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提高分析靈敏度幾乎是分析化學(xué)的一個(gè)永恒話題。儀器制造者和分析工作者總是設(shè)法制造高靈敏度的儀器和開(kāi)發(fā)高靈敏度的方法。尤其在環(huán)境分析、藥物分析和食品分析方面，有關(guān)法規(guī)方法對(duì)靈敏度有很高的要求。
正是這種要求促進(jìn)了儀器的發(fā)展，而儀器的發(fā)展又對(duì)法規(guī)制定者提出更高的檢測(cè)靈敏度要求，這種互動(dòng)是循環(huán)往復(fù)的。那么針對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用儀器及方法，小編整理了哪些提高靈敏度的方法呢？馬上揭曉！
01原子吸收分光光度計(jì)
01
燈電流
火焰原子吸收分光光度計(jì)使用光源大都是空心陰極燈,空心陰極燈操作參數(shù)只有一個(gè)燈電流。在一定范圍內(nèi)增大燈電流可以增大輻射強(qiáng)度,同時(shí)燈穩(wěn)定性和信噪比也增大,但是儀器靈敏度降低。相反,在一定范圍內(nèi)降低燈電流可以降低輻射強(qiáng)度,儀器靈敏度提高,但燈穩(wěn)定性和信噪比下降。
霧化器
02
霧化器作用是將試液霧化。它是原子吸收分光光度計(jì)重要部件,其性能對(duì)測(cè)定靈敏度、精密度和化學(xué)干擾等產(chǎn)生顯著影響。霧化器噴霧越穩(wěn)定,霧滴越微小均勻,霧化效率也就越高,相應(yīng)靈敏度越高。
03
提升量
提升量大小影響到靈敏度高低。增大提升量辦法有：
1、增大助燃?xì)饬髁俊＿@樣增大負(fù)壓使提升量增大
2、縮短進(jìn)樣管長(zhǎng)度。縮短進(jìn)樣管長(zhǎng)度使管阻力減小,使試液流量增大。相反,如想降低提 升量,則可以減小助燃?xì)饬髁炕蚣娱L(zhǎng)進(jìn)樣管長(zhǎng)度。
04
分析線
每種元素的分析線有很多條,通常共振線靈敏度最高,經(jīng)常被用來(lái)作為分析線,但測(cè)量較高濃度樣品時(shí),就要選擇此靈敏線。
燃燒器位置
05
調(diào)節(jié)燃燒器高度和前后位置,使來(lái)自空心陰極燈光束通過(guò)自由電子濃度最大火焰區(qū),此時(shí)靈敏度最高,穩(wěn)定性最好。若不需要高靈敏度時(shí),如測(cè)定高濃度試液時(shí),可通過(guò)旋轉(zhuǎn)燃燒器角度來(lái)降低靈敏度,以便有利于檢測(cè)。
06
火焰
火焰類型和狀態(tài)對(duì)靈敏度高低起著重要作用，應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素特性去選擇不同火焰。目前火焰按類型分有空氣-氫火焰、空氣-乙炔火焰、一氧化氮-乙炔火焰。空氣-氫火焰的火焰溫度較低,用于測(cè)定火焰中容易原子化的元素如砷、硒等;空氣-乙炔火焰屬于中溫火焰,用于測(cè)定火焰中較難離解的元素如鎂、鈣、銅、鋅、鉛、錳等;一氧化氮-乙炔火焰屬于高溫火焰,用于測(cè)定火焰中難于離解的元素如釩、鋁等。
07
狹縫
在燈電流、負(fù)高壓等條件一定的情況下,狹縫越小靈敏度越高,但采用多大的狹縫應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素的特性去確定。當(dāng)被測(cè)元素?zé)o鄰近干擾線時(shí),如鉀、銷等,可采用較大的狹縫。當(dāng)被測(cè)元素有鄰近干擾線時(shí),如鈣、鐵、鎂等,可采用較小的狹縫。上述影響靈敏度的幾個(gè)因素是對(duì)立統(tǒng)一的。在具體的檢測(cè)工作中,檢測(cè)人員應(yīng)將幾個(gè)因素統(tǒng)籌考慮,根據(jù)儀器和被測(cè)樣的情況去調(diào)節(jié)幾個(gè)因素以達(dá)到最好的工作狀態(tài)。
02
液相色譜
1、提高柱溫
2、減小柱徑
3、縮短檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間
4、使用高純硅膠柱
5、改變流動(dòng)相pH值
6、改變有機(jī)相%
7、改變鍵合相
8、改變有機(jī)添加劑
03
氣相色譜
01
樣品濃縮
