内容提要

一、前言

二、保证UVS分析检测数据可靠性的几个关键问题

三、保证AAS分析检测数据可靠性的几个关键问题

四、保证原子荧光、形态分析仪器分析检测数据可靠性的一些关键问题

五、保证激光拉曼分析检测数据可靠性的一些关键问题

六、保证 HPLC分析检测数据可靠性的8个关键问题

七、保证GC分析检测数据可靠性的11个关键问题

八、保证GC-MS分析检测数据可靠性的8个关键问题

九、重视仪器学理论才能真正保证分析检测数据的可靠性

十、几点体会

 一、前言

       各位朋友，大家好！首先我要感谢伟业计量和李家松先生邀请我与大家一起在线讨论交流分析检测方面的问题，给了我向大家学习的机会。谢谢！ 今天我想根据仪器学理论、分析化学理论和我本人的长期使用、研发各类分析仪器的实践，综合性的给大家讲：绝大多数实验室使用最多的常规型、普及型、基础型的紫外可见分光光度计（UVS）、原子吸收分光光度计（AAS）、激光拉曼（L-R）、原子荧光（AFP）、高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、质谱（MS）等分析仪器使用中，如何保证分析检测数据可靠性的一些关键问题。这些问题，可以举一反三，对所有的分析测试工作者都有共性。

     所有分析检测工作者的目的，都是为了要得到准确可靠的分析检测数据；所谓准确可靠的数据，就是指分析检测的数据准确度高、重复性好。而要得到准确可靠的分析检测数据，学问很深、难度很大。其中有很多问题值得分析仪器制造者、使用者们注重。因此，认真研究如何保证各类分析仪器的分析检测数据可靠性的一些关键问题，是一个值得所有分析检测仪器制造者、使用者高度重视的问题。

     众所周知，任何分析检测工作，都必须对被检测的样品进行前处理。这是所有分析检测工作者必须重视的问题。因为它是分析检测工作的主要误差来源之一。全世界科学家都默认，一般分析检测工作的总误差中30%以上来自样品前处理。有些前处理工作非常麻烦、非常困难。例如：光谱、色谱、质谱等分析检测工作中，一块含有致癌物质的微量元素Cd的土壤或矿物，如何准确的检测出其含量；一种农产品如何准确的检测出其中的致癌物质Pb、Hg的含量；一粒药片，怎么准确的检测出其中的有效成分和杂质等等，都是很难的问题。这里首先都要把固体试样变成能够测试的液体，还要保证引起的分析误差小，这不是一个简单问题，因为前处理会带来很多误差。所以，所有的分析检测工作者，都必须重视样品前处理。目前，样品前处理的方法很多，阎军等人已经早有专著。他们在专著中，对化学方法（萃取）、物理方法（微波消解等）等前处理方法作了全面介绍，请读者自己参阅。

     熟话说“磨刀不误砍柴工”，虽说在听课的很多朋友学历很高，但是由于年轻、大家对分析检测工作中的很多问题可能没有碰到过、或者碰到得比较少，再加分析检测工作又是一个学问很深的工作，难度较大。所以大家需要学习！建议大家重视学习！多参加像今天这样的研讨会；不断提高自己的分析检测技术水平！今天讲的内容，对分析仪器的研发者、生产者、使用者、维修者都有参考作用，建议有关人员重视。

     我毕业于天津大学精密仪器系光学仪器专业，受过5年仪器学的熏陶； 1963年大学毕业后，分配到中国科学院工作至今；我既研发仪器，又同时使用仪器、做仪器的应用研究工作；在分析行业里干了58年！积累了一些经验、教训，我愿意与大共同家分享这些经验和教训！我愿意把自己的脑袋账、肚皮账、本本账都倒给大家！因为这样做，既对大家个人成长、技术水平快速提高有利、又对你们检测中心（单位）的工作有利、也对提高我们国家的分析检测技术有利！谢谢！

二、保证UVS分析检测数据可靠性的一些关键问题

        UVS的成熟商品仪器，是19世纪40年代由美国的Bekman公司推出的，它是一种使用最多的分析仪器，它在全球的分析检测领域中的使用覆盖面达到70%以上。但是要用好UVS，要保证UVS得到准确可靠的分析检测数据，不是一件容易的事，要保证UVS分析检测数据的可靠性，有很多问题需要使用者特别注意、特别重视。

       这个问题，我在2021年8月27日的“伟业计量线上研讨会”上做了介绍，主要内容包括：认真选择溶剂、认真选择溶剂的最短可用波长、认真选择检测仪器的测试波长、认真选择试样浓度范围、认真选择有关的仪器条件、注意防止试样光解、重视比色皿、流动池问题等等。这些问题对保证分析检测数据的可靠性非常重要，因为篇幅所限，此不赘述，请感兴趣的朋友自己去查阅。  

