是100ul. 
    整体样品环式设计 
    a:针和样品环清洗 
    b:样品环充液 
    c:进样 
 
    这种设计的潜在缺陷就是高压密封圈易出现故障,而推入式自动进样器使用的低压密封就几乎不出问题.由于这个问题,有的厂商 
增加一个附加的阀来完成相同的工作,但是这种设计提高成本也增加 
结构的复杂性.其他如任意样品序列,可变进样体积(最大为样品环 
容量),可编程控制等功能和推入式设计相同. 
讨论吸入式设计的结构最简单,整体样品环的结构最复杂,这种复杂的设计在工作中会导致可靠性下降或故障率增高. 吸入式自动进样器没有独立的清洗单元,所以每个样品之间需要有清洗瓶来清洗针和管路,另一种方式是直接用下一个样品来清洗,但这需要大量的样品.其他两种设计都有独立的清洗液,每次进样之间可以进行多种的清洗. 
    吸入式设计的简单结构通常需要将样品置于一个标记位置的圆盘中,样品必须按进样顺序放置,而且每个样品的进样次数都是相同的.其他两种设计一般都可以按任意次序进样,进样次数可变,甚至每个样品的进样体积都是可变的.按顺序进样的程控方式最简单,但能按任意次序进样的功能在运行序列里间隔着进一个或多个样品/标准品时非常实用.整体样品环自动进样器采集的所有样品都存在于针-样品环管路内,基本没有浪费.如果分析者使用微量样品瓶,几乎所有的样品都能被吸入并进样.这个特点对于样品量有限的痕量分析非常实用.推入式自动进样器的注射器和连接管路里会残留一些样品,这些样品就被抛弃了.推入式自动进样器在进样体积方面有最大的灵活性,只要注射器的定量精确,少至1-2ul的样品都可以进样.如果有大的样品环,你可以进任意大的量.整体样品环自动进样器也可以进多至样品环容量的体积,但它的样品环较难更换,故此其进样量上限的变化相对推入式自动进样器就比较受限.高压密封圈是整体样品环自动进样器的弱点,用户必须加以注意以保证密封圈处于良好的状态.推入式自动进样器的低压密封圈很少出问题,而且很容易维护.吸入式自动进样器则没有针密封圈.整体样品环和推入式自动进样器都使用注射器来确定进样体积,因此注射器的控制必须精准以获得良
好的结果.不过现在的机械控制精度很高,正常使用时自动进样器的误差都小于0.5%.滞后体积(dwell volume)就是从流动相混合点至柱头的系统体积,滞后体积会对梯度洗脱造成影响.
过大的滞后体积会使梯度方法难以调整,而且梯度运行时间加长.滞后体积对等度分离没有影响.一般的LC系统滞后体积在0.2-5ml之间.滞后体积包括流动相混合室以及混合室和柱之间的所有管路体积,低压混合系统还包括泵的体积.滞后体积的一个重要部分就是自动进样器的样品环体积.当自动进样器处于进样状态时样品环是混合室和柱之间的一段管路,当样品环体积小于100ul时对滞后体积不会有太显著的影响,但是更换样品环就可能造成不同的影响.例如一个系统有300ul的滞后体积,其中包括50ul的样品环在内,如果换成1ml的样品环,滞后体积就变成了1250ul,这个变化会对梯度分离造成很大影响,特别是分析时间较短或者使用了窄内径柱时特别明显.所以更换样品环是要考虑到滞后体积的变化以及对结果造成的影响. 
表:三种自动进样器的特点 
特点 吸入式 (Pull-to-Fill) 推入式 (Push-to-Fill) 整体样品环 (Integral-Loop)
构造简单 √ 0 - 
易于清洗 - + + 
任意定位 - + + 
节约样品 - 0 √ 
进样体积可变 - √ + 
针密封圈故障 针密封圈故障 0 - 
注射器精度要求 无 高 高 
影响滞后体积 + 0 or - 0 
"+":有; "-":无; "0":无法确定; "√":优点 
由上表可见,推入式自动进样器其结构可靠性高,易于维护.多种清洗方式,将样品交叉污染的可能
性降到最低.样品瓶可任意定位,进样量随意可调,操控方便.性价比高,尤其适合于常规分析.其代表
型号为意大利HTA公司的HT300L型自动进样器.