樣品濃度低于儀器檢測(cè)限時(shí)，采用濃縮方法往往是提高分析靈敏度的有效途徑。比如分析水和食品中的殘留農(nóng)藥時(shí)，其濃度常常是ppb（10-9g/ml）到ppt（10-12g/ml檢測(cè)器是達(dá)不到這一檢測(cè)限的。所以必須對(duì)樣品進(jìn)行濃縮。常用的方法有：
1、液-液萃取之后揮發(fā)溶劑，然后再定容；
2、用固相萃取（SPE）進(jìn)行濃縮。這兩種方法均可使樣品濃縮幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因而廣泛應(yīng)用于實(shí)際分析中。但這種濃縮方法的明顯缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、費(fèi)溶劑、有可能損失樣品、以及污染環(huán)境。
使用高靈敏度檢測(cè)器
02
這也是色譜工作者提高分析靈敏度的常用方法。如分析含鹵素化合物時(shí)采用ECD，分析含氮和含磷化合物時(shí)采用NPD，分析含硫和含磷化合物時(shí)用FPD等。還可用AED，MSD等較高靈敏度的通用型檢測(cè)器。
03
降低儀器系統(tǒng)噪聲
儀器系統(tǒng)噪聲通常來(lái)自兩個(gè)方面，一是儀器本身，如檢測(cè)器噪聲、電路噪聲、色譜柱固定相流失等；二是樣品基質(zhì)，如食品萃取物中含有很多雜質(zhì)。前者可以通過(guò)采用選擇性檢測(cè)器和低流失色譜柱來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制，后者則需要對(duì)樣品進(jìn)行純化，如采用SPE技術(shù)，但這同樣有費(fèi)時(shí)和樣品損失的問(wèn)題。
改進(jìn)進(jìn)樣方式
04
前面已經(jīng)介紹過(guò)不分流進(jìn)樣、冷柱上進(jìn)樣和程序升溫進(jìn)樣技術(shù)，它們都可在一定程度上提高分析靈敏度，同時(shí)簡(jiǎn)化樣品處理步驟。近年發(fā)展起來(lái)的大體積進(jìn)樣（LIV）技術(shù)更是一種有效提高靈敏度的方法。采用比常規(guī)GC 大幾十到幾百倍的進(jìn)樣量（5-500μl）就可提高靈敏度一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
04
GC-MS
GC/MS聯(lián)用儀現(xiàn)在也逐漸成為常用的化學(xué)分析儀器。在藥物，食品，環(huán)境領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，是水中揮發(fā)物質(zhì)、半揮發(fā)物質(zhì)，食品中農(nóng)殘，香精香料等測(cè)試的主要工具。無(wú)論在定性還是定量上均有強(qiáng)大功能。但是在日常應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)GC/MS的功能并未被完全發(fā)揮，或者說(shuō)大家使用GC/MS來(lái)進(jìn)行化學(xué)分析，但得到的結(jié)果并不是真正好的結(jié)果。
一般文獻(xiàn)上的方法都只會(huì)提供主要參數(shù)，如升溫程序，離子源的溫度等，其實(shí)在GC/MS的儀器設(shè)置中還有一些是比較重要，而且這些參數(shù)的設(shè)置應(yīng)該隨測(cè)試的不同而不同。
如何新建儀器方法？許多儀器操作人員喜歡在已有方法的基礎(chǔ)上手動(dòng)選擇需要修改的參數(shù)，這樣做往往會(huì)遺漏一些重要的參數(shù)設(shè)置。所以建議從儀器預(yù)設(shè)的缺省方法開(kāi)始編輯完整方法，如菜單中就有Edit enter method的選項(xiàng)。
01
進(jìn)樣量
一般的GC/MS方法都會(huì)是1ul，如果方法要求檢測(cè)線低，按照溶劑膨脹率也可以提高進(jìn)樣量，但需要注意膨脹體積應(yīng)小于襯管體積。
微量或痕量分析
02
我們會(huì)選擇部分流進(jìn)樣，但脈沖部分流進(jìn)樣的方式可以提供更窄的峰寬，可以最大限度的提高靈敏度。
03
升溫程序
我們需要注意的是溶劑聚焦的應(yīng)用，設(shè)置低的柱箱初溫可以很好的起到溶劑聚焦，以減少峰寬的作用。
