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　　《高效液相色谱仪器及其应用》可供科研院所、大专院校从事HPLC应用、教学、HPLC仪器研发和维修的科研工作者参考，也可以供有关工矿企业中研发、生产和维修HPLC仪器的科技工作者参考。

内容简介

　　《高效液相色谱仪器及其应用》是一本以仪器学理论和应用实践紧密结合的专著。采用了将光学、机械学、电子学、计算机和分析化学五者紧密结合、融为一体的设计方法、测试方法和使用

　　方法；在设计、制造、使用方面具有独到之处；《高效液相色谱仪器及其应用》的高效液相色谱（HPLC）仪器研发和应用100例的具体、可操作的内容等，是《高效液相色谱仪器及其应用》的突出亮点之一。HPLC仪器的可靠性，是制造者和使用者*关心的一个核心问题，《高效液相色谱仪器及其应用》从仪器学理论高度，联系作者的实践，对HPLC的可靠性问题作了全面的论述。特别在可靠性的内涵、提高可靠性的方法、如何保证仪器工作在很好状况等关键问题上，本《高效液相色谱仪器及其应用》作了重点讨论。

作者简介

　　李昌厚，研究员，博士生导师。1939年5月18日生，湖南岳阳人。1963年毕业于天津大学精密仪器系光学专业。同年到中国科学院上海有机化学研究所工作。1988年调到中国科学院上海生物工程研究中心。曾任中国科学院上海有机化学研究所804研究组组长、中国科学院上海生物工程研究中心学术委员会委员、职称委员会委员、学位委员会委员、仪器分析室主任、生化仪器研究组组长等职。1992年至今，任华东理工大学兼职教授。目前任中国分析仪器学会副理事长兼光谱仪器专业委员会副主任、高速分析仪器专业委员会副主任，中国光学仪器学会物理光学专业委员会副主任，中华人民共和国计量认证／审查认可评审员，上海分析仪器学会理事，上海分析测试协会理事，以及学术期刊《光学仪器》副主编、《生命科学仪器》副主编等。

　　长期从事分析仪器、生命科学仪器研究及其应用；在物理光学仪器、各类电子仪器和生命科学仪器的研制及其应用、光电技术应用、各类分光光度计和高压液相色谱仪器的应用及性能指标检测等方面有精深造诣。

　　作为第1完成者，先后完成科研成果15项，其中13项达到鉴定时国际上同类产品的先进水平，2项为国内领先水平。作为第1获奖人，先后获得各类科技奖5项，包括国家发明奖1项、中国科学院科技成果奖l项、中国科学院科技进步奖1项、上海市科技进步奖1项、上海市科技金点子奖1项。