       关于如何保证UVS的分析检测数据的可靠性问题，有很多科技工作者不太注意，除了我在2021年8月27日的“伟业计量线上研讨会”上的介绍外，还有很多非常重要的问题使用者都还没有引起重视；例如：光谱带宽的选择问题；我在分析检测青霉素钠时，特别注意了当时我国药典上规定了用1nm光谱带宽检测青霉素钠的要求。我改用不同的光谱带宽对同一种青霉素钠进行了反复分析检测，发现不同光谱带宽的检测的结果大不一样；所以，我认为光谱带宽是UVS仪器主要分析误差的来源之一。

       我认真研究过光谱带宽对分析误差的影响；我曾用青霉素钠、青霉素钾样品，对光谱带宽进行过分析测试误差的研究。我国药典过去规定对青霉素钠、青霉素钾的分析测试用1nm光谱带宽；但我对同一种浓度的青霉素钠进行多次分析测试后发现；用2nm光谱带宽测试时，吸光度值为0.805Abs；用1nm光谱带宽测试时，吸光度值为0.825Abs；用0.3nm光谱带宽测试时， 吸光度值为0.865Abs；用0.2nm光谱带宽测试时，吸光度值为0.823Abs；实践证明，0.3nm光谱带宽测试时吸光度值最大。nm光谱带宽测试的结果比0.3nm光谱带宽测试时吸光度值小0.060 Abs；1nm光谱带宽测试时，吸光度值比0.3nm光谱带宽测试时吸光度值小0.04Abs；说明0.3nm光谱带宽是最佳光谱带宽。2nm光谱带宽测试时的吸光度值和0.3nm光谱带宽测试时的吸光度值绝对误差△A为0.06Abs；相对误差为△A/A＝0.06/0.865=0.69（6.9%）、1nm光谱带宽测试时的吸光度值和0.3nm光谱带宽测试时的吸光度值绝对误差△A为0.040Abs。相对误差为△A/A＝0.046（4.6%）。

       为此，本人将此问题向国家药典委的有关领导和有关专家反映后，引起了他们的重视，所以今天的我国药典对药物分析检测时，对每种药品的光谱带宽只有建议值，没有硬性规定值了。因此，本人认为：为了减少分析检测误差，为了得到或保证准确可靠的分析检测数据，从事药品、食品和各类样品的UVS分析检测的使用者们，一定要高度重视对UVS的光谱带宽的选择。

       本人认为光谱带宽选择的原则应该注意两点： 第一，根据分析工作的误差要求选择光谱带宽；因为不同的光谱带宽对同一种物质进行分析测试，有不同的误差，所以，不同行业、应对光谱带宽有不同的要求。因此，使用者应根据分析工作的误差要求来选取不同的光谱带宽。特别是制药行业、科研工作或要求较高的使用者，更应如此。 第二，光谱带宽不能过大或过小；因为我们应该选择样品的最佳光谱带宽或选择靠近最佳光谱带宽的光谱带宽来分析检测，才能得到最佳（最准确、最可靠）的分析检测结果。

       有些科研工作者以为光谱带宽越小越好（他们认为光谱带宽小，意味着分辨率高），也有科研工作者以为光谱带宽越大越好（因为能量大，灵敏度高）。其实不然，如前所述，本人对同一浓度的青霉素钠、青霉素钾的实际测试结果就不是这样；0.3nm光谱带宽测试时吸光度值最大；比0.3nm光谱带宽大和比0.3nm光谱带宽小的时候，分析测试的数据都比0.3nm光谱带宽小，说明0.3nm的光谱带宽是最佳光谱带宽、其分析检测数据结果的误差最小。又如：认真选择线性动态范围（Linear Dynanic Range－LDR）也是UVS使用者应该重视的问题；这个问题目前还有很多使用UVS的科技工作者没有引起重视。LDR可以定义为：被分析试样的最大吸光度Amax（保证相对误差为1％时的最大吸光度），除以被分析试样的最小吸光度Amin（保证相对误差为1％时的最小的吸光度），即Amax/Amini。UVS的LDR应该是是国际上广大的药物分析工作者和分析化学工作者们，梦寐以求的一项关键技术指标。可惜的是国内外广大的UVS使用者，目前还没有对LDR引起应有的重视。

