溫度對微量進樣器校準結果的影響及解決方法

【摘要】通過對微量進樣器的校準方法和測量數據處理進行詳細分析，闡述微量進樣器在不同溫度下校準結果的差異，提出減小容量誤差的解決方法，提高微量進樣器校準結果的準確率。

【關鍵詞】微量進樣器；校準；溫度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.03.019

Influence of Temperature on Calibration Results of Microsampler and Its Solution

MA Liping

（Ningxia Institute of Metrological Inspection and Testing，Yinchuan 750200，China）

Abstract：Through the detailed analysis of the calibration method of microsampler and the measurement data processing，the differences of the calibration results of microsampler at different temperatures were expounded，and the solution of reducing the capacity error was put forward to improve the accuracy of the calibration results of microsampler.

Key words：microsampler；calibration；temperature

微量進樣器是在對物質進行定性、定量分析中，用于吸取定量樣品然后注入色譜分析儀的化學實驗儀器，被廣泛用于石油、化學、醫藥衛生、食品等領域。按結構微量進樣器可分為無存液進樣、有存液進樣和氣密性進樣三種。本文主要討論微量進樣器在校準過程中，溫度變化對校準結果造成的影響，并提出有效預防措施。

1微量進樣器容量校準概述

1.1微量進樣器容量的校準方法

校準方法為衡量法。吸取量杯中的蒸餾水至校準點位，再將蒸餾水移入另一只量杯中，放置在天平上進行測量，每個點測量6次，計算出微量進樣器的容量示值誤差及重復性。

校準用電子天平分為兩種，分別是分度值為0.001 mg（稱量20μL以下用）和分度值為0.1 mg（稱量20μL以上用）。微量進樣器推薦校準標稱總容量和半容量兩個校準點（0.5μL的進樣器可以只校準標稱總容量點）。

1.2校準的環境條件要求

參照檢定規程JJG 646—2006《移液器》和JJG 196—2006《常用玻璃量器》的要求，校準實驗室的溫度為（20±5）℃，且室溫變化不得大于1℃/h。水溫與室溫之差不得大于2℃，實驗室的相對濕度應在30%～80%之間。校準介質為實驗室用水，應符合GB/T 6682—2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》中三級及以上的要求（純水、蒸餾水或去離子水），提前24 h放入實驗室內。被校微量進樣器應在校準前4 h放入實驗室內。

1.3溫度與測量結果的數學模型

2溫度對校準結果的影響

2.1微量進樣器溫度與水溫的影響

溫度隨著季節的變化而變化。在不同的季節里，微量進樣器的溫度和水的溫度很難控制。尤為明顯的是冬季和夏季。在這兩個季節中因室內外溫度相差較大，造成微量進樣器與水的溫度相差較大，在校準測量中會出現連續性數值差異。筆者曾對一支100μL的微量進樣器做多次試驗，在水溫連續變化時的不同試驗結果如表2所示。

從表2中的數據可以看出，即使在溫度符合校準要求的條件下，一旦微量進樣器的溫度與水的溫度發生變化，將會對測量結果造成較大影響。

2.2室溫與水溫的影響

K （ t ）值是由溫度值和空氣密度值分別帶入得出。從式（5）中不難看出，K （ t ）值是隨溫度的變化而變化，即空氣密度的來源取決于溫度和壓力，并且還會隨著溫度的增加而降低，空氣壓力也會隨著海拔的升高而降低。當溫度發生改變時，介質的密度也會發生改變，可參照水密度表中的每個溫度點的密度值進行修正，當微量進樣器溫度改變1℃時，其體積的變化和它在標準溫度20℃時的體積之比稱為體脹系數。雖然體脹系數變化量微小，但在不同地區或不同實驗室的實際操作中也會產生一定影響。當溫度變化時，水的體積會隨著溫度的升高而增大，從10℃上升到20℃時純水的體積增加15%，從20℃上升到30℃時純水的體積增加0.26%。然而對于微量進樣器這種玻璃制品來說，當溫度上升10℃，它的膨脹系數為10×10-6～30×10-6時，容積僅增加0.01%～0.03%?？梢娝捏w脹系數幾乎是玻璃的10倍。因此，水在不同的溫度下的體脹與進樣器的體脹不一致，在校準時會引入較大的誤差。