　　作为第1作者，在国内外公开发行的一、二级学术期刊上发表论文160余篇，其中4篇被评为全国优秀论文。

　　已出版的著作有《紫外可见分光光度计》(专著)、《高速分析及其应用》(参加编著)、《紫外可见分光光度计仪器及应用》(论文选集)等。

　　已培养博士研究生4名、硕士研究生6名。

　　1992年起享受国务院颁发的政府特殊津贴。

目录

序言 （一）

序言 （二）

前言

第1章概论 1

1.1新型 HPLC仪器不断涌现 2

1.2 HPLC的应用及其最新进展 8

第2章 HPLC仪器的基本原理和结构组成 18

2.1 HPLC的基本原理 18

2.2 HPLC仪器的基本组成 19

2.2.1 HPLC的工作流程图 19

2.2.2泵系统 （输液系统 ） 20

2.2.3进样系统和分离系统 （色谱柱 ） 33

2.2.4洗脱系统 45

2.2.5检测器 48第3章 HPLC仪器 （系统 ）的设计方法 90

3.1 HPLC仪器的关键核心部件的内涵和重要性 90

3.1.1 HPLC仪器的关键核心部件的内涵 90

3.1.2 HPLC仪器的关键核心部件的重要性 91

3.2 HPLC仪器关键核心部件的设计、制造和测试 96

3.2.1设计的重要性和主要内容 97

3.2.2 HPLC设计的基本方法 101

3.3电光系统的设计 109

3.3.1氘灯的选择及测试方法 110

3.3.2钨灯 （卤钨灯 ）的选择及其测试方法 115

3.4电源的设计、测试方法 117

3.4.1氘灯恒流电源的设计方法 117

3.4.2氘灯恒流电源的测试方法 120

3.4.3氘灯开关电源的主要技术指标及其测试方法 122

3.4.4钨灯 （卤钨灯 ）电源的设计和测试方法 124

3.5光学系统的设计 126

3.5.1HPLC外光路的设计 126

3.5.2单色器的设计 132

3.5.3流动池的设计

3.6光电系统设计 132

3.6.1光电倍增管的选择和测试方法 140

3.6.2光电管的选择和测试方法 142

3.6.3硅光电池的选择和测试 145

3.6.4光电倍增管高压电源的设计及其测试方法

3.7. 电子学系统的设计 148

3.7.1前置电流放大器的设计 149

3.7.2前置电压放大器的设计 150

3.7.3一般常用的主放大器的设计 150

3.7.4双端输入的直流线性放大器的设计及其测试方法 153

3.7.5双端输入的直流差动对数放大器的设计及测试方法

3.8. 计算机系统设计 .157

3.9 HPLC检测器的设计举例 158

.3.9.1光电系统的设计 158

3.9.2HPLC电子学系统的设计 160

3.9.3HPLC光学系统的设计 161

3.9.4电光系统设计 162

3.9.5计算机输出打印系统 162.

