温度对微量进样器校准结果的影响及解决方法

【摘要】通过对微量进样器的校准方法和测量数据处理进行详细分析，阐述微量进样器在不同温度下校准结果的差异，提出减小容量误差的解决方法，提高微量进样器校准结果的准确率。

【关键词】微量进样器；校准；温度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.03.019

Influence of Temperature on Calibration Results of Microsampler and Its Solution

MA Liping

（Ningxia Institute of Metrological Inspection and Testing，Yinchuan 750200，China）

Abstract：Through the detailed analysis of the calibration method of microsampler and the measurement data processing，the differences of the calibration results of microsampler at different temperatures were expounded，and the solution of reducing the capacity error was put forward to improve the accuracy of the calibration results of microsampler.

Key words：microsampler；calibration；temperature

微量进样器是在对物质进行定性、定量分析中，用于吸取定量样品然后注入色谱分析仪的化学实验仪器，被广泛用于石油、化学、医药卫生、食品等领域。按结构微量进样器可分为无存液进样、有存液进样和气密性进样三种。本文主要讨论微量进样器在校准过程中，温度变化对校准结果造成的影响，并提出有效预防措施。

1微量进样器容量校准概述

1.1微量进样器容量的校准方法

校准方法为衡量法。吸取量杯中的蒸馏水至校准点位，再将蒸馏水移入另一只量杯中，放置在天平上进行测量，每个点测量6次，计算出微量进样器的容量示值误差及重复性。

校准用电子天平分为两种，分别是分度值为0.001 mg（称量20μL以下用）和分度值为0.1 mg（称量20μL以上用）。微量进样器推荐校准标称总容量和半容量两个校准点（0.5μL的进样器可以只校准标称总容量点）。

1.2校准的环境条件要求

参照检定规程JJG 646—2006《移液器》和JJG 196—2006《常用玻璃量器》的要求，校准实验室的温度为（20±5）℃，且室温变化不得大于1℃/h。水温与室温之差不得大于2℃，实验室的相对湿度应在30%～80%之间。校准介质为实验室用水，应符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》中三级及以上的要求（纯水、蒸馏水或去离子水），提前24 h放入实验室内。被校微量进样器应在校准前4 h放入实验室内。

1.3温度与测量结果的数学模型

2溫度对校准结果的影响

2.1微量进样器温度与水温的影响

温度随着季节的变化而变化。在不同的季节里，微量进样器的温度和水的温度很难控制。尤为明显的是冬季和夏季。在这两个季节中因室内外温度相差较大，造成微量进样器与水的温度相差较大，在校准测量中会出现连续性数值差异。笔者曾对一支100μL的微量进样器做多次试验，在水温连续变化时的不同试验结果如表2所示。

从表2中的数据可以看出，即使在温度符合校准要求的条件下，一旦微量进样器的温度与水的温度发生变化，将会对测量结果造成较大影响。

2.2室温与水温的影响

K （ t ）值是由温度值和空气密度值分别带入得出。从式（5）中不难看出，K （ t ）值是随温度的变化而变化，即空气密度的来源取决于温度和压力，并且还会随着温度的增加而降低，空气压力也会随着海拔的升高而降低。当温度发生改变时，介质的密度也会发生改变，可参照水密度表中的每个温度点的密度值进行修正，当微量进样器温度改变1℃时，其体积的变化和它在标准温度20℃时的体积之比称为体胀系数。虽然体胀系数变化量微小，但在不同地区或不同实验室的实际操作中也会产生一定影响。当温度变化时，水的体积会随着温度的升高而增大，从10℃上升到20℃时纯水的体积增加15%，从20℃上升到30℃时纯水的体积增加0.26%。然而对于微量进样器这种玻璃制品来说，当温度上升10℃，它的膨胀系数为10×10-6～30×10-6时，容积仅增加0.01%～0.03%。可见水的体胀系数几乎是玻璃的10倍。因此，水在不同的温度下的体胀与进样器的体胀不一致，在校准时会引入较大的误差。

在试验中容易给试验人员造成误区的是，在室温变化不大的情况下水温不会发生改变，其实不然。例如：更换试验用水时，试验人员手温过高，过久接处量器会使其温度上升。实验室温度不稳定的情况下没有及时测量水温，也会给测量结果造成一定的误差。

采用一支1000μL的微量进样器在不同时间，同一地点进行测量测试。K （ t）值计算中空气密度取0.0012 g/cm3，β=25×10-6/℃-1，观察其未测水温的具体情况如表3所示。

表3数据表明，室温变化过大会导致水温发生变化，进而引起测量结果的变化。

3測量误差对色谱仪器的影响

微量进样器的测量误差会给色谱仪器的实验结果带来很大影响。若进样过大会导致色谱仪器的峰展宽或畸变，分离度变差；若组分量低，溶剂拖尾峰可能掩盖组分峰或难以定量。进样量小，可以克服上述问题，使峰分离良好，分析准确度提高，但保留时间会拖后；若样品组分含量相差较大，微量组分可能难以检测。

4减小温度对误差影响的有效方法

4.1环境温度控制

校准前应对实验室进行恒温处理，严格按照相关规程的要求将温度控制在（20±5）℃，且室温变化不得大于1℃/h。校准时，避免人员来回进出，实验室保持封闭状态，减小因空气对流而引起的温度变化和空气密度变化。若温度上升或下降过快时，应停止测量，采取保温措施，待温度稳定后方可继续测量。

4.2减小水温的变化

储水器在实验室放置24 h后方可使用，水温与室温之差不得超过2℃，温湿度表放在储水器和标准器附近，以便观察储水器和标准器附近的温度变化。测量使用的量器中应放入温度计，以便随时观察水温变化。

4.3人员操作的要求

提高试验人员思想认识，加强学习、培训，规范正确测量温度的意识，认真按照规程要求进行校准。实验前，应先将样品提前4 h放入实验室中进行恒温处理，发现测量数据异常时应先停止操作，找出影响原因，及时纠正。

4.4合理选择测温设备

按照相关规程的要求，使用最小分度值为0.1℃、测量范围为0～50℃的温度计测量水温；分别使用分度值为0.1℃，测量范围为0～50℃，湿度最大允许误差为±5%RH，测量范围为40%RH～70%RH的温湿度表和分度值为0.1℃，测量范围为0～50℃，湿度最大允许误差为±7%RH，测量范围为40%RH以下或75%RH以上的温湿度表用于室温测量。

5结语

实验表明，校准微量进样器时，温度对测量误差具有十分明显的影响。根据实际情况可从环境温度控制、减小水温的变化、合理选择测温设备三个方面提高测量精准度。同时，还要提高试验人员的专业技能，加强人员素质，规范的操作流程也是提高测量准确度的有效措施。

【参考文献】

[1]移液器：JJG 646—2006[S].

[2]常用玻璃量器：JJG 196—2006[S].

[3]实验室玻璃仪器玻璃量器的容量校准和使用方法：GB/T 12810—2021[S].

[4]液相色谱仪用自动进样器：GB/T 38125—2019[S].

[5]分析实验室用水规格和试验方法：GB/T 6682—2008[S].

【作者简介】

马莉萍，女，1975年出生，工程师，研究方向为小容量计量。

（编辑：李加鹏）