在上一期的文章中，我們介紹了根據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程《JJG 700-2016 氣相色譜儀》對FID檢測限進(jìn)行測定的方法。
在計(jì)量檢定規(guī)程中，檢測器性能指標(biāo)的測定和表征，除了基線噪聲和漂移之外，最重要的便是靈敏度和檢測限。靈敏度和檢測限是兩個從不同角度表示檢測器對物質(zhì)敏感程度的指標(biāo)，靈敏度越大，表示檢測器性能越好；檢測限越低，則表示檢測器性能越好。在這一期的文章中，我們將介紹ECD檢測限的測定。在計(jì)量檢定規(guī)程中規(guī)定的五種檢測器中，TCD屬于濃度型檢測器，測定的是靈敏度；ECD與TCD同屬于濃度型檢測器，測定卻是檢測限。因此，需要注意的是，在ECD檢測限的測定過程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行載氣流速的校正。
ECD檢測限， 檢測限的定義

本文所指檢出限為儀器檢出限，請區(qū)別于方法檢出限。介于ECD屬于濃度型檢測器，F(xiàn)ID屬于質(zhì)量型檢測器，兩者之間靈敏度的計(jì)算公式不同——濃度型檢測器的靈敏度計(jì)算需要帶入載氣流速項(xiàng)——ECD和FID檢測器的檢測限的計(jì)算公式也有所區(qū)別，即ECD的檢測限計(jì)算公式中應(yīng)當(dāng)帶入載氣流速項(xiàng)。將上述公式具體到ECD檢測器，其計(jì)算公式（具體公式的推導(dǎo)將會在其他文章中說明）為：

這里需要說明的是，相當(dāng)一部分人會認(rèn)為計(jì)算出來的ECD的檢測限是一個濃度值，然而在實(shí)際中并不能通過配置一個DECD這樣濃度的樣品來測定檢測器的檢測限。
DECD的單位是g/ml，其物理意義是將產(chǎn)生兩倍噪聲信號時，單位體積的載氣內(nèi)進(jìn)入檢測器的組分量（質(zhì)量）——而這個單位體積載氣內(nèi)組分的質(zhì)量，還要通過峰寬（半峰寬，時間參數(shù)）等換算成質(zhì)量，再計(jì)算為濃度，才是產(chǎn)生兩倍信號噪聲時的樣品濃度。再一點(diǎn)需要說明的是，ECD檢測限的計(jì)算公式中涉及到載氣流速項(xiàng)，因此，在計(jì)算檢測限時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行載氣流速校正。

計(jì)量檢定規(guī)程對檢測限的規(guī)定

在計(jì)量檢定規(guī)程《JJG 700-2016 氣相色譜儀》中，對ECD檢測器的指標(biāo)要求并不高的，其中：線噪聲≤0.2mV，基線漂移≤0.5mV ，檢出限≤5pg/ml（5×10-12g/ml）；或者基線噪聲≤5Hz，基線漂移≤20Hz ，檢出限≤5pg/ml（5×10-12g/ml）；在市面上的諸多氣相色譜產(chǎn)品中，國內(nèi)外廠家ECD檢測限的范圍大致位于2×10-13g/ml（200fg/ml）到4×10-15g/ml（4fg/ml）之間；其中傳統(tǒng)的同軸圓筒型的ECD檢測限在10-13g/ml級別，脈沖調(diào)制式微池ECD檢測限一般在10-14g/ml級別或者更低。目前，國內(nèi)的頂尖ECD和國外優(yōu)秀產(chǎn)品基本處于同一水平線。

