液相色譜儀紫外檢測器控制系統常見故障的分析與排除

項珍

（內蒙古自治區烏蘭察布市產品質量計量檢驗檢測中心，內蒙古 烏蘭察布 012000）

高效液相色譜儀的優點是自動化程度比較高，因此，不管是在樣品的高靈敏度方面，還是在高速分離測定方面，都能夠自由地控制各項操作參數，然后在這個基礎上進行色譜圖的科學處理。因此，要想降低液相色譜儀的故障率，就需要認真分析故障發生的原因，并進行針對性的處理。

1 液相色譜儀紫外線檢測器的原理及特點

檢測器有很多種分類：（1）熒光檢測器，這種檢測器對熒光物質的選擇性比較高；（2）電化學檢測器，這種檢測器在離子色譜中應用比較廣泛；（3）示差折光檢測器（RX），這種檢測器的檢測方式主要是針對折射率的差異進行檢測；（4）蒸發光散射檢測器，這種檢測器主要用在無紫外吸收物質；（5）紫外檢測器，這種檢測器的泛用性最強。液相色譜儀紫外檢是現階段比較常見且應用非常廣的一種檢測器，如果在檢測的過程中可見光也包含在檢測波長的范圍內，這時又可以被叫作紫外可見光檢測器。液相色譜紫外檢測器的優點有很多，比如產生的噪音小，再比如線性的范圍比較寬，還有敏度高等等，因此選擇性比較好。除此以外，紫外檢測器不管是對流動相組成的變化，還是對環境的溫度，抑或者是流速波動，都不是特別敏感，因此可以對光吸收小以及消光系數低的物質進行微量分析。需要注意的是，液相色譜儀紫外線在使用的過程中，要對流動相中各種溶劑的紫外吸收截止波長給予充分的重視，如果吸光雜志存在于溶劑中，那么很容易影響檢測的精度，同時也會讓背景的噪音增大。事實上，由于大多數的有機物質都有著一個特性就是紫外光或者是可見光的基因，因此紫外或者是可見光的吸收能力是非常強的，基于這個特性，紫外檢測器也就成了最廣泛的一種應用。液相色譜儀紫外檢測器是一種器件，能夠檢測色譜柱流出組分及其量的變化。傳統色譜和先代色譜之間有幾個非常突出的特點，這些特點能夠將其有效地區分開來，比如自動化，再比如實時性，還有穩定性和靈敏性等，事實上，這些鮮明的特點也是重要的現代色譜組成部分。色譜檢測器更像是鷹的眼睛，不僅能夠組分流出實時顯示出來，其分離的效率更高，靈敏度也更強。紫外線檢測器的原理一般遵循Lambert-Beer 定律工作，也就是說：A=lg(l/l0)=εbc。

上述式中A 代表的式吸光度，l 代表的是出射光強度，l0 代表的是入射光強度，ε 代表的是摩爾吸光系數，這種系數只和兩種位置有關，一種吸收物質的性質，一種是入射光的波長λ。式中c 代表的是吸光物質的濃度，單位為mol/L，式中b 代表的是光程，也就是檢測器長度，單位為cm。

具體來說，就是當一束單色光透過流動池，如果流動池沒有吸收光，那么就可依據光吸收定律，光從光源出發，途徑狹縫，然后是濾光片，接著是樣品池，最后是光電培增管上，樣品池中的濃度不同，光強的變化也不盡相同，那么轉化成的光電流的變化也不盡相同，然后再將光電流放大，接著輸入對數轉換器中，這樣以來，透光率就變成了A 輸出，進而套用上述計算式即可得出各種數值。普通紫外分光光度計由于棱鏡將光分解成多束，然后再通過狹縫的選擇，讓其中一個波長的光穿過樣品池，接著到達檢測器，這樣入射光光強l0 也就是被樣品池吸收一部分光的強度與原來的出射光光強l，根據公式顯示在檢測器上。那么根據上述計算式可以得出：λ 也就是摩爾吸光系數，c 也就是濃度越大的物質，A 也就是吸光度越大，顯示出的峰也越高。紫外檢測器的另一個分支，也就是二極管陣列檢測器（DAD）在20世紀80 年代悄然興起，它和普通檢測器最大的區別就在于棱鏡的位置是放置在樣品池的后面，然后是將檢測器進行一個二極管陣列的布置，這樣一來，光經過棱鏡的分解，在二極管上每個波長的光都能夠得到相應的強度，從而能夠同時獲得多段波長信息。