質(zhì)譜參數(shù)的設(shè)定
04
如果進(jìn)行的定量分析，單純Scan的靈敏度較低，但是單純的SIM可能丟失很多有用的信息，比如測(cè)試復(fù)雜基質(zhì)可以通過(guò)Scan的數(shù)據(jù)了解基質(zhì)的組成等。現(xiàn)在大多儀器都可以進(jìn)行Scan和SIM的同時(shí)分析，在Scan和SIM的同時(shí)分析中特別應(yīng)注意的是檢測(cè)器時(shí)間的分配。
05
離子源的溫度
離子源的溫度對(duì)物質(zhì)的靈敏度也有較大的影響，一般離子源溫度會(huì)設(shè)為230度，但最新的離子源可以設(shè)到300度，對(duì)化合物的靈敏度是一個(gè)很大的提高。
05
如何提高方法的靈敏度
1、選擇合適的分析方法
不同的分析方法，它的靈敏度是有區(qū)別的。這是由于他們的測(cè)定原理和儀器結(jié)構(gòu)不同所造成的�？梢愿鶕�(jù)不同的測(cè)定組分及其不同的含量來(lái)選擇合適的分析方法。
2、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件
對(duì)于某一特定的分析方法，必然有一些實(shí)驗(yàn)條件影響待測(cè)組分的分析測(cè)定。只有在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該分析方法的靈敏度才會(huì)最高。
3、減小空白值
4、增大進(jìn)樣量
5、富集待測(cè)組分
使用合適的濃縮富集方法對(duì)樣品中待測(cè)組分進(jìn)行分離、濃縮，從而提高分析方法的靈敏度。
在儀器分析中，分析靈敏度直接依賴于檢測(cè)器的靈敏度與儀器的放大倍數(shù)，當(dāng)提高檢測(cè)器的靈敏度與儀器的放大倍數(shù)，靈敏度提高，噪聲也隨之增大，隨靈敏度的提高噪聲也增大。而方法的靈敏度是用測(cè)定下限來(lái)表示，測(cè)定下限越低，鑒定方法越靈敏。所以選擇合適的方法，以及將儀器設(shè)置調(diào)到最佳參數(shù)狀態(tài)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室分析來(lái)說(shuō)必定會(huì)起到事半功倍的效果。
文章來(lái)源：化學(xué)儀器分析
正是這種要求促進(jìn)了儀器的發(fā)展，而儀器的發(fā)展又對(duì)法規(guī)制定者提出更高的檢測(cè)靈敏度要求，這種互動(dòng)是循環(huán)往復(fù)的。那么針對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用儀器及方法，小編整理了哪些提高靈敏度的方法呢？馬上揭曉！
01原子吸收分光光度計(jì)
01
燈電流
火焰原子吸收分光光度計(jì)使用光源大都是空心陰極燈,空心陰極燈操作參數(shù)只有一個(gè)燈電流。在一定范圍內(nèi)增大燈電流可以增大輻射強(qiáng)度,同時(shí)燈穩(wěn)定性和信噪比也增大,但是儀器靈敏度降低。相反,在一定范圍內(nèi)降低燈電流可以降低輻射強(qiáng)度,儀器靈敏度提高,但燈穩(wěn)定性和信噪比下降。
霧化器
02
霧化器作用是將試液霧化。它是原子吸收分光光度計(jì)重要部件,其性能對(duì)測(cè)定靈敏度、精密度和化學(xué)干擾等產(chǎn)生顯著影響。霧化器噴霧越穩(wěn)定,霧滴越微小均勻,霧化效率也就越高,相應(yīng)靈敏度越高。
03
提升量
提升量大小影響到靈敏度高低。增大提升量辦法有：
1、增大助燃?xì)饬髁俊＿@樣增大負(fù)壓使提升量增大
2、縮短進(jìn)樣管長(zhǎng)度。縮短進(jìn)樣管長(zhǎng)度使管阻力減小,使試液流量增大。相反,如想降低提 升量,則可以減小助燃?xì)饬髁炕蚣娱L(zhǎng)進(jìn)樣管長(zhǎng)度。
04
分析線
每種元素的分析線有很多條,通常共振線靈敏度最高,經(jīng)常被用來(lái)作為分析線,但測(cè)量較高濃度樣品時(shí),就要選擇此靈敏線。
燃燒器位置
05
