气相色谱峰面积和保留时间精密度的重要性

Agilent 6890N 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 2 ng 十四烷进 行测定，不用内标 (ISTD) 法分析。
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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。
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进样口衬管 Agilent 通用进样口衬管 隔垫：
柱箱 柱箱梯度 开始 一阶梯度
部件号 5181-1273 部件号 5181-1210 和钳口盖（部件号 5181-3375） 分流/不分流 1.0 µL 进样 250 °C 40.0 mL/min 0.5 min 6.5 mL/min 关闭 氦气
300 ºC 30 mL/min 400 mL/min 25 mL/min <15 pA N2
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。
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。Agilent 6890N 的 tR 精密度能够优于 0.0008 min (0.048 s)，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， Agilent 6890N 具有环境温度和压力的补偿功能。
表 1. 气相色谱仪条件
Agilent 6890N GC 带 7683N ALS 5-µL 注射器： 钳口盖样品瓶： 进样口 EPC： 不分流模式： 进样口温度： 吹扫流量： 吹扫时间： 恒流量： 气体节省： 载气：
检测器 FID 温度： H2 流量： 空气流量： 尾吹气流量： 火焰点燃补偿： 尾吹气：
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）， Agilent 6890N 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。
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 10 min，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。
部件号 5183-4647 部件号 5183-4757
120 V 或 240 V 速率 °C/min – 20
柱温 °C 75 190
保持 min 0.5 0.00
总分析时间 平衡时间
6.25 min 1.0 min
色谱柱 Agilent HP-5.625，部件号 19091J-413，30 m × 0.32 mm，0.25 µm
Agilent 化学工作站 信号 1 FID 采集数据速率 5 Hz
(32 位)
积分事件表 起始斜率灵敏度： 起始峰宽： 最小峰面积： 最小峰高： 起始肩峰：
5 0.02 5 5 向下划垂线
分析序列 至少做一次空白分析 样品分析 6 次
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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。
k 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）。
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：
tr = tm (1 + k)
这里：
tr 是 tR tm 是不保留峰的 tR k 是分配比例 tm 是平均线速度 µ 的函数 L 是柱长
tm
=
L µ
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。
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：
气相色谱峰面积和保留时间精密度的重要性 技术报告
摘要
峰面积和保留定量数据的有效性，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。
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。
6890N 峰面积和 tR 的精密度指标
tR 精度
Agilent 6890N GC 的 tR 精密度规定优于 0.0008 min 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（2 ng 柱头进样）用作 tR 和峰 面积指标测定的物质。
tr2 - tr1
w(1/2)
w
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。
从分离度公式，我们知道
R = 1 = tr2 − tr1 w
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： y = Ae−(t−tr )2 /2σ2 σ 2π
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 =2.355σ
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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 150 µm 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 60 ms 的 w1/2 并不罕见。所以， tR 的重复性必须优于 ±60 ms (0.001 min)。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。
极高 tR 精密度的其他好处
tR 窗口的自动更新
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 Agilent 6890N 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。