相色譜種類很多,性能也各有差別。主要包括兩個系統。即氣路系統和電路系統。
氣路系統主要有壓力表、凈化器、穩壓閥、穩流閥、轉子流量計、六通進樣閥、進樣器、色譜柱、檢測器等;電子系統包括各用電部件的穩壓電源、溫控裝置、放大線路、自動進樣和收集裝置、數據處理機和記錄儀等電子器件。
要分析和判斷色譜儀的故障所在,就必須要熟悉氣相色譜的流程和氣、電路這兩大系統,特別是構成這兩個系統部件的結構、功能。色譜儀的故障是多種多樣的,而且某壹故障產生的原因也是多方面的,必須采用部分檢查的方法,即排除法,才可能縮小故障的範圍。對於氣路系統出的故障,不外乎是各種氣體(特別是載氣)有漏氣的現象、氣體不好、氣體穩壓穩流不好等等。
例如:基線若始終向下漂移,即“電平”值逐漸變小至負數,這極有可能是載氣泄漏,那麽就要查找各個接頭部件是否有漏的現象,若不漏而基線仍漂移,則可能是電路系統的故障。色譜氣路上的故障,分析工作者可以找出並排除,但要排除電路上的故障則並非易事,就需要分析工作者有壹定的電子線路方面的知識,並且要弄清楚主機接線圖和各系統的電原理圖(尤其是接線圖)。在這些圖上清楚的畫出了控制單元和被控對象間的關系,具體的標明了各接插件引線的編號和去向,按圖去檢查電路、找尋故障是非常方便的。
色譜電路系統的故障,壹般是溫度控制系統的故障和檢測放大系統的故障,當然不排除供給各系統的電源的故障。溫控系統(包括柱溫、檢測器溫控、進樣器溫控)的主回路由可控矽和加熱絲所組成,可控矽導通角的變化,使加熱功率變化,而使溫度變化(恒定或不恒定)。而控制可控矽導通角變化的是輔回路(或稱控溫電路),包括鉑電阻(熱敏元件)和線性集成電路等等。
由上所述可知,若是溫控系統的毛病,則應首先要檢查可控矽是否壞,加熱絲是否壞(斷或短路),鉑電阻是否壞(斷或短路)或是否接觸不良。其次檢查輔回路的其它電子部件。。放大系統常見故障是離子訊號線受潮或斷開、高阻開關(即靈敏度選擇)受潮、集成運算放大器(如:AD515JH、OP07等)性能變差或壞等等。
色譜故障的排除既要做到局部又要考慮到整體,有“果”必有“因”,弄清線路的走向,逐步排除產生“果”(故障)的“因”,把故障範圍縮小。
例如:若出現基線不停的抖動或基線噪音很大時,可先將放大器的訊號輸入線斷開,觀察基線情況,如果恢復正常,則說明故障不在放大器和處理機(或記錄儀),而在氣路部分或溫度控制單元;反之,則說明故障發生在放大器、記錄儀(或處理機)等單元上。這種部分排除的檢查故障方法,在實際中是非常有用的。
FID(氫焔檢測器)的靈敏度高、死體積小、響應快、線性範圍廣,能有效地與毛細柱聯用,成為目前對有機物微量分析應用最廣的檢測器。FID檢測 系統主要由檢測器、檢測電路(放大器)和氣路三大部分組成,當發生故障或分析譜圖不正常時,應首先判斷區分問題是出在哪壹部分。
FID系統常見不正常情況有:
1、不能點火---問題主要出在氣路或檢測器;
2、基流很大---問題主要出在氣路或檢測器;
3、噪音很大---氣路、檢測器和電路出問題都有可能;
4、靈敏度明顯降低---氣路、檢測器和電路不正常都有可能;
5、不出峰---氣路、檢測器、電路不正常都有可能;
6、色譜峰形不正常---進樣器、氣路、檢測器為主要檢查對象;
7、基線漂移嚴重---氣路、檢測器都有可能;
8、有時有訊號,有時無訊號---問題主要出在電路上。
壹、檢查氣路:
檢查 H2(氫氣)、N2(氮氣)、AIR(空氣)流量是否正常,空氣流量太小和噴嘴嚴重漏氣就會引起較大的爆鳴聲而不能點火;氫氣太小,氮氣太大會使點火困難和容易熄火; 噴嘴漏氣,色譜柱漏氣不僅會使點火困難,也會導致靈敏度降低,甚至不出峰;氫氣與氮氣流量比將明顯影響靈敏度;很大氫氣流量太大也會造成噪音變大;氣路系統不幹凈,包括進樣器汙染,檢測器汙染或色譜柱沒有充分老化都會引起基流、噪音較大和基線漂移。
在點火時請註意基流大小:在點火前,放大器基線位置盡可能調在記錄儀零位及附近, 在不旋動調零電位器的條件下, 點火後, 記錄筆偏離零位的距離可指示基流大小,可改變記錄儀量程或放大器衰減倍數來確定,壹般來說,點火後H2氣調回正常工作值時,基流偏離小於1mV,說明系統十分幹凈,基流小於10mV,壹般還能使用,若基流大於幾十mV,就說明系統汙染比較嚴重, 這時噪音、漂移都很大,儀器穩定時間也較長。檢查是哪部分受到汙染的簡單方法,就是分別單獨將某壹部分的工作溫度升高, 若基流明顯變大, 該部分就汙染嚴重。氣路(包括進樣器)中的堵塞和漏氣,往往會引出峰不正常;進樣器中襯管沒有壓平也會破壞正常峰形。
二、檢查檢測器:
