一份色谱实验记录(一）

　　（这篇文章算是我的个人色谱实验技术回忆记录，本来不想那么早写，但是怕有些细节过几年会忘记得更多，所以决定开始动笔。）

　

　　93年从事色谱工作。

 　大学专业学的是食品化学，只是在上“仪器分析”课时，才接触了一点点色谱理论。当年仪器巨精贵，虽然系里有了不少进口仪器，但是想自己单独用用是不可能。实验课时是几十个人面对一台惠普的气相，实验老师给大家表演做了一针手动进样。毕业论文做的是紫外可见分光光度计，也是惠普的。六个人用一台，三班倒。

 　　93年6月大学本科毕业，进入深圳一个实验室工作。开始时，按照单位惯例，新人都向政工科报道，然后就要留在政工科打杂一段时间，长的数月，短的数日。估计是自己字迹实在难看，所以没几天就收到一张派单扫入实验室，其实也就是同一层楼的隔壁。

 　　实验室分四个小组，光谱组、色谱组、化学组和微生物组。开始时无所事事地晃了几天，后来领导发话，色谱组正缺人，你就去那里干活吧。

 

　　就这样，我糊里糊涂地开始做起了色谱这个行当，一直到现在。

　　整个色谱组里当时有两间仪器室，四台仪器。仪器室可是实木地板加推拉玻璃门，而且都有空调，这种条件在当年的深圳都算不错的了。那几台仪器，我是见所未见，甚至是闻所未闻，完全是一张白纸，随便涂上任何颜色。

　　仪器分别是一台GC－9A的气相色谱仪，一台LC－6A的液相色谱仪，一台HP5890-5971的气质联用仪。另外还有一台北分厂的气相，型号，不过可能有问题也没有修过，我到最后也没有见过它开启过，值得一提的是，它配的不是数据处理机，而是用红墨水画图的那种绘图仪。　

　　先细说GC－9A。

　　GC－9A气相色谱仪放在仪器室的最里面，配置很齐全，双填充柱进样口，三个检测器（FID、ECD、FPD），CR3A数据处理机。多年后，我在纸箱里居然找到了GC－9A的NPD检测器和外置式的分流不分流装置，可见当时配的多齐全，很多也不知道是做什么的。有些耗材象进样垫，GC－9A用不完，给GC－17A用，最后再给GC－2010用，到现在还没用完，就是这样齐全奢侈的配置，仪器标签是写的价格却只有9　万多人民币，当年的官方牌价就是这个样子。

　　刚开始做GC－9A时，还是有些紧张。第一紧张的是那台配套的日立空压机，110伏，需要电源转换器才能用，它启动时声音不仅震耳欲聋，而且来得突然，停得也突然，刚开始不习惯，神经总是时不时紧绷一下。其次紧张的就是点火，FID和FPD都要点火，点的时候总是很担心，一是担心点着了火太大产生爆鸣，二是担心点不着了氢气老是往房间里泄漏，最后会来个大爆鸣。

　　　GC－9A是1986年购置的，当时已经使用了8年，当时的仪器状况还是很好，几任使用者保养得都很仔细。后来几年多少有一些小问题。最先出的毛病就是那个数据处理器总出现启动问题，后来换了个积分仪。最大金额的一次维修是换过一支FPD的喷嘴。其它的部件真得算得上质量过硬，状态可靠。无论是面对日常样品，考核任务还是中毒加急检测，从来没有让我们失望过。经常时做完了一种项目，还没等它彻底凉下来就换柱做其它项目，气相的项目特别多，样品更多。至少在十五年内，一直是色谱组的绝对主力机器。

　　在GC－9A服役了二十五年后，终于让它退休了，现在正躺在仓库的一个角落里，安安静静地休息。但是我知道，这台机器，就是在它退休时，依然是状态良好，只要抬出来通电通气，一定能继续工作，继续服务。　　　　　我的色谱之路是在GC－9A上真正开始，我同时也是它的第六任保管人。对这台仪器，我充满感情，现在我们实验室仍有相当数量的SHIMAZU仪器，也多少是源于从GC－9A培养起的信心。

