安捷伦推动原子光谱革命:使用空气进行元素分析

2011-9-13 11:16 来源: 分析测试百科
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  2011年9月9日,安捷伦科技在位于北京望京的安捷伦大厦举行了“MP-AES(微波等离子体原子发射光谱仪)新产品技术研讨暨发布会”。安捷伦科技全球副总裁兼大中华区总裁/生命科学与化学分析事业部大中华区总经理霍丰先生、化学分析市场经理何峻先生、光谱产品经理李德仁博士等出席了此次新产品发布会。大约有30多位光谱专家、用户及多家媒体参加了此次发布会。


新产品技术研讨暨发布会现场



安捷伦科技全球副总裁兼大中华区总裁霍丰先生致辞

  霍丰先生表示,在2010年完成对瓦里安的收购后,目前的安捷伦可提供全面的无机元素分析解决方案,此次新品发布会是安捷伦科技第一次正式举办光谱新产品发布会。希望以此为契机与更多的专家、媒体建立新的关系,彼此间加强合作、沟通、交流。欢迎专家们多发表分析仪器应用及技术发展的建议,以利于安捷伦科技开发更多的、适合中国用户的仪器,更有力地支持用户们的工作,并促进安捷伦新业务领域的增长。期待未来安捷伦科技与专家们有更多的交流活动。

安捷伦科技生命科学与化学分析事业部大中华区化学分析市场经理何峻先生
题目:安捷伦科技 引领未来测量测试技术


  何峻先生介绍说,安捷伦关注三大市场:电子测试测量、化学分析和生命科学,针对用户面临的严峻挑战提供最佳解决方案;2010财年安捷伦科技收入55亿美元,上述三大市场分别为:28亿、12亿、15亿美元。从业务层面划分安捷伦有电子测量、生物化学两大业务,随着2010年两个业界传奇公司的合并,推动了安捷伦发展成为生物分析测量领域领导者的革命性进程,电子测量、生物化学两大业务占比从2008年的38%:62%,到2010年的57:43%,生物化学业务将占公司总收入的近一半,并占全部运营利润的70%以上。

      安捷伦科技向用户提供全工作流程的完整产品系列:全线色谱产品、全线质谱产品、全线光谱产品,以及更多的样品处理/消耗品、核磁共振产品、信息产品。何经理特别强调了安捷伦的服务产品,比如延长保修时间、提供定期上门维护等,据可靠数据证明,及时的维护可以使仪器使用寿命延长25%,很多用户都购买了安捷伦的服务产品。 安捷伦科技发展的动力来源于持续不断的创新,安捷伦每年将12%的利润用于新产品研发,是业内最高的。安捷伦科技有信心成为光谱分析的领导者。

     何经理还介绍了测量测试的前沿领域和挑战,比如要考虑极端情况(高速、微弱信号、复杂性、高分辨、小尺寸等)对测量测试的挑战,这些挑战包括:密集复杂的信号、极端复杂的样品、纳米级别的影像、复杂高速的信号、测试成本、庞大的数据处理等。而全球化的气候变化、环境健康、人口增长、人类健康、经济健康等将推动测量测试技术的发展。何经理举例了全球化对测量测试技术发展的推动,比如2008年的三聚氰胺事件爆发于中国,但随着食品流通的全球化,促使科研人员从过去仅关注目标化合物到研发非目标的、未知化合物的筛查技术,比如安捷伦科技的各种Q-TOF技术就可以很好应对这些问题。

安捷伦科技生命科学与化学分析事业部大中华区光谱产品经理李德仁博士
题目:Agilent 4100 MP-AES 微波等离子体原子发射光谱仪——原子光谱领域的革命性创新


  李德仁博士首先请大家观看了4100 MP-AES的视频短片。李博士介绍说,2011年9月7日,安捷伦科技于9月7日刚在美国发布了4100 MP-AES,9月9日,在中国、日本、新加坡等地同时发布,李博士幽默地抱歉只为短片配上了中文字幕而没有重新配音:)。该仪器在安捷伦科技大厦楼下的原子光谱实验室已经安装,中国工程师已经获得了大量数据,到中国客户购买4100 MP-AES时,将会是更友好的简体中文操作界面。

安装在安捷伦北京实验室内的 4100 MP-AES 微波等离子体原子发射光谱仪

4100 MP-AES:应对元素分析挑战 原子光谱革命!

      安捷伦科技已有非常完整的原子光谱产品线,包括火焰原子吸收、石墨炉原子吸收、ICP-OES、ICP-MS;面对测量测试全球化的挑战,安捷伦正在考虑无机分析仪器的未来发展趋势,其中一个是将性能做到尽可能高,并支持学术界发表论文;另一个就是要更普及、更好用,要让遍布全球或全国的每个水厂都能用。而对第二点来说,当前面临的挑战是:

(1)火焰原子吸收使用乙炔、笑气等有爆炸性,危险性高!对于实验室和操作人员,都要具备较高的防护经验。
(2)石墨炉原子吸收的速度太慢,进口高性能石墨管等耗材很贵!
(3)ICP-OES/ICP-MS不仅仪器价格高,而且使用氩气的消耗量很大!在2-5线的边远城市氩气约为¥600/瓶,一天开机要用两瓶!研究中各种省气技术的极限在哪儿?