ECD檢測限的測定條件

（1）儀器狀態(tài)
在根據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程對ECD進(jìn)行檢測限測試之前，應(yīng)當(dāng)確保ECD檢測器達(dá)到穩(wěn)定，基線漂移和基線噪聲達(dá)到要求，尤其是基線漂移應(yīng)當(dāng)在規(guī)定值之內(nèi)，不然由于儀器尚未穩(wěn)定，測得的數(shù)值會偏大。和FID等質(zhì)量型檢測器相比，濃度型檢測器（TCD、ECD）的穩(wěn)定需要的時間更長，一般在2h到4h之間；
（2）氣源
N2、Ar、He和H2均可作為 ECD的載氣，在計(jì)量檢定和實(shí)際使用中氣源一般為氮?dú)?。對載氣要求純度應(yīng)當(dāng)盡可能的高，如果含有雜質(zhì)，尤其是氧含量較高的載氣會對儀器的基線造成干擾，導(dǎo)致噪聲增大。同時載氣中含有氧氣可能會導(dǎo)致檢測器靈敏度下降，放射源表面被氧化等。一般要求載氣純度不低于99.999%。
如果不能達(dá)到以上要求，應(yīng)當(dāng)在氣源和氣相色譜之間串聯(lián)氣體凈化器。對于使用ECD檢測器的氣相色譜而言，除了串聯(lián)常用的除水、除烴類的凈化器之外，還應(yīng)當(dāng)串聯(lián)脫氧管；此外，氣源和氣相色譜之間的連接應(yīng)當(dāng)使用惰性化的銅管或不銹鋼管，盡量避免使用聚四氟乙烯管，因?yàn)闀B透微量的氧氣。
（3）進(jìn)樣模式（分流/不分流進(jìn)樣）
在實(shí)際的使用中，ECD使用毛細(xì)柱和填充柱的情況有很多，毛細(xì)柱的使用范圍更加廣泛，毛細(xì)柱的優(yōu)點(diǎn)也很明顯，柱效高分離度好等，但是在計(jì)量檢定時建議使用填充柱進(jìn)行測定檢出限。如果使用毛細(xì)柱，將會涉及到分流進(jìn)樣、分流/不分流進(jìn)樣，無論是分流進(jìn)樣或者是分流/不分流進(jìn)樣，由于廠家進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等原因，分流歧視問題不可避免——即分流情況下，設(shè)定分流比1:10，但是實(shí)際樣品并不嚴(yán)格遵循這個比例——這樣會造成計(jì)算結(jié)果上的偏差。
當(dāng)然如果使用毛細(xì)柱，也可以采用完全不分流進(jìn)樣；但是在涉及載氣流速校正時候，樣品經(jīng)過毛細(xì)柱，則毛細(xì)柱的流量需要計(jì)算壓力梯度校正因子；尾吹氣的流量則是直接進(jìn)入了檢測器并排出，這一部分沒有壓力降，不需要計(jì)算壓力梯度校正因子，因此，如果使用毛細(xì)柱，在進(jìn)行載氣流速校正時候，需要分兩部分進(jìn)行換算，在流量校正上或許會有一定的復(fù)雜。
實(shí)際中，由于毛細(xì)柱的流量一般較?。?-5ml/min），相對于尾吹氣60ml/min而言占比較小，不進(jìn)行壓力梯度校正因子的計(jì)算帶來的誤差不會很大。但是占比較大時候，就需要審視這一部分的誤差。
ECD檢測限的測定方法
我們將從溫度、載氣、檢測器、色譜柱和樣品等五個方面來談ECD檢出限的測定。
（1）溫度
一般按照計(jì)量檢定規(guī)程的要求來進(jìn)行設(shè)定，可以有一定的偏差。使用ECD測定γ-666的情況下，檢測器溫度設(shè)置從220℃-300℃對檢測限（γ-666的響應(yīng)值）的影響不大。典型的溫度設(shè)置為：氣化室：240℃；柱溫箱：190℃；檢測器：280℃。
（2）載氣
N2、Ar、He和H2均可作為ECD的載氣，使用N2和Ar時候檢測器的靈敏度較高；但是使用Ar或者He時候，應(yīng)當(dāng)添加一定的甲烷作為猝滅劑。
需要說明的一點(diǎn)是，ECD檢測器需要一定的載氣流量或者在使用毛細(xì)柱時候需要合適的尾吹氣。原因是：對于ECD檢測器，其池體積較大，因此需要一定的流量將樣品迅速帶過檢測器放射池——這點(diǎn)區(qū)別于FID檢測器尾吹氣的作用。
（3）檢測器
