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从仪器学理论看HPLC整机的主要性能技术指标(一)

发布时间:2018-07-02 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1504

HPLC的指标分为两类:一类是功能指标,主要是指自动化程度;另一类是性能指标,单对仪器来讲,它是决定或者直接影响分析测试结果可靠性(分析数据的误差)的关键。

对制造者来讲,生产出的HPLC仪器应该好用。所谓“好用”,就是HPLC“稳定可靠”。所谓“稳定”,就是漂移小,重复性好。所谓“可靠”,就是HPLC的分析测试结果的准确度高。

对于使用者来讲,就是要“用好”HPLC。但要做到“用好”这两个字,是很难的,其学问是很深的。要用好HPLC,首先要懂得从仪器学理论角度,搞清楚HPLC的主要性能指标与分析误差的关系,性能技术指标如何影响分析误差,如何选择最佳分析条件,如何保证HPLC工作在最佳状态。同时必须认真阅读仪器的使用说明书,能正确操作仪器。要对仪器的结构有初步了解,掌握仪器的基本保养维护知识。特别重要的是,使用者要认真了解HPLC的技术指标的物理意义、这些技术指标相互之间的关系、各项技术指标对分析测试结果误差的影响。同时,还要掌握对这些技术指标的简单的检测方法,以便使用者自己能经常检测仪器的技术指标,保证仪器工作在最佳状态。所以,不管是制造者的“好用”还是使用者的“用好”,都与HPLC的技术指标密切相关。

目前,国内外很多科技工作者对HPLC的性能技术指标概念模糊不清,主要是没有从仪器学理论的角度去理解HPLC的性能技术指标。也有国外的某些企业,为了误导中国用户,故意不给HPLC的性能技术指标,并且说性能指标不重要,这是很不对的。很多国内外的HPLC制造者(特别近几年)因为不能从仪器学理论角度去理解HPLC的性能技术指标,或者怀有其他商业目的,他们片面地只是给出一些毫无说服力的色谱图(不给试样浓度、不给仪器量程),想用虚假手段误导用户、推销仪器。由于不重视HPLC的性能技术指标,所以有时生产出的仪器不大好用,使用时分析测试数据的误差很大,甚至根本不能用;而有些使用者不能从仪器学理论去理解和掌握HPLC的性能技术指标,所以不能控制使用过程中的最佳仪器条件,不能把仪器用到最佳水平,所以很难得到最佳的分析测试数据。本节将根据仪器学理论,对HPLC仪器的最重要、最关键的一些性能技术指标,做简单讨论。

1.检测限

我们日常所说的HPLC一般指包括高压恒流泵、色谱分离柱、检测器等三个主要部分组成的一个完整的系统。HPLC的检测限是衡量其性能的最重要、最主要的技术指标。从仪器学理论来讲,HPLC的检测限可定义为一定量的物质,通过HPLC的检测器时,仪器所给出的信号大小。检测限是用来评价HPLC的好坏的关键技术指标。对使用者来讲,总是希望HPLC仪器有较高的灵敏度(较低的检测限)。检测限低就意味着对等量的同一样品进行检测时,仪器有较大的响应信号。有人常用测量限来衡量HPLC的灵敏度,实际上测量限并不能表示仪器的检测能力。只有检测限,才能表示仪器的最大检测能力。

2.灵敏度

HPLC灵敏度的物理概念可以理解为:仪器的响应值(信号)对进样量的变化率。假如一定浓度或一定质量m的样品进入仪器的检测器,产生的响应信号为R,我们以R对m作图,可以得到一条通过原点的响应曲线,如图4-1所示。图中直线部分的斜率,就是HPLC的灵敏度。若以S表示,则

S=△R/△m

式中:△m为样品的增值。如果测量的是流动相中样品浓度瞬时的变化,则△m的单位为g/mL。如果测量的是单位时间内样品进入检测器的质量,则单位为g/s; △R为信号的增值。

图4-1 检测器的晌应曲线

HPLC灵敏度的表示方法或量纲随检测器的不同而不同,可以用电压(mV或V)、电流(mA或A)、电导等或用测量的物理量表示。例如:紫外可见分光检测器用吸光度单位(AUFS)表示,示差折光检测器用折射率(RI)表示,非选择性类型的检测器一般用g/s表示等。

HPLC的检测器大多数为浓度敏感型的仪器,所以其灵敏度的单位大多为g/mL。有时检测器为质量型的仪器,则测量的是单位时间内样品进入检测器的质量,单位为g/s。

根据仪器学理论,从图4-1可得出以下结论。

(1) HPLC的灵敏度或检测限主要取决于噪声,因为噪声决定仪器的检测下限。

(2)由干杂散光的影响,检测器对被分析样品浓度的上限也受到限制,所以对某一检测器而言,它的杂散光基本上是固定的,所以最大允许的进样量(mmax)也是固定的;如果进样量超过mmax,则响应的输出信号不与进样量呈线性关系,生产信号反而变小,使检测结果偏离比尔定律,产生分析检测误差。

(3)检测器的灵敏度越高(信噪比越大),则检测限越小(越优秀)。

(4)对同一HPLC系统而言,若A、B两种物质测试结果的斜率不同,则斜率大者灵敏度高。

(5)因为HPLC噪声决定其分析测试浓度的下限,所以HPLC的系统噪声越大,则其检测限越差。

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