液相色谱泵以精度为最主要参数，流量范围小点也不怕，精度上不去，流量变化大，则严重影响基线平稳和测定。

自动进样的优点：定量误差小，重复性好，设定程序后自动运行可节省大量人力资源（尤其对于大批量样品检测）。
自动进样缺点：价格昂贵，结构复杂，维护要求高，维修成本高。

手动进样的人为因素较多，定量误差和重复性要差一些（部分进样法）；价格相对便宜，易于维护和修理。

高效液相色谱仪中的高压恒流泵必须能可靠的运转.但是要做到长时间低维护的可靠运转,就需要对泵有足够的了解,并注意与之有关的事项.
    目前作为商品出售的高压恒流泵多为往复式柱塞泵.凸轮与连杆将电机的圆周运动转变为柱塞杆的线性运动,在有单向阀的结构中,柱塞杆将常压下储液瓶中的流动相吸至泵腔后再送出,其耐压可达41MPa.通过改变凸轮的形状和电机的转速及柱塞杆的尺寸可以将流动相的脉动降至最小.如果对泵的各个部分都有清楚的认识,将来排出操作过程中出现的故障就很简单了.
单向阀:
    泵头通常由两部分组成--单向阀和密封圈-柱塞杆.单向阀一般由阀体\塑料\或陶瓷阀座和红宝石球组成.在压力的作用下宝石球离开阀座,流动相流过单向阀;反之,在反向力的作用下,宝石球回到阀座上,此时流动相不再流过单向阀.显然宝石球与阀座之间的配合必须非常适合才能防止流动相的泄漏.为了保证单向阀不发生泄漏,一些单向阀中安装了两套宝石球和阀座,也有一些单向阀是将宝石球用一个合适的弹簧压在阀座上.在不同的应用领域,单向阀阀体的材料有所不同,例如考虑生物兼容性的系统,单向阀的阀体往往采用金属钛,而不用不锈钢.为了降低成本和减少维护费用,一些生产厂商还采用了可置换式的卡套式塑料单元件,当然其功能仍保持不变.
柱塞杆与密封圈:
    柱塞杆在泵头内做前后的往复运动,完成将流动相吸入泵头然后再输出的过程.柱塞杆的典型材料蓝宝石,不锈钢或其他材质的柱塞杆往往用于一些特殊的领域.泵头内的密封圈是防止流动相从柱塞杆的周围流走而设计的.
  在吸液过程中,由于柱塞杆的运动而在泵腔内形成负压.此时因色谱柱的,泵头外的压力显然高于泵头内,在这两种压差下出口单向阀的宝石球落回到阀座上;而对于入口单向阀,因为外界大气压大于泵腔内的压力,宝石球离开阀座,流动相顺利的进入泵腔.
  与此相反的输液过程.由于柱塞杆的运动使压力增加,入口单向阀的宝石球落回到阀座,入口单向阀处于关闭状态;当泵头内的压力继续增加,并且超过了泵头外的色谱柱的反压时,出口单向阀开启,流动相输出.

不太懂,好好学习了下

⑥流量范围是根据什么来的？越大越好？对分析物质有何影响？
流量范围是根据步电机的功率来计算。一般根据自己所需要来选择流量的范围。

原文由 fde234 发表:
⑥流量范围是根据什么来的？越大越好？对分析物质有何影响？
流量范围是根据步电机的功率来计算。一般根据自己所需要来选择流量的范围。

除了功率还和柱塞杆横切面大小，冲程速度有关。