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質(zhì)保3年只換不修，廠家長沙實(shí)了個(gè)驗(yàn)儀器制造有限公司

一、概述

賽默飛（Thermo Fisher Scientific）FLASH 2000 CHNS 元素分析儀是一款高精度、多功能的有機(jī)元素分析系統(tǒng)，用于測定固體、液體或半固體樣品中的碳（C）、氫（H）、氮（N）和硫（S）含量。該儀器廣泛應(yīng)用于化學(xué)、環(huán)境、食品、制藥、地質(zhì)、能源及材料科學(xué)等領(lǐng)域。

FLASH 2000 CHNS 采用動(dòng)態(tài)燃燒法（Dynamic Flash Combustion）原理，樣品在高溫下快速燃燒生成混合氣體，經(jīng)還原、分離和檢測步驟后完成定量分析。儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊，具備高靈敏度、良好重復(fù)性與自動(dòng)化控制能力。

本文將系統(tǒng)介紹 FLASH 2000 CHNS 的主要組成部分、工作原理、功能特點(diǎn)及各子系統(tǒng)的協(xié)同關(guān)系，為用戶提供全面的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)和技術(shù)參考。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

FLASH 2000 CHNS 系統(tǒng)由以下七大模塊組成：

1. 自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)（Autosampler）

2. 燃燒系統(tǒng)（Combustion Unit）

3. 還原系統(tǒng)（Reduction Unit）

4. 氣體分離與吸附系統(tǒng)（Separation and Adsorption Unit）

5. 檢測系統(tǒng)（Detection Unit）

6. 氣體供應(yīng)系統(tǒng)（Gas Supply Unit）

7. 控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（Control and Data Processing Unit）

每個(gè)模塊相互連接、協(xié)同運(yùn)行，形成完整的分析回路。以下將對(duì)各部分結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行詳細(xì)說明。

三、自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)構(gòu)成

自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)由樣品托盤、進(jìn)樣臂、推桿機(jī)構(gòu)、樣品墜落管以及控制電機(jī)組成。標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)可容納 125 個(gè)樣品位，支持錫杯封裝樣品的自動(dòng)投送。

2. 工作原理

在分析前，樣品由機(jī)械臂抓取并準(zhǔn)確放置于進(jìn)樣口。隨后推桿將樣品推入燃燒管上部的石英舟內(nèi)，樣品立即進(jìn)入高溫燃燒區(qū)完成氧化反應(yīng)。

3. 技術(shù)特點(diǎn)

• 高精度定位系統(tǒng)確保進(jìn)樣誤差小于 0.1 mm；

• 可編程序列運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值守批量分析；

• 兼容固體、液體和粉末樣品；

• 全封閉結(jié)構(gòu)，避免樣品交叉污染。

4. 維護(hù)與保養(yǎng)

• 定期清潔樣品托盤與導(dǎo)軌；

• 檢查推桿潤滑狀況；

• 保持機(jī)械臂無異物阻塞。

四、燃燒系統(tǒng)

1. 結(jié)構(gòu)組成

燃燒系統(tǒng)包括燃燒管（Quartz Combustion Tube）、電加熱爐（Furnace）、燃燒墊、氧化銅填料（CuO）、助燃劑及氧氣脈沖控制裝置。

2. 工作原理

樣品進(jìn)入燃燒管后，在約 950–1050°C 的高溫下與氧氣瞬間反應(yīng)，生成 CO?、H?O、NO? 及 SO? 等氣體產(chǎn)物。燃燒管內(nèi)部填充氧化銅，用于進(jìn)一步氧化中間產(chǎn)物（CO、H?、H?S、NO）。

燃燒反應(yīng)方程式示例如下：

• 碳：C + O? → CO?

• 氫：2H? + O? → 2H?O

• 硫：S + O? → SO?

• 氮：N → NO?（后續(xù)還原為 N?）

3. 功能與特點(diǎn)

• 快速燃燒技術(shù)（Flash Combustion）提高氧化效率；

• 氧氣脈沖系統(tǒng)控制燃燒強(qiáng)度，防止樣品飛濺；

• 高純石英管耐高溫、抗腐蝕；

• 內(nèi)置溫度控制單元，溫度波動(dòng) ≤±1°C。

4. 維護(hù)要求

• 定期更換燃燒墊與氧化銅填料；

• 清理燃燒殘?jiān)?，保持氣流通暢?/p>

• 檢查氧氣流量與脈沖時(shí)間是否準(zhǔn)確。

五、還原系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)組成

還原系統(tǒng)由還原管（Reduction Tube）、還原填料（銅屑 Cu）、加熱爐與恒溫控制器組成。

2. 工作原理

燃燒生成的混合氣體經(jīng)還原管，在約 650°C 的高溫環(huán)境中，氧化性氣體（NO?、SO? 等）被還原為 N?、SO? 等穩(wěn)定形式。此過程還可吸收多余氧氣，保證氣體混合物成分穩(wěn)定。

主要反應(yīng)如下：

• 2NO → N? + O?