       如果一台紫UVS的LDR很大，那么，它对很浓的试样不需要稀释、对很稀的试样不需要浓缩，都能保证分析误差在要求的误差范围以内的。这无疑是一台好仪器。日常工作中，经常听到有人说，试样很浓不要紧，稀释一下就行了；或者说试样很稀不要紧，浓缩一下就行了。但是，他们不知道，“稀释一下”，“浓缩一下”谈何容易，会增加多少麻烦，会带来多少误差。我们说，在日常的分析测试工作中，应该尽量避免对试样作多次的稀释和浓缩。这样，既减少麻烦，又有利于保证提高分析测试数据的可靠性。为了保证分析测试误差在要求的范围内，使用者在分析测试时，一定要注意使用在UVS的最佳线性区。否则，不可能得到可靠的分析测试结果。本人曾经实测过北京普析通用公司生产的TU－1901紫外可见分光光度计的LDR，发现其能保证1％相对误差的最小吸光度Amini可到达0.04Abs，能保证1％相对误差的最大吸光度Amax可到达2.2Abs以上；其LDR为Amax/Amini＝2.2A/0.04A＝55以上；但本人也曾测试过某国产紫外可见分光光度计，发现其能保证1％相对误差的最小吸光度Amini仅为0.3Abs，能保证1％相对误差的最大吸光度Amax仅可到达1.2Abs，其LDR=Amax/Amini＝1.2Abs/0.3Abs＝4。本人用同样的方法，对日本某某公司的的、在我国市场上盛销一时的UVS（UV-2450、UV-2550）进行了测试，结果发现该仪器的LDR为30！实际上没有30！因为噪声未知！

       后来，本人仔细研究，发现北京普析通用公司生产的TU－1901紫外可见分光光度计的杂散光为0.01%，噪声为0.0004Abs；而被测试的某国产紫外可见分光光度计的杂散光为0.3%，噪声为0.005Abs；日本某公司的同类UVS的杂散光为0.0003%，但是没有给出噪声，我以宽宏大量的胸怀，假设其噪声为0.004Abs（本人采用国际接轨的方法实际测量，有时还大于此数据），所以计算出其线性动态范围为30，比国产的UVS差很多！因此，本人得出结论：紫外可见分光光度计的LDR，完全由仪器的杂散光和噪声决定。若要保证紫外可见分光光度计的LDR足够大，则必须先保证杂散光和噪声都很小才行。目前，国外有些UVS的杂散光很小；有的达到百万分之几、千万分之几，这对使用者没有多大实际意义；并且，本人研究结果，0.05%的杂散光，基本上可以满足全世界的UVS仪器分析检测工作的要求[1]。

       国外的UVS扫描速度都很快，但是他们不给出仪器的噪声。根据仪器学理论，本人认为国外厂商的这种做法是骗人的；因为噪声决定仪器能够分析检测浓度的下限、决定稀浓度样品的分析检测误差。本人对有些不给噪声的国外UVS作过实测，发现他们仪器的噪声都很大。但是用户使用UVS一般都是定点或小波段范围分析检测，所以扫描速度快，误差大的UVS不是好仪器！

      如果UVS的噪声很大，仪器的信噪比就会很小，它对稍微稀一点的试样就无法检测（误差很大）。因此，UVS的使用者和制造者，一定要特别注意重视仪器的杂散光和噪声。如果使用者发现UVS仪器的杂散光和噪声都很大，则该仪器的LDR一定会很小，此时应作LDR检测，以求保证用在仪器的最佳线性区。如何保证UVS分析检测数据可靠性的问题很多很多，因为时间关系，不能一一介绍。

                                                                                                                      请大家参阅：李昌厚，紫外可见分光光度计，北京：化学工业出版社，2005

三、保证AAS分析检测数据可靠性 的一些最关键的问题

       这个问题，我在2021年8月27日的“伟业计量线上研讨会”上也曾经做了介绍，主要内容包括：调0问题、样品代表性问题、测定条件对测定结果的影响问题、样品的富集与分离问题、标准问题、样品浓度问题和应该特别引起使用者注意的几个问题等等。请感兴趣者自己查阅。

       AAS目前在各个领域使用非常广泛，特别是对致癌的微量重金属因素的检测中使用最多。例如：对食品药品中的Pb、Hg、Cd、Cr等等的检测，基本上都使用AAS，我认为其主要原因是：第一，价格便宜、性价比高；第二，操作比较简单；第三，灵敏度高。所以广大科技工作者应该特别重视AAS的应用发展情况。很多第三方检测机构都在大量使用AAS，目前的发展值得大家高度重视，本人的实践证明：要保证AAS仪器分析检测数据的可靠性，选择仪器条件非常重要；并且一定要从仪器学理、分析化学理论和具体样品（实践）的要求上去全面考虑问题；一定要做到知其然知其所以然。否则闭着眼睛抓麻雀，是用不可能用好AAS仪器的、是不可能得到准确可靠的分析检测数据的。例如：本人总结出：火焰AAS有36个条件需要选择、石墨炉AAS有48个仪器条件需要选择，这些条件中，随着仪器的自动化程度不同，需要人工选择的条件正在不断减少。但是仍有很多条件需要人工设定或选择；其中只要有一个条件选择不合适，就有可能使检测出的数据或者分析检测数据的误差很大。例如：石墨炉AAS的四种温度（干燥温度、灰化温度、原子化温度和静化温度）的选择就非常重要；干燥温度是去掉样品中的水分或溶剂，一般水样选择1000C、 有机溶剂选择120-1300C。但是，有科技工作者对水样选择干燥温度800C，对有机溶剂样品选择干燥温度1000C； 800C 、1000C的干燥温度怎么能去掉样品中的水和有机溶剂呢？因为干燥温度选择不对，不但不能去掉样品中的水分和有机溶剂、不能得到可靠的分析检测数据，结果石墨管也被断掉了。

