气相色谱峰面积和保留时间精密度的重要性

摘要峰面积和保留时间是气相色谱里的两个主要测量值，他们的精密度最终决定得到定量数据的有效性，这里讨论影响其精密度的主要参数。前言支配所有色谱数据的两个测量值是保留时间（tR）和峰面积，精确的tR值测量是所有现代气相色谱仪的核心保证，增加tR值的精密度会导致定量分析结果可靠性的提高，并增加了使用自动定量分析的可能，tR值的精密度的增加还起到使色谱柱效提高（使用细内径毛细管柱）和/或缩短分析时间（快速色谱）的重要作用。这两个条件具有使单位时间内有更多洗脱物流出的潜在作用。tR精密度不高会造成定性分析的错误，导致校正数据与错误分析物匹配的总体错误。在气相色谱中（GC），tR精密度受到载气流量和柱温精度的双重控制，次要的因素包括自动进样器速度，和“启动分析”信号的精密度。Agilent6890N的tR精密度能够优于0.0008min(0.048s)，要达到这样测量精密度，在环境条件（实验室温度和压力）有少许变化时，会对保留时间精密度有明显的影响，因此，Agilent6890N具有环境温度和压力的补偿功能。气相色谱峰面积和保留时间精密度的重要性技术报告峰面积的精密度极大地决定定量分析的准确性，它和tR没有直接关系，但是峰面积的精密度会同样会受到影响tR变量的影响，为了保持响应值的精密度，控制进入检测器的流量十分重要，检测器温度也对检测器的响应有一定的作用，电子捕获检测器（ECD）或热导检测器（TCD）对温度的敏感性比其他检测器更为厉害。影响峰面积重复性的其他因素是自动进样器吸取试样的精密度、注射速度和注射器的性能。对活性样品整个流路的惰性会极大地影响峰面积的精密度，特别是对低含量样品影响更大。简而言之，在GC中tR和峰面积的精密度受到许多参数的影响，在这些参数中的某些参数的影响大于其他参数。保留时间和峰面积的精密度与高柱效和/或快速色谱相适应，需要把所有的参数（温度、压力和流量）进行严格地控制在允许差的范围之内。26890N峰面积和tR的精密度指标tR精度Agilent6890NGC的tR精密度规定优于0.0008min或优于0.008%RSD（相对标准偏差），这里在两个指标之间的“或”字是布尔逻辑关系，它的意思是两个条件之一总是满足的，在多数情况下二者都满足，这些规格指标用表1中使用的条件进行测定。为了适应这些指标的测定，给仪器通电、通气，让进样口、检测器在规定的温度下保持至少两个小时，色谱柱要老化过并且没有任何残余污染物，在进行测试之前至少立刻进行一次空白分析（不进样）。测试这些规格指标，仪器不需要再进行平衡，得到的色谱如图1所示。正十四烷（2ng柱头进样）用作tR和峰面积指标测定的物质。表1.气相色谱仪条件Agilent6890NGC带7683NALS5-µL注射器：部件号5181-1273钳口盖样品瓶：部件号5181-1210和钳口盖（部件号5181-3375）进样口EPC：分流/不分流不分流模式：1.0µL进样进样口温度：250°C吹扫流量：40.0mL/min吹扫时间：0.5min恒流量：6.5mL/min气体节省：关闭载气：氦气检测器FID温度：300ºCH2流量：30mL/min空气流量：400mL/min尾吹气流量：25mL/min火焰点燃补偿：15pA尾吹气：N2进样口衬管Agilent通用进样口衬管部件号5183-4647隔垫：部件号5183-4757柱箱120V或240V柱箱梯度速率°C/min柱温°C保持min开始–750.5一阶梯度201900.00总分析时间6.25min平衡时间1.0min色谱柱AgilentHP-5.625，部件号19091J-413，30m×0.32mm，0.25µmAgilent化学工作站(32位)信号1FID采集数据速率5Hz积分事件表起始斜率灵敏度：5起始峰宽：0.02最小峰面积：5最小峰高：5起始肩峰：向下划垂线分析序列至少做一次空白分析样品分析6次3图1.测试色谱图仪器所选择的条件是通用性的，涵盖了不同的分析方法，特别注意不要用非常规使用的GC条件或步骤。色谱和其他许多测试技术一样，在很大的程度上依赖于操作人员所选择的条件。这里的条件和指标测定的结果代表平均的操作人员进行典型方法分析时的情况。GC测定需要怎样的精密度？进行快速气相色谱，得到的色谱峰比较窄，需要很好地控制tR的变化，我们从理论知道：这里：tr是tRtm是不保留峰的tRk是分配比例tm是平均线速度µ的函数L是柱长现在µ是色谱柱两端压力降、气体黏度的函数，气体黏度又决定于温度，所以对给定的色谱柱µ会随温度和压力的改变而变化。