圖1 中A,B,C 三點可以看出圖形特征一致，基本可以判斷無太多雜質。事實上，紫外線檢測對于大部分的樣品分析都表現出了足夠的靈敏度，在進行痕量分析時，通常要求ε 值大于1000，一般不可低于100；飽和烴類及其氨基或氰基衍生物是僅有的一類完全不適合UV檢測的有機化合物；被醚基（-O-）、羥基（-OH）、氯（-Cl）、羧基（-COOH）、酯基（-COOR）取代的飽和烴類具有臨界吸收值，且需在短波長處（185 ～210nm）檢測。常見的流動相中，乙酸乙酯的吸收截止波長是250nm，二氯甲烷的截止波長是240nm，在使用這兩種流動相并在短波長下檢測時，會有一定的基線漂移。

圖1 DAD 檢測器的全波段掃描

2 紫外檢測器的常見故障及處理措施

2.1 基線噪音

基線噪音故障主要有以下3 種情況：（1）氘燈壽命問題，氘燈的使用壽命一旦達到時間點，那么基線就會不可避免變得不穩定從而產生噪音。由于氘燈所發出的光，在強度上呈現不穩定的狀態，和日光燈類似。在壽命終止時不斷變化亮度。氘燈所表現出來的現象就是基線呈現無規則的變化規律，或者上或者下地不斷變化；只需要進行以下使用時間的計算即可判斷。此類故障排除的方式是氘燈的使用達到壽命期限，一般是6 個月以上，就可以考慮氘燈的更換。（2）檢測池內有氣泡，液體相在流動的過程中，有時會引起微小氣泡的抖動，由于流動相和氣體吸收波長的度不同，這種情況下，光強也會隨之發生變化。此類故障排除的方法是用吸耳球堵住池子的液體出口，使內部的壓力增大，進而壓縮氣泡，使其變得極小極小，然后突然將堵住出水口的吸耳球放開，這樣一來，液體流出的時候就會帶著突然膨脹的氣泡一起排出，這樣的操作反復多次即可清除此類故障。（3）檢測池有污染，如果檢測池內有污染，就會影響吸收值的變化。其檢查的方法是將池內的液體用吸耳球吹凈，然后將其放置在陽光下，觀察其內部情況，如果在必要情況下，可以及逆行拆開清洗。此類問題解決的方法是用化學方法進行處理，比如異丙醇，再比如二氯甲烷等。（4）時間參數問題，有的儀器的時間參數是固定的，有的是不固定的，如果常數太大，噪音也就會增大，如果太小，寬峰、矮峰等問題就會出現。此類故障解決的問題就是根據經驗評估設置。

2.2 基線漂移

基線漂移的問題主要有以下幾個方面的因素影響：（1）壓力問題，如果池中的氣體突然減壓，那么池中的氣泡就會逐漸增大，在這種情況下，吸收度就會之間改變，進而引起漂移情況的出現。針對此類問題的解決的方式和上述檢測池中有氣泡的解決方式一樣；（2）環境溫度變化，因為環境溫度的變化，會導致電力工作也發生改變，進而出現漂移的狀況。除此以外，柱子的溫度變化也會依法漂移問題的出現，而流動相的溫度出現變化，會導致光的折射出現比納湖，進而影響紫外光的傳導情況。這種情況的解決方法就是要控制好系統的溫度，除此以外，還要保證工作環境溫度的穩定，同時使用熱交換器，采用柱溫箱。都會因為溫度的變化導致漂移問題的出現。（3）大量樣品進入柱子中，有的中組分會慢慢流出，在這個情況下很容易形成漂移。針對這種情況就是要清洗柱子，并且要注意一定要清洗得干干凈凈才行。

2.3 檢測器不能正常調零

檢測器不能正常調零有可能出現的故障主要有以下3 個方面：（1）電路故障，比如如氘燈不啟動，再比如調零鍵開關接觸不上，這些情況只需要通過外接調零試一下即可查出。如果查不清楚就需要進行線路排查，進而解決這類故障問題。（2）池體嚴重污染，如果檢測池中存在大量的污染，那么光透過率就會大大減少，這樣一來，電路調零工作也就無法進行。這種情況下，需要處理檢測池，通過有機溶劑的方式進行超聲清洗，確保檢測池的干凈。（3）流水相問題，解決此類問題的方法就是更換流動相，如果不能解決問題，可以更換流動相的類型。