3.10 HPLC仪器制造的有关问题 162

3.10.1制造的重要性 162

3.10 2 HPLC的制造与元器件测试 163

3 .10.3HPLC元部件测试方法 164

第4章 HPLC整机的主要性能技术指标及其测试方法 170

4.1.从仪器学理论看 HPLC整机的主要性能技术指标 170

4.1.1.检测限 171

4.1.2.灵敏度 171

.4.1.3最小检测浓度、最小检测量 172

4.1.4测量限和检测限 172

4.1.5 HPLC紫外检测器的量程问题 172

4.1.6 HPLC中的专业名词术语 174

4.2 HPLC整机 （系统 ）的主要性能技术指标的测试方法 175

4.2.1使用者对 HPLC整机技术指标的基本要求 175

4.2.2 HPLC整机的主要性能技术指标及其测试方法 175

第5章 HPLC仪器的评价和挑选方法 186

5.1评价 HPLC仪器的角度 186

5.1.1从仪器学理论的角度评价 187

5.1.2从使用者的应用实践角度评价 187

5.2评价 HPLC的原则 187

5.3评价 HPLC的具体方法 189

5.3.1适用性 190

5.3.2 HPLC的可靠性 193

5.3.3智能性 （自动化程度 ） 200

5.3.4经济性 201

5.3.5美学性 202

5.3.6工艺性 203

第6章 HPLC100问 206

第7章 HPLC仪器研发和使用中的仪器学理论问题 247

7.1在仪器学理论指导下认识、处理 HPLC系统的各类问题 247

7.1.1正确认识 HPLC的高压泵、色谱柱、检测器三者的相互关系 247

7.1.2正确处理研发、生产和检验 HPLC中普遍存在的各类问题 248

7.2研发者和使用者都应该从仪器学理论高度 ,重视色谱柱本身及色谱柱的柱外效应等有关问题 249

7.2.1色谱峰拖尾问题 249

7.2.2如何延长色谱柱的寿命 250

7.2.3必须注意对 “柱外效应 ”的控制 250

7.3研发 HPLC高压泵和使用高压泵的关键问题 250

7.4色谱柱质量的判断 250

7.4.1色谱柱的柱效 251

7.4.2 HPLC色谱柱的清洗 251

7.5 HPLC的流动相问题 251

7.6注意选择试剂的截止波长 252

7.7 HPLC的制造者、使用者都应该注重样品的前处理和仪器条件的选择等关键问题 252

7.7.1关于样品前处理中的固相萃取柱技术 253

7.7.2关于过滤和脱气 255 7.8制造者、使用者应该注重缓冲液问题 255

7.8.1 7.0~2.0范围内使用较多的酸性缓冲液配制方法 255

7.8.2 7.0~10.0范围内使用较多的碱性缓冲液配制方法 256

7.8.3缓冲液使用时应该特别注意的几个问题 257

7.9应该特别重视 HPLC检测器 257

7.9.1最常用检测器的种类 257

7.9.2 HPLC检测器的最主要性能技术指标 258

7.10 HPLC使用者特别需要从仪器学理论上重视的12个常见技术问题 258第8章 HPLC仪器的保养维修 262

8.1对电源的要求 262

8.1.1电源电压的稳定性 262

8.1.2电源的频率 262

8.2对环境的要求 262

8.2.1要注意防止干扰 263

8.2.2要注意防湿防潮 263

8.2.3要注意防止灰尘沾污光学元件 263

8.3 HPLC的日常保养、维护 264

8.3.1经常开机 264

8.3.2经常校验仪器的技术指标 264

8.4常见故障诊断:故障现象、产生故障的原因和排除方法 264

8.4.1常见的故障现象、原因及其排除方法 265

8.4.2一般 HPLC的计算机常见故障及排除方法 268

8.5如何解决 HPLC常用的打印机故障 269

8.5.1 HPLC的打印机故障的检查 269

8.5.2打印机不能正常工作 269

8.5.3打印机的打印速度太慢及其解决方法 270

8.5.4喷墨打印机出现问题时的检查方法 270

8.5.5打印机能正常动作,但打不出字来的解决办法 270

主要参考文献 271附录1国产 HPLC信息一览表 273
附录2 HPLC性能技术指标检测的有关标准溶液的配制方法 279
附录3 HPLC波长准确度检测的有关标准物质 280
附录4 2011版 HPLC国家标准部分内容解读 285
附录5 HPLC计量检定规程（2013年JG讨论稿）及有关问题解读 293

精彩书摘

　　第1章概论

　　纵观色谱技术的发展历史，人们会清晰地看到：色谱法的创始人是俄国科学家 MikhailSemenovichTswet

　　。Tswet

　　在1901年将 CaCO3填入玻璃管中，然后向玻璃管中倒入植物叶的石油醚提取物，再用石油醚冲洗。因为不同色素与 CaCO3的作用力不同，所以随着冲洗液的加入，混合色带开始被分开，最后色带完全被分离，形成许多不同颜色的小谱带。Tswet

　　对此感到非常高兴，他认为混合色素在 CaCO3柱上被分离的现象，与棱镜对白光的色散相似，所以，1906年，Tswet

　　等正式给该技术命名，称为“色谱（chromatography）”。

　　自从1903年俄国植物学家 Tswet

　　首先发明柱吸附色谱技术后，很多科学家又分别对此进行了研究；紧接着出现纸色谱 （paperchromatography，PC），薄层色谱 （thinlayerchromatography，TLC）；20世纪50年代出现气相色谱（gaschromatogra-phy，GC），并开始被化学工作者使用；随后气相色谱仪器及其应用得到了飞速发展。直到20世纪60年代末期和 70年代初期，高效液相色谱 （highperformanceliquid chomaoga仪器出现；incrtgrphy，

　　rtrphy，HPLC）随后又出现了离子色谱 （ohomaoaIC）；80年代出现了超临界流体色谱（supercriticalfluidchromatography，SFC）等；90年代初，出现了成熟的毛细管电色谱（capil

　　aryelectrochromatography，CEC）；到了 90年代末，中国上海通微公司相继研发出了定量毛细管电泳、加压毛细管电色谱等。 2004年，美国 Waters公司推出了超高压液相色谱（UPLC）商品化仪器，它已经得到了成功的应用。目前，HPLC仪器已经成为一种公认的、成熟的、被广泛应用的分析仪器。由于高压泵、高效色谱柱、各种高灵敏度检测器的出现、发展并成功地得到应用，HPLC仪器得到了飞速发展。目前，HPLC已经被广泛应用。随着科学技术的发展，它是世界上使用最多、覆盖面最广的分析仪器之一。它已在生命科学、环境科学、农业科学、食品科学、医药卫生、石油科学、医疗卫生、化学化工等各个领域的科研、生产、教学等工作中得到了非常广泛的应用。它可作定量分析（最主要的应用）、定性分析；例如，制药、食品行业中的产品质量控制，各级药检系统的产品质量检查，生命科学、农业、环保等领域的各种分析检测。它是集光学、机械学、电子学和计算机四位一体的、技术密集的高科技产品。它可以说是“农、轻、重，海、陆、空，吃、穿、用”各个领域无所不在、无所不有的分析仪器。目前 HPLC在科技领域的作用已经非常明显，并且还将起到越来越大的作用。

　　今天，HPLC仪器及其应用的飞速发展，具体表现在 HPLC的新理论、各种类型的新仪器、各种新的分析方法、新的应用都在不断涌现。例如，多维液相色谱、二维毛细管电泳、超高压液相色谱等仪器及其应用的发展，特别是在复杂体系样品分析中应用这些新仪器已经或未来将发挥越来越重要的作用。

　　1.1新型 HPLC仪器不断涌现

　　（1）

　　二维及多维液相色谱的问世。美国和日本生产的纳升级二维高效液相色谱仪，其组合了纳米微柱和二维液相色谱技术，可直接用于蛋白质组学、基因组学研究工作中。

　　（2）

　　毛细管和纳升高压液相色谱仪的发展。美国生产的毛细管和纳升高效液相色谱仪，可进行微柱、毛细管柱和纳升柱三种微柱液相色谱分析。一般毛细管色谱作定量分析时误差很大，但是中国上海通微色谱技术公司生产的定量毛细管色谱仪器，可以用来精确定量分析。