調(diào)節(jié)燃燒器高度和前后位置,使來(lái)自空心陰極燈光束通過(guò)自由電子濃度最大火焰區(qū),此時(shí)靈敏度最高,穩(wěn)定性最好。若不需要高靈敏度時(shí),如測(cè)定高濃度試液時(shí),可通過(guò)旋轉(zhuǎn)燃燒器角度來(lái)降低靈敏度,以便有利于檢測(cè)。
06
火焰
火焰類型和狀態(tài)對(duì)靈敏度高低起著重要作用，應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素特性去選擇不同火焰。目前火焰按類型分有空氣-氫火焰、空氣-乙炔火焰、一氧化氮-乙炔火焰。空氣-氫火焰的火焰溫度較低,用于測(cè)定火焰中容易原子化的元素如砷、硒等;空氣-乙炔火焰屬于中溫火焰,用于測(cè)定火焰中較難離解的元素如鎂、鈣、銅、鋅、鉛、錳等;一氧化氮-乙炔火焰屬于高溫火焰,用于測(cè)定火焰中難于離解的元素如釩、鋁等。
07
狹縫
在燈電流、負(fù)高壓等條件一定的情況下,狹縫越小靈敏度越高,但采用多大的狹縫應(yīng)根據(jù)被測(cè)元素的特性去確定。當(dāng)被測(cè)元素?zé)o鄰近干擾線時(shí),如鉀、銷等,可采用較大的狹縫。當(dāng)被測(cè)元素有鄰近干擾線時(shí),如鈣、鐵、鎂等,可采用較小的狹縫。上述影響靈敏度的幾個(gè)因素是對(duì)立統(tǒng)一的。在具體的檢測(cè)工作中,檢測(cè)人員應(yīng)將幾個(gè)因素統(tǒng)籌考慮,根據(jù)儀器和被測(cè)樣的情況去調(diào)節(jié)幾個(gè)因素以達(dá)到最好的工作狀態(tài)。
02
液相色譜
1、提高柱溫
2、減小柱徑
3、縮短檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間
4、使用高純硅膠柱
5、改變流動(dòng)相pH值
6、改變有機(jī)相%
7、改變鍵合相
8、改變有機(jī)添加劑
03
氣相色譜
01
樣品濃縮
樣品濃度低于儀器檢測(cè)限時(shí)，采用濃縮方法往往是提高分析靈敏度的有效途徑。比如分析水和食品中的殘留農(nóng)藥時(shí)，其濃度常常是ppb（10-9g/ml）到ppt（10-12g/ml檢測(cè)器是達(dá)不到這一檢測(cè)限的。所以必須對(duì)樣品進(jìn)行濃縮。常用的方法有：
1、液-液萃取之后揮發(fā)溶劑，然后再定容；
2、用固相萃取（SPE）進(jìn)行濃縮。這兩種方法均可使樣品濃縮幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因而廣泛應(yīng)用于實(shí)際分析中。但這種濃縮方法的明顯缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、費(fèi)溶劑、有可能損失樣品、以及污染環(huán)境。
使用高靈敏度檢測(cè)器
02
這也是色譜工作者提高分析靈敏度的常用方法。如分析含鹵素化合物時(shí)采用ECD，分析含氮和含磷化合物時(shí)采用NPD，分析含硫和含磷化合物時(shí)用FPD等。還可用AED，MSD等較高靈敏度的通用型檢測(cè)器。
03
降低儀器系統(tǒng)噪聲
儀器系統(tǒng)噪聲通常來(lái)自兩個(gè)方面，一是儀器本身，如檢測(cè)器噪聲、電路噪聲、色譜柱固定相流失等；二是樣品基質(zhì)，如食品萃取物中含有很多雜質(zhì)。前者可以通過(guò)采用選擇性檢測(cè)器和低流失色譜柱來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制，后者則需要對(duì)樣品進(jìn)行純化，如采用SPE技術(shù)，但這同樣有費(fèi)時(shí)和樣品損失的問(wèn)題。
改進(jìn)進(jìn)樣方式
04
前面已經(jīng)介紹過(guò)不分流進(jìn)樣、冷柱上進(jìn)樣和程序升溫進(jìn)樣技術(shù)，它們都可在一定程度上提高分析靈敏度，同時(shí)簡(jiǎn)化樣品處理步驟。近年發(fā)展起來(lái)的大體積進(jìn)樣（LIV）技術(shù)更是一種有效提高靈敏度的方法。采用比常規(guī)GC 大幾十到幾百倍的進(jìn)樣量（5-500μl）就可提高靈敏度一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
04
GC-MS