檢查噴嘴是否漏氣,這將影響點火、靈敏度、峰形和基線漂移;檢查極化極與噴嘴的象對位置是否正確: 噴嘴口高於極化極圈平面,靈敏度明顯下降,這往往是裝色譜柱管時柱管將石英噴嘴頂上去所致,象反噴嘴口低於極化極圈平面或極化極與噴嘴象碰,噪音會增大;檢查收集極絕緣是否良好,若收集極絕緣不良,則噪音會很大,基線不穩定,漂移嚴重;收集極離子流訊號線接觸不良或斷線就會造成不出峰;檢測器是否汙染,可用升溫看基流變化大小來確定。清除汙染的辦法就是拆洗零部件和進行高溫老化。
三、檢查電路:
儀器在不點火並拔去收集極插頭時走基線就可判斷和檢查放大器是否正常,光是走放大器基線, 壹般正常情況應該是噪音小於5uv,漂移應小於10uv/0.5u。
有條件的話,可給放大器輸入壹個微電流,即用壹節電池串聯壹個109Ω高阻接到放大器輸入端(收集極離子線插頭端), 電池另壹端接地,放大器增益於109Ω檔,輸出應有100mv左右,若放大器增益於108Ω檔,輸出應有10 mv左右,這就說明放大器工作正常,在沒有高阻的情況下,用於指輕觸放大器輸入端,端出應出現壹個很大的信號,這是最簡單粗略地判斷放大器是否正常的方法,如果上述檢查不正常,則要對電路進壹步檢查,高阻切換繼電器和AD549集成運算放大器接線的假焊虛焊常常會引起放大器失常,可用小烙鐵在各點焊處逐壹燙焊來加以判斷檢查;放大器屏蔽鐵盒內電路(主要是高阻)受到潮氣將嚴重導致噪音增加;收集極離子訊號線芯線較細容易碰斷,往往造成訊號不通和不出峰;極化極對地電壓(極化電壓)壹般在220V-230V(有些產品設計為250V-300V)給出極化電壓的高壓穩壓管損壞就會FID極化電壓不正常,從而導致不出峰或色譜峰畸形,使用萬用表測量極化極對地的直流電壓就可檢查出極化電壓是否正常。
噪音的產生有時也會來自給出極化電壓的高壓穩壓二極管,判斷方法是去掉220-230V極化點壓,看噪音是否消除或減小,除了更換高壓穩壓二極管外,在極化電壓230V上串接壹個300KΩ電阻,極化極對地再接壹個0.33uf/400V電容,也可有效地濾掉來自高壓穩壓二極管的噪音。如果放大器有輸出,但調零不起作用,則毛病肯定出在調零電位器或相應的連接線上。
改善酸峰形的四種途徑
色譜工作者時常對堿性化合物拖尾(峰形差)的現象比較熟悉。這種現象通常是由於堿性化合物中的堿性氮原子與固定相中酸性矽醇基的相互作用而至。分析者通常使用加入三乙胺的辦法來減少拖尾現象的發生。酸性物質峰形差的現象不多見,但同樣給分析結果造成不良影響。下文以布洛芬(對異丁基苯異丙酸)的分析為例,介紹幾種改善峰形的方法。
1. 增加流動相中鹽的濃度。 分析布洛芬的壹種方法是使用60∶40(v/v)的乙腈-5mM磷酸二氫鈉。圖1(a)中是使用此流 動相所得色譜圖,拖尾因子高達(Tf)3.9。高鹽濃度(如,25-50mm)磷酸鹽可改善酸性物 質的峰形,原因是高鹽可抑制溶質與矽膠的離子化以及二者之間的第二相互作用。本例中,分析者應註意分析方法本身及所分析溶質。布洛芬的酸性官能團-羧基(見圖1a)的 pka4.4。5mM磷酸二氫鈉的pH也是4.4,此pH在磷酸鹽的緩沖範圍之外(1.1-3.1)。因此, pH4.4時,布洛芬的羧基剛好達到解離平衡(離子化狀態與非離子化狀態***存)。羧基 (特別是離子化狀態羧基)可發生離子交換作用或與矽膠表面的質子競爭,導致拖尾或增加保留。為降低這些相互作用,分析者必須使流動相的pH值遠離樣品的pka值。
2. 降低流動相的pH值。 將流動相的pH值降低到3.0,峰形得以改善(見圖1b)。pH3.0拖尾因子高達(Tf)3.9時,在流動相緩沖範圍內,但緩沖能力較低。使鹽濃度增加到大於20mM可改善色譜重現性,也能改善峰形。此時布洛芬的羧基不同於pH4.4時的離子化與非離子化混合狀態,而 處於單壹質子化狀態。質子化狀態時羧基與矽膠表面質子化的矽醇基相互作用的可能性就小得多。因此,低pH值與鹽條件下,布洛芬的拖尾因子降至1.8(圖1b)。此結果表明,第二種相互作用已被降低,但尚未消除。另外壹種改善峰形的辦法及使用添加劑。
3. 加入競爭有機酸。 與加入三乙胺抑制堿性化合物拖尾原理相似,有機酸可與酸性樣品組分競爭矽膠表面的活性位置。在流動相中加入1%乙酸對峰形的改善可見圖1c,其中得到了對稱的布洛芬峰,拖尾因子為1.0。流動相也可再作改變以期獲得所希望的結果。
4. 使用另壹種有機酸- 0.1%三氟乙酸。 較高濃度的乙酸會產生較高的基線噪音(圖1c)。使用0.1%三氟乙酸(約13mM) 取代乙 酸及磷酸鹽,使流動相更為簡單,仍可獲得非常對稱的布洛芬峰(圖1d)。除此之外,這壹流動相還改善了UV透過性,滿足了LC-MS的揮發性需要。