　下面是LC－6A。

　　LC－6A也是和GC－9A一样，是1986年同一批引进的，配置也一样地齐全，系统控制器，三个高压泵，柱温箱，紫外检测器，荧光检测器，示差折光检测器，CR2A数据处理机　。真正牛B之处是，1986年的液相除了有手动六通阀进样器外，居然还配了一个100位的自动进样器。

　　　LC－6A的配件也相当得多，我后来还在桌下的纸箱里看到十几根原装柱子和一些其它部件，却完全不知道做什么的。

　　　和GC－9A一样，这套设备最先HOLD不住的也是数据处理机。不过它在当年看上去已经很古董了，GC－9A的数据处理机开机后还能直接启动，而这台居然需要软盘启动，而且是5寸盘，的确是1986年的计算机水准。麻烦的是，那5寸盘在其它电脑上还不能读取，只能在此驱动器上才能用。当时只有一张SHIMAZU的启动盘，我们在说明书上找到DISKCOPY的办法，也成功的复制了几张，但是神经的是，这几张复制盘，无论是多大多响的牌子，什么3M什么万胜，都没用几个月就坏掉了，只有那一张86年随机原装的SHIMAZU启动盘，顽强地用了十几年，到了最后也没有坏。

　　　一个公司或一个品牌是有传统的，SHIMAZU这种“硬件略长，软件略短”的企业文化，看来真得是有传统有继承的。

　　LC－6A的质量比GC－9A略差，维修次数销多一些。不过最后也用了十五年以上，直到买了新机器没有地方就让位了，闲置到最后也就进了仓库，不过它的多数部件到现在应该还是好的，包括那个自动进样器。

　　我在LC－6A开始了液相色谱的学习与工作，应该说，我所有的液相色谱相关经验，都源于这台LC－6A。

　下面是HP5890-5971气质联用。

　　5971也在最里面的那间仪器室，就放在GC－9A的正对面。虽然放在一间房，但实际上，这两台仪器完全不处于一个时代，GC－9A是1986年的，5971是1992年的。前者还是使用人纸对话的数据处理机（而且是热敏纸），后者已经是有真正现代意义的，在电脑这个平台上使用的化学工作站了。

　　这台仪器的主机是5890气相色谱仪，配了一个FID，双分流进样口，自动进样塔和盘。质谱部分是5971，油扩散泵，还配了个真空指标器。在当时的深圳还没有几台气质联用，我知道记得比我们早期的用户有波顿香料和深圳市公安局。

　　除了气相和气质，还有一台顶空进样器。

　　这台仪器的真正亮点是它的工作站。电脑是486/20,　当时我们这台气质和深圳市公安局的那台是同一批，电脑在合同里都是386，但是我们到货晚几个月，到来时就已经是486了。

　　这台电脑除了五寸盘和三寸盘外，还配了个磁带记录器（没见人用过），一台彩色绘图仪（也没人用过），一台HP3L的激光打印机（这打印机我们后来把它当牛使）。

　　电脑里除了DOS外，还有WIN3.1操作系统。和一套气相3365软件，一套气质软件。库也很全，WILLY库，农药库，结构库，几十张软盘，我当时还怕坏了一张没法用，特地去买了几大盒软盘diskcopy,几年后才知道，完全没有必要。

　　当年的仪器厂商还是很实在，配了十几本厚厚的说明书，堆起来一长排，纸质上乘，印刷得也很精美。哪象现在，扔过来一张冷冰冰的光盘就把人打发了。

　　这工作站的3365软件软件相当好用，甚至可以说，其实A家以后完全不用搞什么无聊的升级换代，直接一直用下来都行。HP的软件的最大优势就在于：“简单直观，易于自学”，在接触它之前，我连WINDOWS都没怎么接触过，后来东试一下西试一下就慢慢啃下来了。HP的软件有良好的继承，无论气相液相还是气质，结构都差不多，基本上会用其中一套后，其它的也都能用。相比我当时用岛津的数据处理机，还背了好多代码，什么2064,3064之类的，完全原始社会。