　　（JASCO、

　　3）超高压液相色谱仪（UPLC）。自从20

　　4年 Waters公司推出 UPLC后，AGILENT、THERMO-FISHERSCIENTIFI、SHIMADZU、DIONEX、HITACHI都先后推出了各自的 UPLC仪器，每套10万美金，

　　201

　　年在我国销售10

　　台。

　　（4）EX1700S-HPLC超快速液相色谱系统。EX1700S-HPLC是上海伍丰和美国亿马公司品牌合作的新产品。它是以国际顶尖的 UHPLC色谱技术为基准，历时多年研发的全新产品，是国产液相色谱仪的一个划时代产品。其系统如图1-1所示。

　　图1-1 EX1700S-HPLC超快速液相色谱系统

　　EX1700S-HPLC耐压范围在0~60MPa，对应使用1.8~2.0mm色谱柱，对比常规压力的 HPLC，具有更加理想的分离效果、更高分辨率、更快速分析的特点。实际分析时间可以缩短至常规 HPLC的 1/8~1/10。为了推广超效、超快速分析检测理念，EX1700S-HPLC提供了合理的产品价格，同时大大地降低了客户的使用成本。所以无论从分析效率、分析精度，还是产品价格考虑 EX1700S-HPLC都有绝

　　对的优势来取代进口品牌常规压力的高效液相类产品。 EX1700S-HPLC超快速液相色谱系统 ，具有一系列优点。例如 ，EX1700

　　S-HPLC对8种混合样品分析的出峰速度 （快速出峰 ）；微量池分析等情况如下。 EX1700S-HPLC与常规液相色谱系统在同样条件下分析检测谱图的比较 ：色谱柱采用规格为 ：粒径 2.7mm，2.1mm×50mm色谱柱流速 ：0.3mL/min流动相 ：A乙腈 ，B水。混合比例 A：70%，B：30%柱压 ：25.4MPa

　　图1-2 EX1700出峰速度快速出峰 ：0.3分钟开始出峰 ，1分钟内出 8个峰

　　图1-3常规 HPLC色谱系统的出峰速度慢速 ：2.4分钟开始出峰 ，10分钟左右出 8个峰

　　图1-4快速出峰与慢速出峰的比较 EX1700采用微量流通池的分析效果非常好 ；在同样条件下 ，与半微量和常量池的结果比对如下 ：

　　图1-5微量流通池分析色谱图微量流通池 ，光程 5mm，流通池体积 1.6mL；0.4分钟出峰 ，1.8分钟出 8个峰 ；峰形好图1-6半微量流通池分析色谱图半微量流通池 ，光程 6mm，流通池体积 5mL；0.55分钟出峰 ，2分钟后出 8个峰 ；峰形不好

　　图1-7常规流通池分析色谱图

　　常规流通池 ，光程 8mm，流通池体积 8mL；0.5分钟出峰 ，2.5分钟出 8个峰 ；峰形不好

　　（5）专用微流超高效液相色谱 ———EksigentekspertTM microLC200UPLC系统。它是目前世界上唯一的一款专业的、微升级流速的超高效液相色谱 ；比其他同类产品的灵敏度提高 4倍；分离速度提高 5倍；样品消耗量降低至 1/10。

　　（6）双三元梯度液相色谱仪问世。UltiMate3000双梯度泵 DGP（dualgradient

　　pump）液相色谱系统，并不是简单地将两台液相色谱放在一起使用，而是由一个软件统一控制一个系统的一个完整解决方案，其总的特点有如下几个。

　　①具有双梯度泵。它具有两个泵的能力，而只占一个泵的空间。

　　②其变色龙软件容许 HPLC模块共享柱温箱、自动进样器及检测器等部件。

　　③它可以解决一般 HPLC不能解决，或较难解决的先进液相色谱的技术问题。

　　④可以提高系统的自动化程度。

　　⑤可以提高分析速度或分析效率。

　　UltiMate3000双梯度技术具有以下特点，可以实现以下应用效果。

　　①可以实现快速分析，即在不改变已经经过认证的方法的前提下，提高分析速度。

　　②可以组成串联（色谱：节省梯度平衡的冲洗时间，提高梯度方法的速度。

　　tandem）

　　其原理如下：

　　图1-8串联色谱原理图组成的串联色谱具有两个流路：一个用于分析（橘红色）；另一个用于离线色谱柱再生（蓝色）；其色谱柱可以在两个流路间切换，可以从运行周期中除去冲洗及平衡色

　　谱柱的时间，可以缩短运行时间20%~50%。

　　③还可以组成并联（paral

　　el）色谱：对任何方法，都能通过共享色谱泵、自动进样器及柱温箱来提高1倍的分析速度。

　　图1-9并联色谱原理图

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