GC/MS聯(lián)用儀現(xiàn)在也逐漸成為常用的化學(xué)分析儀器。在藥物，食品，環(huán)境領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，是水中揮發(fā)物質(zhì)、半揮發(fā)物質(zhì)，食品中農(nóng)殘，香精香料等測(cè)試的主要工具。無(wú)論在定性還是定量上均有強(qiáng)大功能。但是在日常應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)GC/MS的功能并未被完全發(fā)揮，或者說(shuō)大家使用GC/MS來(lái)進(jìn)行化學(xué)分析，但得到的結(jié)果并不是真正好的結(jié)果。
一般文獻(xiàn)上的方法都只會(huì)提供主要參數(shù)，如升溫程序，離子源的溫度等，其實(shí)在GC/MS的儀器設(shè)置中還有一些是比較重要，而且這些參數(shù)的設(shè)置應(yīng)該隨測(cè)試的不同而不同。
如何新建儀器方法？許多儀器操作人員喜歡在已有方法的基礎(chǔ)上手動(dòng)選擇需要修改的參數(shù)，這樣做往往會(huì)遺漏一些重要的參數(shù)設(shè)置。所以建議從儀器預(yù)設(shè)的缺省方法開(kāi)始編輯完整方法，如菜單中就有Edit enter method的選項(xiàng)。
01
進(jìn)樣量
一般的GC/MS方法都會(huì)是1ul，如果方法要求檢測(cè)線低，按照溶劑膨脹率也可以提高進(jìn)樣量，但需要注意膨脹體積應(yīng)小于襯管體積。
微量或痕量分析
02
我們會(huì)選擇部分流進(jìn)樣，但脈沖部分流進(jìn)樣的方式可以提供更窄的峰寬，可以最大限度的提高靈敏度。
03
升溫程序
我們需要注意的是溶劑聚焦的應(yīng)用，設(shè)置低的柱箱初溫可以很好的起到溶劑聚焦，以減少峰寬的作用。
質(zhì)譜參數(shù)的設(shè)定
04
如果進(jìn)行的定量分析，單純Scan的靈敏度較低，但是單純的SIM可能丟失很多有用的信息，比如測(cè)試復(fù)雜基質(zhì)可以通過(guò)Scan的數(shù)據(jù)了解基質(zhì)的組成等。現(xiàn)在大多儀器都可以進(jìn)行Scan和SIM的同時(shí)分析，在Scan和SIM的同時(shí)分析中特別應(yīng)注意的是檢測(cè)器時(shí)間的分配。
05
離子源的溫度
離子源的溫度對(duì)物質(zhì)的靈敏度也有較大的影響，一般離子源溫度會(huì)設(shè)為230度，但最新的離子源可以設(shè)到300度，對(duì)化合物的靈敏度是一個(gè)很大的提高。
05
如何提高方法的靈敏度
1、選擇合適的分析方法
不同的分析方法，它的靈敏度是有區(qū)別的。這是由于他們的測(cè)定原理和儀器結(jié)構(gòu)不同所造成的�？梢愿鶕�(jù)不同的測(cè)定組分及其不同的含量來(lái)選擇合適的分析方法。
2、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件
對(duì)于某一特定的分析方法，必然有一些實(shí)驗(yàn)條件影響待測(cè)組分的分析測(cè)定。只有在最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，該分析方法的靈敏度才會(huì)最高。
3、減小空白值
4、增大進(jìn)樣量
5、富集待測(cè)組分
使用合適的濃縮富集方法對(duì)樣品中待測(cè)組分進(jìn)行分離、濃縮，從而提高分析方法的靈敏度。
在儀器分析中，分析靈敏度直接依賴于檢測(cè)器的靈敏度與儀器的放大倍數(shù)，當(dāng)提高檢測(cè)器的靈敏度與儀器的放大倍數(shù)，靈敏度提高，噪聲也隨之增大，隨靈敏度的提高噪聲也增大。而方法的靈敏度是用測(cè)定下限來(lái)表示，測(cè)定下限越低，鑒定方法越靈敏。所以選擇合適的方法，以及將儀器設(shè)置調(diào)到最佳參數(shù)狀態(tài)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室分析來(lái)說(shuō)必定會(huì)起到事半功倍的效果。
文章來(lái)源：化學(xué)儀器分析