　　不过HP的软件是好的内容发扬继承，不好的缺点也一脉相传，例如进样前如果忘记修改文件名就很容易把原来的文件替没了，这个问题一直持续了好多版本，坚决不改。而后来发现其它公司的却不会这样，如果文件名字一样，就主动给你加个后缀，这样就丢不了文件。

　　总体来说，工作站软件在好用方面能超过HP的，没有第二家。不过虽然软件编得好，硬件方面却颇为凄惨，大问题小问题多多以至于最后早早夭折，成为色谱组有史以来最短命的一台仪器。

　　　1992年买的仪器，质谱的小问题一直不断，据说在我没来前就有过几次小问题，在95－96年间开始频发大问题。修了好几次，一次一两万一次两三万，没用几次继续坏，离奇的是似乎还很找到真正坏的原因，工程师刚开始几次，还带了个小配件包到实验室换配件，后来几次就抱了一整台5972过来，一个配件一个配件地换，换完最后一个部件，还是找不到原因，工程师绝望地说他都想把这台机器砸掉。。最后说广州办事处实在搞不定了，于是把整台质谱托运到北京总部去修理，修了一个来月，说修好了，收了不少钱后没想到过两个月又坏掉了。领导终于受不了，答应买新机，把这台质谱报废了事。好在还有一个FID检测器，就当一台普通气相色谱仪用吧。

　　

　　那台5971修了有近十次，工程师来得次数太多，对我每个抽屉的东西了如指掌，一进门就知道到哪里找什么东西。想起来现在一些公司现在骨干级的维修工程师，我却或多或少地经历了他们的青涩期，就象我当年一样。刚入门时，大家都是什么也不懂。

　　5971废掉了，降级成了一台5890的气相，本以为可以喘口气，没想到故障还是没完。原来以为仅仅我这里一人倒霉，后来才晓得居然还有普遍性。

　　就象岛津的仪器有先坏数据处理机的传统一样，5890也有个传统坏点，那就是自动进样器的进样塔。

　　当时我能接触到的有三台HP8990，一台是我这台气质降级版，一台是其它科室在94年购买的5890II，另一台是区里另一兄弟实验室的5890II。（插个小花絮，区里那台5890配的氢气发生器是我们原来要的货，后来发现有问题就退掉了。没想到经销商转手就当新货卖给他们，那氢气发生器当然用不了，害得他们只能用氢气瓶，有一次氢气漏个精光，还好没爆炸。）

　　我的这个7673进样器在96年后就经常出状况，　门上那个粘贴的小磁铁掉了，我就用透明胶把门粘上凑合用。但是进样塔却时不时亮红灯，只能反复插拨，后来这样都不行，看到里面转几下一卡就肯定OVER。

　　　5971进样塔坏掉了，那100位的进样盘却还是好的，98年后单位搞实验室整合，其它科室的5890II也到了我们这边，偏偏它是只配了进样塔却没有买样品盘TRAY，非常不好用，于是我把那个TRAY拆了过去，调一调居然还真得能用起来。这样老5971继降级为气相色谱仪后，又再降级为手动进样版的。

　　　不过也没安逸几天，那个5890II的的旧TRAY状态正常，半新不旧的INJECTOR居然又开始出毛病了，时间不多不少，也是5　年左右。出题出的多了，但是也不想修，实在是修烦了。于是就拆下来降级为手动进样的5980II。

　　　区里那台5890II的自动进样器后来也一样出了问题，因为他们修进样器要换板，就找我那两个旧INJECTOR全要走了，说看能不能拆块旧板下来省点材料费。

　　除了自动进样器的问题，这一批HP仪器还有神一样的默契，那就是所配HP电脑4年后硬盘包坏。

　　我的那台5971的硬盘最后坏了，当时拿出维修时，修电脑的师傅还惊叹，HP的硬盘也会坏！想HP电脑是全球排名第二啊。单独一台电脑坏硬盘还有理由，可是上面讲的连续三台5890配的HP电脑，均是在第4年左右硬盘坏掉，只能无语了。神作啊，神作。

