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元素分析儀全解析：原理、廠商、選型，看完就懂！

來源：   2025年10月30日 18:19  
 元素分析儀用于精確測(cè)定物質(zhì)中的碳、氫、氮、硫等元素含量，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、制藥、能源、環(huán)境等領(lǐng)域。為什么測(cè)CHN要用燃燒法？測(cè)重金屬要用XRF？這篇文章帶你說透元素分析儀原理。
元素分析儀是指用于確定物質(zhì)中特定元素成分和含量的科學(xué)儀器。根據(jù)原理不同，其測(cè)量對(duì)象涵蓋有機(jī)固體、無機(jī)材料、液體、氣體等多種樣品形態(tài)。其廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成、制藥研發(fā)、石油化工、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。
??元素分析儀工作原理示意圖?

元素分析儀

元素分析儀

 


元素分析儀的核心原理是將樣品中的待測(cè)元素通過物理或化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的信號(hào)。對(duì)于有機(jī)元素分析，主要是通過高溫燃燒將樣品分解，使元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氣體（如CO?、H?O、N?、SO?），再通過分離檢測(cè)技術(shù)定量這些氣體，從而反推出元素的含量。這種方法的理論基礎(chǔ)是定比定律和化學(xué)計(jì)量學(xué)。
基于所用原理不同，目前市面上元素分析儀主要分為以下幾類：
??1. 有機(jī)元素分析儀（主要測(cè)CHNS/O）??
它的原理是??動(dòng)態(tài)燃燒法??結(jié)合??色譜分離技術(shù)??。樣品在高溫爐（如950℃以上）中通入氧氣快速燃燒，生成的氣體混合物經(jīng)過一系列還原管、吸附管等處理后，由載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離，最后通過??熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）?? 進(jìn)行定量分析。該方法精度高、速度快，是有機(jī)元素分析的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
  • •
    ??主流廠商商品矩陣??
廠商
代表型號(hào)
特色技術(shù)
適用場(chǎng)景
??德國(guó)元素Elementar??
??vario MACRO cube??
??吸附-解吸技術(shù)（ADF）??，無需色譜柱
高?？蒲?、化學(xué)品
??珀金埃爾默PerkinElmer??
??PE 2400系列Ⅱ??
經(jīng)典的四爐頭設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性高
制藥、材料科學(xué)
??耶拿分析儀器Jena??
??multi EA® 5000??
雙TCD檢測(cè)器，可同時(shí)分析CHNS和O
環(huán)境、煤炭檢測(cè)
??福立儀器??
??EA9000??
國(guó)產(chǎn)代表，自動(dòng)化程度高
石油化工、農(nóng)業(yè)
??2. X射線熒光光譜儀（XRF，主要測(cè)金屬/無機(jī)元素）??
它的原理是??原子內(nèi)層電子激發(fā)??。當(dāng)高能X射線照射樣品時(shí)，會(huì)激發(fā)出元素的二次X射線（即熒光）。通過測(cè)量熒光的能量（能量色散XRF， ED-XRF）或波長(zhǎng)（波長(zhǎng)色散XRF， WD-XRF）即可進(jìn)行定性和定量分析。XRF是一種無損、快速的分析技術(shù)。
  • •
    ??主流廠商商品矩陣??
廠商
代表型號(hào)
核心技術(shù)
適用場(chǎng)景
??賽默飛世爾Thermo Fisher??
??ARL PERFORM'X??
順序式WD-XRF，分析范圍廣
地質(zhì)、冶金、水泥
??布魯克Bruker??
??S8 TIGER系列??
波長(zhǎng)色散XRF，精度高
質(zhì)量控制、科研
??島津Shimadzu??
??EDX-8000??
能量色散XRF，操作簡(jiǎn)便
RoHS檢測(cè)、合金分類
??天瑞儀器??
??EDX3600B??
國(guó)產(chǎn)ED-XRF代表，性價(jià)比高
廢舊物資回收、珠寶檢測(cè)
??3. 電感耦合等離子體光譜儀（ICP-OES/ICP-MS）??
其原理是利用??電感耦合等離子體（ICP）?? 產(chǎn)生的高溫（約6000-10000K）使樣品充分原子化/離子化，并激發(fā)或電離出特征光譜。ICP-OES測(cè)量的是原子發(fā)射的光譜線強(qiáng)度，而ICP-MS測(cè)量的是離子的質(zhì)荷比。兩者均適用于痕量及超痕量多元素分析，ICP-MS靈敏度更高。
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    ??技術(shù)特點(diǎn)與適用場(chǎng)景??
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      ??ICP-OES??: 適用于ppm級(jí)別的多元素快速分析，抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng)，常用于環(huán)境水樣、金屬材料分析。
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      ??ICP-MS??: 靈敏度可達(dá)ppq級(jí)別，用于超痕量元素、同位素分析，在生物醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體、食品安全領(lǐng)域不可缺。
??元素分析儀的技術(shù)演進(jìn)與選型要點(diǎn)??
早期的元素分析主要依靠繁瑣的濕化學(xué)法，如杜馬法測(cè)氮、凱氏定氮法等。現(xiàn)代自動(dòng)化元素分析儀的出現(xiàn)，極大地提高了分析效率和準(zhǔn)確性。選型時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：
  1. 1.
    ??分析對(duì)象與元素??：明確主要測(cè)有機(jī)元素（C, H, N, S, O）還是無機(jī)/金屬元素。有機(jī)樣品燃燒法元素分析儀，金屬材料XRF，痕量元素分析則考慮ICP。
  2. 2.
    ??含量范圍與精度要求??：常量分析（>0.1%）CHNS/O分析儀和XRF均可；痕量分析（ppm-ppb級(jí)）需選擇ICP-OES或ICP-MS。
  3. 3.
    ??樣品通量與自動(dòng)化??：高通量實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選擇帶自動(dòng)進(jìn)樣器的型號(hào)。樣品前處理復(fù)雜時(shí)可考慮集成了消解、進(jìn)樣的一體化解決方案。
  4. 4.
    ??運(yùn)行成本與維護(hù)??：考慮氣體消耗、標(biāo)準(zhǔn)品、耗材（如燃燒管、坩堝）的成本以及廠商售后服務(wù)的便捷性。
元素分析儀是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物質(zhì)“成分身份”鑒定的關(guān)鍵設(shè)備。理解其原理并根據(jù)自身實(shí)際需求進(jìn)行選型，是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、提升科研與生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)。

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