k)(1ttmr+=µ=Ltmk是随膜厚（毛细管柱）和柱温变化的热力学函数，所以要得到重复性好的tR值，我们必须控制柱温和线速度，改变膜厚也会影响k值，但是它的变化常常比较慢，变化是单向的（膜厚逐渐变薄），而且不是我们可以控制的仪器参数（在开始时可以选择色谱柱的膜厚）。tR精密度是峰宽和分离度的函数。tR的首要用途是峰的鉴定，如果两个峰的tR变动很大，那就无法正确地对峰进行鉴定（偏离设定的tR窗口），因而出现太大的偏差。例如在图2中展示的两个峰，分离度等于1，峰宽相等：从分离度公式，我们知道在这个公式里w是基线峰宽：w=4σ式中σ具有高斯峰的一般常用关系：要说明的是半峰宽w1/2是通常要测定的参数，下式给出：w1/2=0.589w=2.355σwtt1Rr1r2−==πσ=σ−−2Aey22r/2)t(t4现在对于这两个峰，tr2－tr1=w，我们可以有把握地说一个峰是1或2，我们必须确信无论那一个峰不会移动超过两个峰距离的一半。换句话说，我们鉴定用的tR窗口小于±w/2，要注意这是一个绝对的而不是相对的窗口。在“快速”模式色谱中，使用100或150µm色谱柱，或较大内径的色谱柱，在最佳流速下操作，其色谱峰具有60ms的w1/2并不罕见。所以，tR的重复性必须优于±60ms(0.001min)。快速或更为高效的色谱峰会要求更好的重复性。上述的讨论是假设分离度为1的情况。当分离不够好的峰则需要更为严格的tR精密度，以便进行准确的峰鉴定。ww(1/2)tr2-tr1图图2.二峰分离度等于1和峰宽相等的例子保留时间的精密度也受积分仪用测定峰极大点来确定tR计算方法的影响，较宽的峰（有相对“平坦”的极大点）很难用计算机计算方法进行准确的处理，庆幸的是宽的峰具有比较大的tR差（对分离度等于1的情况），不一定需要很高的tR精密度。极高tR精密度的其他好处tR窗口的自动更新在正常的操作中，用气相色谱仪进行一个方法的运行，其tR的变化或位移很小，就像色谱柱正常的老化过程一样。连续两次运行的tR差别不大，使用多次或使用了几个星期后，就需要调整tR的窗口，这样会对操作人员带来困难（在时间方面），这也决定于分析样品的数量。改变tR的窗口六次或只有少数组成，需要10min，在进行多组分分析时（例如VOA或半挥发性物质），就需要很长时间了。除了时间增加，手工操作也增加了许多误差来源。要使tR有很高的精密度，可以自动更新tR的窗口，自动更新tR的窗口是方法里的一部分，在每次方法运行中就进行了tR的窗口更新。这一要求等同于以前讨论的情况，就是绝对精密度优于峰宽的一半，所以，任何两次连续分析的偏差都不会造成峰鉴定的错误。对Agilent6890N当使用安捷伦工作站时，用户可以选择设定自动更新tR的窗口。保留时间锁定(RTL)tR的精密度是最为普遍关心的问题，重复性是在一台仪器上进行一个特定分析得到的精密度。对一台仪器要达到这一性能，温度和柱压（柱流量）的设定值必须精确，但不需要准确。为了在两台仪器之间的精密度水平一样，进行同样方法时其设定值必须准确，就是在不同的仪器上的温度或压力设定值一定要和另外的检测设备上测量的一样（在一定的公差范围内），Agilent6890N可以实现这种类型的绝对准确度。为此，在不同的仪器上可以进行RTL，进行同一方法的分析，得到相同的(tR)结果。RTL要求两台色谱仪的温度和压力完全相同。两台仪器上的色谱柱长度会有细微不同，这样会导致tR的差别，这种情况可以少许改变柱压（柱流量）达到标准化。使用RTL对色谱工作者有不少好处，包括色谱柱维护或更换以后容易安装（不需要改变tR窗口），多年以后或更换仪器以后可以保持结果一致，可以进行数据的直接比较或不同的实验室之间进行精确的方法转换。峰面积的精密度在色谱中一个分析物峰面积的精密度是定量分析的基础，和GC相关的峰面积的精密度与测量的方方面面有关，重要的因素包括数据处理设备可以精确地从气相色谱检测器对信号进行积分的能力、检测器对进入其中同样数量物质给出相同信号的能力、以及可以往色谱柱中注入精确数量样品和标准样品的能力。峰面积比其他色谱测量更为重要，因为它受整个色谱系统和色谱方法的影响。Agilent6890N的峰面积精密度的指标优于1%RSD。这一指标是使用不分流进样测定的，使用在表1中所列的“通用”条件，往色谱柱中注射2ng十四烷进行测定，不用内标(ISTD)法分析。5结论峰面积和tR是GC的两个重要测量参数，二者的测量精密度从根本上决定所产生数据的定量分析有效性。如需详细信息有关我们产品和服务的更多信息请登录我们的网站。安捷伦公司对这一材料里可能有的错误或有关装备、性能或使用这一材料而带来的意外伤害和问题不负任何责任。本材料中的信息、说明和指标，如有变更，恕不另行通知。©安捷伦科技有限公司2005中国印刷2005年9月14日5989-3425CHCN