      灰化温度主要是为了去掉样品中的杂质，如果灰化温度选择不对，将样品也挥发掉了一部分或杂质挥发不完全，都会产生分析误差；原子化温度选择不合适，样品不能完全原子化；静化温度选择不当，上次测试的样品残留物还在石墨管中影响本次分析结果等等。这些将严引起分析误差加大，严重重影响分析测试数据的可靠性。

     又如：AAS的分析线的选择也特别重要；首先，本人认为选择分析线要特别注意四个原则：

（1）稳定性: 不同的吸收线,稳定度有差别;在灵敏度能满足要求时，应从稳定度来考虑选吸收线；有些元素有几条灵敏度相差不大的吸收线;如:Co 240.7和242.5; Fe 248.3和248.8; Bi 223.1和222.8nm;可从谱线稳定度和减少干扰等方面考虑选择适当的吸收线!

（2）干扰度: Ni 的305.1nm优于Ni 232.0nm(350.1nm 线性好,谱线单一,干扰小);当分析线附近有其它非吸收线时,将使灵敏度降低和工作曲线弯曲!如Ni 232.0附近有Ni 231.98;Ni 232.14;Ni 231.6;即使SBW很小,(如0.2nm)也难分开!有时,宁愿牺牲灵敏度,而选吸收系数稍低的Ni 341.48作吸收线.

（3）吸收背景: 吸收线的选择,还要考虑背景干扰;如:Pb 217.0处的背景吸收较大,测定精密度较差,目前一般选次灵敏线Pb283.3nm作吸收线.

（4） 共振线： 共振线在红外区和真空紫外区的元素,应选次灵敏线；例如:K,不用红外区的K766.5nm,而用K404.4nm ；Hg 不用Hg 184.9而用253.7nm。之所以如此考虑，主要是因为光电倍增管的光谱向应区，一般不在红外区和真空UV区的缘故。   为了保证火焰AAS和石墨炉AAS分析检测数据的可靠性，还有很多很多需要使用者认真选择的仪器条件，因为时间所限，此不赘述。

                                                                           请大家参阅：李昌厚，《原子吸收分光光度计仪器及其应用》，北京：科学出版社，2006。李昌厚，《仪器学理论与实践》，北京：科学出版社，2008

四、保证原子荧光、形态分析仪器分析检测数据可靠性的一些关键问题

     根据本人的实践，认为要保证原子荧光、形态分析仪器分析检测数据的可靠性，应该注重以下的几个关键问题：

1、如果样品基体简单,则在分析过程中，在各元素允许酸度范围内，选择较低的酸浓度,这样有利于降低试剂空白,节约成本及减小对仪器的腐蚀;

2、如果分析元素的成份复杂,特别是含有对氢化反应构成干扰的元素Cu,Co,Ni等时,则适当增大样品酸度,有利于降低干扰。也可更换酸的种类,例如测定镍基合金中的Se,As等元素时,用酒石酸,柠檬酸等有机酸,可以使干扰元素的量明显改善。

3、关于还原剂问题：要特别注意还原剂必需在碱性溶液中配制，否则还原剂的效果难以发挥。

4、选择最佳仪器条件是保证数据可靠性的关键之一 原子荧光分析和形态分析工作，特别需要认真选择仪器条件。所有分析工作者不管用什么仪器，都应重视仪器条件的选择；根据仪器学理论和本人的实践，任何分析检测工作，特别是原子荧光形态分析工作，因为是一种联用技术，一般要涉及两种以上的仪器；例如：HPLC-AFP、HPLC-AAS等等；既要选择HPLC的最佳仪器条件，又要现在检测器的最佳条件；否则不能保证分析检测数据的可靠性。

只有二者都处在最佳条件下使用、进行分析测试，才能保证得到最佳分析检测试数据；否则，即使测试数据出来了，也能满足有关标准的要求，但是，可以肯定它不是最佳数据，肯定数据中包含很大的误差。所以，在对数据产生疑问时、有人质疑时、与文献值不一致时、与标准相差较大时等等，都应该特别注意首先要认真从最佳仪器条件选择上面下功夫。

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