檢測器中具有放射源，建議將出口處的廢氣排出室外；多數(shù)的ECD檢測器在氣相色譜儀打開后就可以使用，不需要設(shè)定除溫度以外的參數(shù)；但是有一些ECD需要設(shè)定參比電流等參數(shù)。一般來說，參比電流越大，檢測器的靈敏度越高，但是基線噪聲也越大。因此應(yīng)當(dāng)選擇信噪比較高情況下的參比電流進(jìn)行測定——而不是只設(shè)定較高的參比電流而不注意基線噪聲。
（4）色譜柱
一般使用非極性，或者弱極性色譜柱。典型的填充柱規(guī)格為：1m×Φ3（外徑），5%OV-101，（80-100）目白色硅烷化載體；或者類似極性的毛細(xì)柱，如KB-5 30m×0.32mm×0.25μm。
（5）標(biāo)準(zhǔn)樣品
使用濃度為100pg/μL的丙體六六六（γ-666）-異辛烷溶液；進(jìn)樣量：1μL。
（6）測定
一般是待儀器基線穩(wěn)定后，進(jìn)樣1μL，連續(xù)進(jìn)樣7次，用氣相色譜工作站計(jì)算丙體六六六（γ-666）的峰面積，求出7次峰面積的算術(shù)平均值，然后帶入公式計(jì)算。
ECD檢測限的測定實(shí)例
下面將介紹是用填充柱進(jìn)行ECD檢出限測定的實(shí)例
（1）等待儀器穩(wěn)定
按照廠家推薦的條件設(shè)定儀器條件，并等待儀器穩(wěn)定；
 （2）記錄基本參數(shù)
測定ECD檢測器接入色譜柱的出口處的載氣流量，記錄大氣壓強(qiáng)（0.10225MPa）、室溫（25℃）、載氣流速（60ml/min）和進(jìn)樣口壓力（表盤顯示壓力0.23Mpa）；
（3）測定基線噪聲
記錄儀器穩(wěn)定后30min基線，計(jì)算得基線噪聲為0.06mV
（4）峰面積與重復(fù)性
連續(xù)進(jìn)樣七次，記錄峰面積，并求峰面積平均值。這里和其他檢測器測定時候一樣，需要注意的是：一般要求連續(xù)七次進(jìn)樣，并要求七次進(jìn)樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%才為合乎要求。此處計(jì)算七次進(jìn)樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差可以直接用于后續(xù)的定量重復(fù)性的計(jì)算。
（5）載氣流速校正
按照要求，進(jìn)行載氣流速的校正
①大氣壓強(qiáng)（0.10225MPa）、室溫（25℃）、載氣流速（60ml/min）和進(jìn)樣口壓力（表盤顯示壓力0.23Mpa）情況下，計(jì)算出的壓力梯度校正因子為：J=0.43
②在ECD溫度280℃情況下，計(jì)算出的校正載氣流速為：Fc=46.4ml/min
ECD檢測限的計(jì)算
在進(jìn)樣量1μL的情況下，計(jì)算出來的檢測限為：DECD=4.32×10-14g/mL，在計(jì)算時候請注意單位的換算，如μV·s和mV·min等。
ECD檢測限的討論
在實(shí)際計(jì)算ECD檢測限的時候，基線噪聲的值需要帶入公式進(jìn)行計(jì)算，由于基線噪聲是以縱坐標(biāo)的單位（如mV）為量度，峰面積是以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的乘積作為量度（如mV·s或者μV·s），在計(jì)算檢出限時候，分子分母會約去單位，因此，基線噪聲以何種單位為量度并不影響檢測限的計(jì)算。
在《JJG 700-1999 氣相色譜儀》中，基線噪聲只規(guī)定了以mV為單位；在《JJG 700-2016 氣相色譜儀》中，基線噪聲規(guī)定了以mV或者Hz為單位，這樣就為檢定安捷倫等國外廠家的ECD提供了依據(jù)。另外，在安捷倫的說明書中，規(guī)定了其ECD檢測器如何進(jìn)行mV和Hz的換算：整體上來說，ECD檢測限的測定，首先是注意帶入載氣流速進(jìn)行計(jì)算，這點(diǎn)應(yīng)當(dāng)區(qū)別于FID檢測器檢測限的測定；其次需要進(jìn)行載氣流速的校正，這點(diǎn)可以參考TCD檢測器靈敏度的計(jì)算。