在試驗中容易給試驗人員造成誤區的是，在室溫變化不大的情況下水溫不會發生改變，其實不然。例如：更換試驗用水時，試驗人員手溫過高，過久接處量器會使其溫度上升。實驗室溫度不穩定的情況下沒有及時測量水溫，也會給測量結果造成一定的誤差。

采用一支1000μL的微量進樣器在不同時間，同一地點進行測量測試。K （ t）值計算中空氣密度取0.0012 g/cm3，β=25×10-6/℃-1，觀察其未測水溫的具體情況如表3所示。

表3數據表明，室溫變化過大會導致水溫發生變化，進而引起測量結果的變化。

3測量誤差對色譜儀器的影響

微量進樣器的測量誤差會給色譜儀器的實驗結果帶來很大影響。若進樣過大會導致色譜儀器的峰展寬或畸變，分離度變差；若組分量低，溶劑拖尾峰可能掩蓋組分峰或難以定量。進樣量小，可以克服上述問題，使峰分離良好，分析準確度提高，但保留時間會拖后；若樣品組分含量相差較大，微量組分可能難以檢測。

4減小溫度對誤差影響的有效方法

4.1環境溫度控制

校準前應對實驗室進行恒溫處理，嚴格按照相關規程的要求將溫度控制在（20±5）℃，且室溫變化不得大于1℃/h。校準時，避免人員來回進出，實驗室保持封閉狀態，減小因空氣對流而引起的溫度變化和空氣密度變化。若溫度上升或下降過快時，應停止測量，采取保溫措施，待溫度穩定后方可繼續測量。

4.2減小水溫的變化

儲水器在實驗室放置24 h后方可使用，水溫與室溫之差不得超過2℃，溫濕度表放在儲水器和標準器附近，以便觀察儲水器和標準器附近的溫度變化。測量使用的量器中應放入溫度計，以便隨時觀察水溫變化。

4.3人員操作的要求

提高試驗人員思想認識，加強學習、培訓，規范正確測量溫度的意識，認真按照規程要求進行校準。實驗前，應先將樣品提前4 h放入實驗室中進行恒溫處理，發現測量數據異常時應先停止操作，找出影響原因，及時糾正。

4.4合理選擇測溫設備

按照相關規程的要求，使用最小分度值為0.1℃、測量范圍為0～50℃的溫度計測量水溫；分別使用分度值為0.1℃，測量范圍為0～50℃，濕度最大允許誤差為±5%RH，測量范圍為40%RH～70%RH的溫濕度表和分度值為0.1℃，測量范圍為0～50℃，濕度最大允許誤差為±7%RH，測量范圍為40%RH以下或75%RH以上的溫濕度表用于室溫測量。

5結語

實驗表明，校準微量進樣器時，溫度對測量誤差具有十分明顯的影響。根據實際情況可從環境溫度控制、減小水溫的變化、合理選擇測溫設備三個方面提高測量精準度。同時，還要提高試驗人員的專業技能，加強人員素質，規范的操作流程也是提高測量準確度的有效措施。

【參考文獻】

[1]移液器：JJG 646—2006[S].

[2]常用玻璃量器：JJG 196—2006[S].

[3]實驗室玻璃儀器玻璃量器的容量校準和使用方法：GB/T 12810—2021[S].

[4]液相色譜儀用自動進樣器：GB/T 38125—2019[S].

[5]分析實驗室用水規格和試驗方法：GB/T 6682—2008[S].

【作者簡介】

馬莉萍，女，1975年出生，工程師，研究方向為小容量計量。

（編輯：李加鵬）