化学检验员常用仪器设备的工作原理、结构和常见故障及其排除方法
化学检验员在日常工作中依赖多种分析仪器，掌握其工作原理、基本结构、常见故障及排除方法，不仅能提高检测效率，还能保障数据准确性和设备寿命。以下是几种常用仪器的系统性知识汇总：
一、电子天平（Electronic Balance）
工作原理
基于电磁力平衡原理：样品质量使称盘下沉，位移传感器检测位移，反馈电路产生反向电磁力使横梁复位，该电流大小与质量成正比。
基本结构
称重传感器（核心）
防风罩
水平调节脚 + 水准泡
显示屏与操作面板
校准砝码（内置或外置）
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 显示不稳、漂移 | 气流干扰、未水平、静电 | 关闭防风门、调水平、使用抗静电装置 |
| 无法归零 | 称盘有异物、传感器过载 | 清洁称盘、重启；若曾超载需静置恢复 |
| 重复性差 | 环境振动、温度波动 | 远离振源、恒温环境、预热30分钟 |
| 校准失败 | 内置砝码卡滞、校准程序错误 | 手动校准；联系工程师检查砝码机构 |
✅ 日常维护：定期校准（内校/外校）、保持清洁、避免超量程。
二、pH计（酸度计）
工作原理
通过玻璃电极与参比电极组成原电池，测量溶液中H⁺活度产生的电位差（mV），经转换显示pH值。
基本结构
复合pH电极（玻璃膜+Ag/AgCl参比）
温度补偿探头（ATC）
主机（信号放大、模数转换）
校准缓冲液（pH 4.01、7.00、10.01）
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 读数漂移、响应慢 | 电极老化、敏感膜干涸 | 浸泡在3M KCl溶液活化24h |
| 校准斜率低（<95%） | 玻璃膜污染、参比液堵塞 | 用0.1M HCl清洗膜；补充电解液 |
| 读数跳动 | 接地不良、电缆破损 | 检查接地线；更换电极线 |
| 无法校准 | 缓冲液过期、电极损坏 | 更换新鲜缓冲液；测试电极阻抗（应<500 MΩ） |
✅ 维护要点：电极不用时浸泡在KCl溶液中；避免接触HF、浓硫酸。
三、紫外-可见分光光度计（UV-Vis Spectrophotometer）
工作原理
光源发出连续光谱 → 单色器分光 → 特定波长光通过样品 → 光电检测器测量透射光强度 → 计算吸光度（A = log(I₀/I)）。
基本结构
光源（氘灯+钨灯）
单色器（光栅/棱镜）
样品室（比色皿架）
检测器（光电倍增管或硅光电池）
数据处理系统
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 基线噪声大 | 光源老化、比色皿脏污 | 更换灯；清洗比色皿（用乙醇+镜头纸） |
| 吸光度异常高/低 | 波长不准、空白未校正 | 用标准滤光片校准波长；重做空白 |
| 无法调零 | 光路遮挡、检测器故障 | 检查样品室是否有异物；重启仪器 |
| 软件无信号 | USB连接松动、驱动异常 | 重插数据线；重装驱动 |
✅ 注意：比色皿光面勿用手摸；石英皿用于紫外区，玻璃皿仅用于可见光。
四、原子吸收光谱仪（AAS）
工作原理
样品经火焰或石墨炉原子化 → 基态原子蒸气吸收空心阴极灯发射的特征光 → 吸光度与元素浓度成正比。
基本结构
光源：元素空心阴极灯
原子化器：空气-乙炔火焰 或 石墨炉
单色器
光电倍增管检测器
氩气/乙炔气路系统
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 灵敏度低 | 灯电流过小、燃烧头积碳 | 优化灯电流；清洗燃烧头（用稀HNO₃） |
| 信号不稳定 | 气体压力不稳、废液管水封失效 | 检查减压阀；确保废液管形成水封 |
| 石墨炉升温异常 | 石墨管老化、热电偶故障 | 更换石墨管；联系工程师校准温控 |
| 背景吸收高 | 分子吸收未扣除 | 启用氘灯或塞曼背景校正 |
✅ 安全提示：乙炔钢瓶必须装回火防止器；废液及时清理防爆燃。
五、气相色谱仪（GC）
工作原理
样品汽化后被载气带入色谱柱 → 各组分因分配系数不同而分离 → 检测器（如FID、TCD）响应 → 出峰定量。
基本结构
进样口（分流/不分流）
色谱柱（毛细管柱）
恒温箱（柱温箱）
检测器（FID最常用）
气路系统（N₂/H₂/Air）
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 基线漂移/噪音大 | 载气不纯、检测器污染 | 更换高纯气体；清洗FID喷嘴 |
| 峰拖尾 | 衬管活性、柱头污染 | 更换去活衬管；切掉10–20 cm柱头 |
| 保留时间漂移 | 柱流失、流量不稳 | 老化色谱柱；检查EPC流量控制 |
| 不出峰 | 进样垫漏气、检测器熄火 | 更换进样垫；重新点火（FID需H₂+Air） |
✅ 维护重点：定期更换进样垫、衬管；新柱必须充分老化。
六、火花直读光谱仪（OES）
工作原理
高压火花激发金属样品 → 原子发射特征光谱 → 光栅分光 → PMT或CCD检测各元素谱线强度。
常见故障及排除
| 故障现象 | 可能原因 | 排除方法 |
|---|---|---|
| 激发斑不均匀 | 氩气纯度不足、样品表面不平 | 使用5N氩气；重新铣样 |
| C、S、P结果偏低 | 光室真空度下降、透镜污染 | 检查真空泵；清洁入射透镜 |
| 重复性差 | 电极积碳、激发台漏气 | 清理钨电极；更换O型密封圈 |
| 无法标准化 | 控样成分偏移、曲线漂移 | 重新制作校准曲线 |
✅ 关键点：氩气纯度≥99.999%；样品必须导电、致密、平整。
七、通用故障排查原则
先软件后硬件：重启软件/电脑，检查参数设置；
先外部后内部：检查电源、气路、管路、连接线；
先简单后复杂：清洁、校准、更换耗材（如进样垫、电极）；
记录故障现象：时间、条件、错误代码，便于工程师诊断；
严禁擅自拆机：涉及高压、激光、放射源的设备必须由专业人员维修。
八、总结
化学检验员应做到：
“会用、会看、会判、会报”
会用：规范操作；
会看：识别异常信号（如基线噪音、激发斑）；
会判：初步判断故障类型；
会报：及时填写设备故障单，联系维修。
定期参加仪器培训、建立设备使用日志、做好日常维护，是保障检测工作顺利开展的基础。掌握这些知识，不仅能提升工作效率，更是对实验室安全与数据质量的负责。