• NO? + 2CO → N? + 2CO?

3. 技術(shù)特點(diǎn)

• 銅填料可重復(fù)還原再生；

• 恒溫加熱保證反應(yīng)徹底；

• 降低檢測器負(fù)荷，改善信號(hào)穩(wěn)定性。

4. 維護(hù)與更換

• 銅屑表面變黑或氧化后應(yīng)更換；

• 保持還原管氣密性，防止空氣倒灌；

• 定期驗(yàn)證還原效率。

六、氣體分離與吸附系統(tǒng)

1. 組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括干燥柱、吸附柱、分離柱及溫控單元。典型配置如下：

• 捕水柱（Water Trap）：吸附 H?O；

• 吸附柱（Absorber）：去除多余氣體雜質(zhì)；

• 色譜分離柱（GC Column）：分離 CO?、N?、SO? 等氣體成分。

2. 工作原理

經(jīng)過還原的混合氣體在恒定流速下進(jìn)入分離柱。不同氣體組分因吸附能力差異而按時(shí)間順序依次通過檢測器，實(shí)現(xiàn)分離檢測。

3. 功能與特點(diǎn)

• 高效分離多種氣體成分，峰形對(duì)稱；

• 保證檢測信號(hào)分辨率；

• 吸附柱可再生使用，降低維護(hù)成本。

4. 常見吸附劑

七、檢測系統(tǒng)

1. 檢測器類型

FLASH 2000 CHNS 采用 熱導(dǎo)檢測器（Thermal Conductivity Detector, TCD），利用不同氣體導(dǎo)熱系數(shù)差異實(shí)現(xiàn)定量檢測。

2. 工作原理

檢測器由兩個(gè)電橋臂組成，一臂通載氣（參比），另一臂通分析氣。不同氣體導(dǎo)熱系數(shù)變化引起電橋不平衡，產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)放大與積分計(jì)算得出峰面積。

3. 技術(shù)參數(shù)

4. 功能特點(diǎn)

• 無需光學(xué)部件，抗干擾能力強(qiáng)；

• 可同時(shí)檢測多種氣體；

• 維護(hù)簡單、壽命長。

5. 注意事項(xiàng)

• 保持檢測池清潔干燥；

• 定期校準(zhǔn)檢測靈敏度；

• 防止液體或粉塵進(jìn)入檢測腔。

八、氣體供應(yīng)系統(tǒng)

1. 氣體種類

FLASH 2000 主要使用兩種高純氣體：

• 載氣：氦氣（He）

• 燃燒氣：氧氣（O?）

2. 系統(tǒng)組成

氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括氣瓶、減壓閥、管路、過濾器、流量計(jì)及壓力傳感器。

3. 工作流程

高壓氣體經(jīng)減壓閥降壓后進(jìn)入儀器內(nèi)部氣路系統(tǒng)。載氣負(fù)責(zé)輸送與分離氣體，氧氣用于燃燒反應(yīng)。系統(tǒng)自動(dòng)控制氣體流量與切換時(shí)間，確保燃燒完全、檢測穩(wěn)定。

4. 氣路安全設(shè)計(jì)

• 配備防回火裝置與單向閥；

• 壓力自動(dòng)監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)；

• 氣體過濾單元防止雜質(zhì)進(jìn)入。

5. 氣體純度要求

九、控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

1. 軟件平臺(tái)

FLASH 2000 配套軟件為 EagerSmart Data System 或同類控制平臺(tái)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)采集、峰形分析與結(jié)果計(jì)算。