2.4 譜峰不佳

譜峰不佳或者是分叉情況的出現，主要原因有兩個方面：（1）色譜柱遭受到污染；（2）柱頭的填料出現塌陷。針對此類問題的解決方法需要分類處理，如果是色譜柱出現污染，那么可以先用甲醇進行沖洗，然后再混合用甲醇和異丙醇(4+6）進行混合沖洗。如果沖洗完畢后的實際效果并不理想，那么就要考慮第二種情況，首先是檢查柱頭，是否出現坍塌的情況，如果是坍塌，那么就要去除被污染的調料，然后加入新料，滴甲醇，壓實，然后不斷重復，一直到填滿。

2.5 進樣后沒有色譜峰出現

對于進樣后沒有色譜峰出現情況，首先檢查色儀譜泵和檢測器是否打開，再檢查廢液管是否有液體流出，檢查流速是否正常。如果沒有廢液流出或者泵流量很小，原因可能是流路內有氣泡或者過濾器堵塞。解決辦法：（1）流路內有氣泡，斷開色譜柱，以5ml/min 流量沖洗管路，如果排除不掉氣泡，在管路下端用針筒手動抽氣，直到管路充滿流動相。（2）過濾器堵塞：過濾器長期沉浸于乙酸銨等緩沖液內，過濾器內部由于霉菌的生長繁殖，形成菌團，阻塞了過濾器，緩沖液難以流暢地通過過濾器。將過濾器浸泡于5%硝酸溶液中，超聲清洗幾分鐘即可；也可將過濾器浸泡于5%硝酸溶液中12 ～36h，輕輕震蕩幾次，再將過濾器用純水清洗幾次，即可將過濾器清洗干凈；然后斷開色譜柱，以5ml/min流量沖洗管路5min 即可。

2.6 靈敏度突然下降

紫外檢測儀器的靈敏度突然下降，主要有以下幾個因素：（1）檢測的波長發生變化，這時需要對波長調節按鈕進行檢查，查看是否是因為操作方面的失誤導致檢測的波長發生變化；（2）樣品與檢測器不匹配，出現這種因素的原因有可能是因為檢測器的測限太高，這時就需要將樣品的濃度調高，或者是將檢測器調換成測限的。除此以外，還可以合理的選擇檢測器；（3）檢測器量程不對，這種情況一方面要調整檢測器量程，縮小衰減，另一方面要查看檢測器污染或者有氣泡。

3 紫外檢測器在檢測過程中的注意事項

液相色譜儀是精密的設備，在使用紫外檢測器的時候，應當充分注意其中的操作事項，才能保證檢測的精準度，具體來說，有以下幾點：（1）環境方面的因素，由于氘燈不管是在溫度方面還是在電壓方面，它的光強都會受到很大的影響，所以，如果有條件，可以在冰庫或者是恒溫條件下進行檢測工作；（2）如果光電配增管如果更換，那么需要重現校準調零生產時機；（3）如果氘燈已經不能在記錄儀上調至到100mV，并且基線處于漂移的狀態。那么，在這種情況下可以考慮進行氘燈的更換。

4 液相色譜儀的日常維護

4.1 泵的維護保養

泵是非常核心的一個部件，在整個液相色譜儀中發揮著非常重要的作用，一個性能良好的泵，能夠使整個儀器都處于一個平穩運行的狀態。要想保證泵的性能，首先需要保證的是系統的清潔工作，并不僅要進行過濾脫氣處理，還應對密封墊進行定期的更換，并且在每次實驗后都要保證泵內的清潔，不能出現水或者是有腐蝕性的溶劑。

4.2 色譜柱的維護保養

色譜柱也是液相色譜儀中非常重要的一個部件，它是分離化合物的關鍵，一個性能良好的色譜柱，不僅理論塔板數比較高，而且分離度也比較高。柱受到各方面的影響的因素是比較多的，因此需要格外的注意，比如在使用的過程中要輕拿輕放，再比如在安裝的過程中要保證清潔作業，再比如為了避免高黏度流動相的出現，要在使用之前，就形象脫氣工作的處理。除此以外，在每次儀器使用結束后，還要進行全面的清洗作業。最后，就是如果液相色譜儀長時間沒有使用，就需要添加合適的有機溶劑進行封存。

5 結語

為了保持高效液相色譜儀良好的使用性能和穩定性，應仔細分析其常見故障，科學地進行分析，采用邏輯推理方法，采取有效、合理的故障處理措施，消除高效液相色譜儀故障問題，延長其使用壽命。