　　虽然这台HP5890-5971MSD带给我的经历不全部都是温馨与甜蜜，　但是在和它相处的有限几年，还是学到了很多东西。如WINDOWS3.1操作系统，化学工作站，质谱软件和小质谱的概念，以及分流不分流进样口，毛细管柱的使用，都来源于此，想想真是学到了很多，同时这也是我第一台基本靠自学上手的色谱仪器。

　　虽然是在做色谱，但是我第一台保管负责的却是一台紫外分光光度计，岛津的UV－260。这也是和GC－9A同年代购入的仪器，原来的保管人调走了，实验室一时找不到人就让我顶班。找原保管人要资料时，催了几次都说没时间，最后托了别人去催才勉强只给了我一本日文说明书，说其它的没有或找不到了，谁信哩，同一批引进的LC－6A，GC－9A中文英文说明书都是一大堆。

　　对于日语，我当然完全地不懂，连雅灭蝶也不知道是什么意思。好在当时年轻有钻研精神，仗着一堆日文中多少有一些汉字，加上自己有一点紫外分光光度计的基础，终于把这个啃下来了，最后连导数法也知道怎么用了。深圳药检所也有一台UV－260，第二年有同事去那里找熟人要了个中文的小册子回来，不过当时已经会用了。

　　这台UV－260到我手里时其实已经是台伤机，每次检定时杂散光都不合格，回回都得降级使用，之后我打开光路检查过，中间那块光栅玻璃居然有点花的。看来仪器好不好用，保管人很重要。这台仪器中间也出过几次问题维修过几次，有一次还是个日本人来修，发现一块板有问题就现场把板子直接改造了。后来一问才知道这台UV－260就是他设计的。

　　　我在UV－260上做的实验不多，经常是把它当计算器用，里面有个功能就是算标准曲线，由于键比较大，按得很方便。后来才发现其实它算出来的相关系数并不准确，结果与计算器按出的和程序算出来的有略微的差异，估计是算法里的小BUG。不过总体不影响使用。

　　接下来还是回到色谱，上面粗略谈了几台仪器的大致命运，下面展开讲一下各自的细节部分。相对常规理论科学来说，色谱更象是一门实验技术学科，而对于实验学科来说，逻辑与细节显得更重要。

　　按前面介绍仪器的顺序，先细看GC-9A。

　　这台机器具有独特的设计理念，使得它成为一台最适合使用玻璃填充柱的色谱仪。它的特殊具体表现在两个方面，第一，岛津公司到现在还在大量生产销售类似机型而并没有进行大的改进，例如GC－14系列销量还不错，据说GC－9A也还有生产，证明市场依然有相当数量的客户需要；第二，连岛津公司自己在后面的新气相色谱仪上也都放弃了GC－9A的这种设计思想。因为，它虽然是填充柱色谱仪的佼佼者，但却受制于填充柱。

　　很多事情，如何跨出第一步至关重要，最初看似不轻易的选择，往往就已经决定了以后的成或败。GC－9A与目前主流气色谱仪有区别的最重要的第一步就是，它们在进样口及检测器的加热单元温度控制方面，选择了不同的方案。

　　我们以GC－9A和GC－14A这两台仪器,与后来的GC－17A和GC－2010这两台相比，前两者与后两者在设计理念的最大区别就是，前两者选择总加热块控制模块模式，而后两者则改为独立的加热控制单元模式。　具体来说，GC-9A的进样口与检测器均安装在同一个金属块上，使用一个完整的总单元进行加热与控制，GC-14A的两个进样口和多个检测器则各共用一个加热控制单元，而从GC-17A开始，改为每一个进样口和检测器都有独立的加热单元系统，其它公司后来的仪器如5890之类，也都是这样。

　　选择了第一步后，就要接受它天生带来的所有“利”与“弊”。总加热块模式由于只使用一个加热棒，一个温度控制器，一个恒温块来控制温度，所以容易制造、结构简单、成本低，更由于模块体积质量较大，在到达温度后更易于保持稳定，稳定性优于独立温控模块。它的这种设计造成的天生优点就是稳定不易变化，适用于填充柱，但是它的缺点也是稳定不易变化，做毛细柱就相对见拙。