2. 控制功能

• 自動(dòng)點(diǎn)火與溫度控制；

• 氣體流量與脈沖時(shí)間設(shè)定；

• 校準(zhǔn)曲線生成與存儲(chǔ)；

• 自動(dòng)數(shù)據(jù)處理與報(bào)告輸出。

3. 數(shù)據(jù)采集模塊

• 實(shí)時(shí)顯示檢測信號(hào)與峰形圖；

• 自動(dòng)積分計(jì)算峰面積；

• 提供多種統(tǒng)計(jì)分析工具（RSD、偏差、回收率）。

4. 通信接口

• 支持 USB、Ethernet 等通信方式；

• 可與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）對(duì)接；

• 數(shù)據(jù)文件支持多格式導(dǎo)出（CSV、PDF、XLS）。

5. 安全與權(quán)限管理

• 多用戶分級(jí)權(quán)限控制；

• 自動(dòng)記錄操作日志；

• 防止數(shù)據(jù)篡改，滿足實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系要求。

十、系統(tǒng)輔助單元

1. 電氣系統(tǒng)

包括電源模塊、加熱控制器、溫度傳感器與信號(hào)放大器。采用智能PID溫控技術(shù)，確保加熱均勻與溫度精度。

2. 散熱與防護(hù)結(jié)構(gòu)

• 內(nèi)置風(fēng)冷系統(tǒng)維持儀器穩(wěn)定運(yùn)行；

• 防靜電涂層機(jī)殼保障操作安全；

• 具備過熱保護(hù)與電源短路保護(hù)功能。

3. 支撐底座與外殼

采用抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少環(huán)境振動(dòng)對(duì)信號(hào)影響；外殼材料為防腐蝕鋁合金，外觀簡潔穩(wěn)固。

十一、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)與工作流程

整個(gè) FLASH 2000 CHNS 的工作過程可分為以下步驟：

1. 樣品進(jìn)樣 → 自動(dòng)進(jìn)樣器將錫杯樣品投入燃燒管；

2. 高溫燃燒 → 樣品與氧氣瞬時(shí)反應(yīng)生成混合氣體；

3. 氣體還原 → 還原管將NO?轉(zhuǎn)化為N?；

4. 除水與吸附 → 干燥柱去除水分和雜質(zhì)；

5. 氣體分離 → 不同氣體經(jīng)分離柱依次通過；

6. 檢測與積分 → TCD 檢測信號(hào)并計(jì)算峰面積；

7. 數(shù)據(jù)處理 → 軟件根據(jù)校準(zhǔn)曲線計(jì)算元素含量；

8. 結(jié)果輸出 → 生成報(bào)告、保存數(shù)據(jù)。

整個(gè)過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，分析周期通常為 5–10 分鐘。

十二、系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1. 模塊化設(shè)計(jì)：便于維護(hù)與升級(jí)；

2. 快速燃燒技術(shù)：提高樣品氧化效率；

3. 高靈敏檢測系統(tǒng)：熱導(dǎo)檢測器確保精確響應(yīng)；

4. 全自動(dòng)化控制：自動(dòng)進(jìn)樣、校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理；

5. 節(jié)能與安全：優(yōu)化氣體流量與電加熱系統(tǒng)，減少耗材；

6. 穩(wěn)定性高：溫控與氣路雙反饋系統(tǒng)確保結(jié)果一致性。

十三、系統(tǒng)維護(hù)與保養(yǎng)要點(diǎn)

1. 每日維護(hù)

• 檢查氣體壓力與流量；

• 清理進(jìn)樣器托盤與燃燒口；

• 運(yùn)行空白樣確認(rèn)基線。

2. 每周維護(hù)

• 更換捕水劑與吸附劑；

• 檢查燃燒管積灰情況；

• 校驗(yàn)溫度與氣流穩(wěn)定性。

3. 每月維護(hù)

• 檢測氣密性與泄漏情況；

• 清潔檢測池；

• 執(zhí)行系統(tǒng)校準(zhǔn)驗(yàn)證。

4. 年度維護(hù)

• 更換燃燒、還原及分離系統(tǒng)填料；

• 檢查電路與傳感器性能；

• 完成全面性能評(píng)估。

十四、系統(tǒng)應(yīng)用與擴(kuò)展功能

• 應(yīng)用領(lǐng)域：土壤與肥料分析、食品營養(yǎng)檢測、化工材料評(píng)估、煤炭與燃料特性研究、環(huán)境監(jiān)測等。

• 擴(kuò)展模塊：可選配氧元素分析單元、自動(dòng)校準(zhǔn)模塊及高通量進(jìn)樣器。

• 兼容性：可與ICP、TOC分析系統(tǒng)聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)多元素綜合評(píng)價(jià)。