      举例来说,云南的铬渣事件,由于上述原因事发现场不能使用原子吸收或ICP-OES,那么必须把样品运到省会大城市、条件较好的实验室,才能分析判断污染源。那么,是不是有一种新产品能解决这些重大难题???

    正是基于解决上述难题,安捷伦推出了4100 MP-AES微波等离子体原子发射光谱仪,最大的好处就是:仅用空气运行。它不是对原有产品的再定义,而是开创了一个崭新的产品类别。4100 MP-AES的性能将位于火焰原子吸收和ICP-AES之间;其初始整机售价位于火焰原子吸收和单道扫描ICP-AES之间,总体拥有成本最低(考虑到运行成本后)。

安捷伦原子光谱家族中,4100 MP-AES位于火焰原子吸收和单道扫描ICP-AES之间

极低的总体拥有成本:MP-AES比火焰原子吸收光谱更加节省成本。参考举例,用安捷伦4100 MP-AES取代火焰原子吸收光谱仪(使用乙炔和笑气)能够显著节约分析费用。如在100个样品中分析9种元素,每周测量3天,从第五个月开始省钱,18个月后,可节约运营成本40,000多美元!

4100 MP-AES的特点如下:

(1)分析性能较高:与扫描型ICP-AES相近甚至更优异,测量范围从1-10%到低ppb浓度,可同时分析≤10个元素,并具有高达5个数量级的动态线性范围。
(2)极大节省分析成本:直接使用氮气或空气作为工作气体,无需昂贵的空心阴极灯或用于背景校正的氘灯,不再有燃烧头的堵塞。关闭时不使用气体和电力,即开即用,消除待机成本。
(3)绿色环保:除电源外,无需气源、循环水等外设;
(4)安全可靠:不用乙炔、笑气等爆炸性气体,并可无人照看全自动操作(可使用SPS 3自动进样器),适合偏远地区。


创新技术:1000瓦微波等离子体,专利微波导波技术

      4100 MP-AES的分光系统采用的是原瓦里安经典光学设计。检测技术上,不再使用光电倍增管,而采用专利的背面去噪式CCD检测器(Back-thinned peltier cooled CCD),特点包括:可获得优异检测限,去噪音效果好,光谱范围宽(176-1100 nm),动态范围宽,具有大于90%的量子化效率,可进行多元素顺序检测。

     接下来李博士重点介绍了微波等离子体技术。据了解,15年前,就有学者研究微波等离子体原子发射光谱技术(和ICP等离子体时间差不多),包括中国学者也有研发并曾出现过beta版仪器。学术界研发的MP-AES,功率最高不过300W,因其等离子体光源的温度低、电磁辐射高、金属元素分析灵敏度弱、基体干扰大等原因,一直没有真正的商品化。安捷伦也于10年前开始研发,直至今日成功推出4100 MP-AES商品仪器。

      从原子化温度来看,微波等离子体的原子化温度约为5000℃,这时主要是原子谱线(ICP-OES原子化温度约7000-8000℃,有原子谱线和离子谱线)。从等离子的结构上看,4100 MP-AES采用的垂直等离子体结构和ICP等离子体相像(但无需水冷),也是三圆同心玻璃管,通过磁场耦合微波能量并激发等离子体。4100 MP-AES对于微波等离子体技术的突出贡献是:是全球首款采用大功率(1000瓦)微波等离子体原子发射光谱仪;采用了专利的微波导波技术。微波发生器作为等离子体的激发核心,采用了强力可靠的工业级磁控管——微波炉磁控管技术在世界范围内已有极为广泛的应用,保证了安全无泄漏。


磁场耦合


微波导波技术


     从进样上看,4100 MP-AES具有可采用标准进样、惰性进行、有机进样、MSIS多功能样品引入系统等方式。

(1)使用一体成型炬管,材质独特,可以放于酸溶液中清洗;矩管上设计了几个气孔,安装时不需要接气体管路;配有自动矩管装载定位系统,可实现快速的矩管定位和气体连接,确保矩管的定位精度;可进行3步法、极其简便的炬管安装拆卸:拉开炬管架装载手柄 -插入炬管-锁紧炬管装载手柄

三个简单步骤安装炬管

(2)标准进样系统:3道蠕动泵+同心雾化器+单道旋流雾化室;
     惰性进样系统:惰性炬管+惰性One Neb雾化器+PTFE雾化室(内衬);
     有机进样系统:3道蠕动泵+One Neb雾化器+双道旋流雾化室

(3)MSIS(多功能样品引入系统)氢化物发生器系统选项,使用薄膜氢化物发生技术,可在分析常规元素的同时形成氢化物反应,一次分析完成氢化法元素和常规元素的同时测量。

本文中提到的仪器产品

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