　　选择不同的加热控制单元模式带来的另一个影响结果，就是填充柱的形状不同。

　　在做玻璃填充柱时，我发现了一个意思的现象。那就是无论任何一个检测器，GC－9A的灵敏与峰形都好于比它新了一个时代的5890，当时想到是仪器公司不同造成的。但是后来买的岛津GC－17A也配有填充柱进样口，我们也装了几根填充柱，17A的灵敏度虽然比9A高了不少，但是其峰形却似乎还是不如GC－9A漂亮。

 　这个问题困惑了我很长时间，我最后想出了一个答案，原因很有可能就在于柱子的形状。GC－9A的玻璃填充柱是压扁的跑道形状，类似双头对接的双U形，而GC－17A和HP5890的玻璃填充柱均是圆形。由于不同的柱形状造成了峰形有些微的差异，差距虽然很小，但是有的时候，完美与平凡之间的差距也就是这么小一点点。

　　开始学色谱时肯定要接触塔板理论，但是在做了一段时间，我发现在实际工作中更需要关注的其实是“扩散效应”，一条柱子好不好用，往往是受扩散效应左右。在一条直的管路中，除填料带来的扩散外，其它扩散体现在靠近边缘和不靠近边缘的吸附不同，但是在直管路中，同一周径边缘的效应是一致的。但是在圆形管道上，内径和外径的边缘吸附是不同的，这样同一周径边缘的带来的扩散效应是不同的。

　　从上面的角度来看，GC－17A和5890使用的圆形填充柱存在着内径与外径不同的扩散效应，而GC－9A使用的双头对接的双U形柱，虽然在也存在一部分拐弯的圆形区域，但是在管路的多数地区，基本是一条直管道，直管道的扩散效应要小于前者。

　　上面所述，就是我对为什么在使用双U形结构的填充柱时，其峰形会优于使用圆形填充柱的解释。

　　GC－9A采用双U形结构的填充柱，也是由其选择总加热块模式的设计所决定的。由于主要部件均集中在一个加热块上，使得进样口与检测器相互的空间距离非常有限，这样，填充柱使用双U形结构的　是必然之选。我们实验室还有一台北分厂的老气相，它的柱子也是这样的。

　　这样的设计，做填充柱是很可靠，但是做毛细管柱就并不合适，所以之后的气相色谱采用独立加热单元模式，由于温度设置可能不同而相互影响，在安放位置上就拉开了空间上的距离，进样口与检测器离得远，圆形填充柱就成了必然选择。

　　不过嘛，现在也没什么设计模式好争的了，除了一些特殊项目必须要用填充柱外，毛细管柱已经成了标配与首选，可能很多新人还都没有见过填充柱吧。

　　填充柱还有一个细节，就是口径。例如我们买岛津的玻璃填充柱，一般注意到的尺寸数据是长度，一米，两米或三米（超过三米就不好用了），还要注意另一个重要数据是口径，有3.2mm和 2.65mm之分 ,这两种都装过，似乎3.2mm的峰形要好于 2.65mm。

　　上面谈的是进样口与检测器总加热块模式，它的优点就是稳定，在做实验的时候的确很稳定，但是在准备关机降温时也很稳定，尤其是ECD检测器，降温时慢得要命。

　　　另一个重要的加热部位就是柱温箱，那根电炉丝和测温电阻几十年不变，值得一提的反而是柱温箱的散热方式。我有幸帮人调试过一台崭新的GC-7A，这台机器设定温度还要拨表盘，也没有柱温箱的排热口，降温时啪地一声自动打开柱温箱门，但降温速度仍然相当地慢。GC-9A，GC-14A则在背后设计了狭长型的排热口，使效果有了一定改善，也不用开炉门了，不过想自己开也可以；从GC-17A开始更进一步改为上下两个方形的排热口，降温效果更加好了，还加了个炉门的监测开头装置，开了炉门居然还假惺惺地报警。