2.7 HPLC的线性动态范围(linear dynanic range, LDR)及其测试方法

(1)线性动态范围的定义。HPLC检测器的线性动态范围如图4-3所示。

图4-3 线性动态范围

国际上科技工作者对HPLC的线性动态范围的定义是：最大线性区(保证1％相对误差的线性区域)的吸光度值A_max，除以最小线性区(保证1％相对误差的线性区域)的吸光度值A_min。即LDR =A_max/A_min；或最大线性区的浓度C_max除以最小线性区的浓度C_min，即LDR＝C_max/C_min。

(2)HPLC的线性动态范围的重要性(对分析测试误差的影响)。如果HPLC使用在非线性区，肯定会因非线性而产生误差。为了保证分析测试结果的可靠性，我们应使用在HPLC的线性区。因此，线性动态范围是一切HPLC使用者必须高度重视的技术指标。一般来说，使用者拿到一台HPLC仪器后．总是希望对很稀的样品分析时，其分析测试的结果在所要求的误差范围内；对很浓的样品分析时．其分析测试的结果也在所要求的误差范围内；这就只有HPLC的线性动态范围很宽的时候才能做到。有人认为，样品太稀时，浓缩一下就好了；样品太浓时．稀释一下就是了。这是不了解分析工作或未亲自做过分析工作的人说的话：因为，浓缩一下或稀释一下谈何容易？首先是增加工作量．稀释或浓缩工作很麻烦：其次，稀释或浓缩会带来误差。所以我们总是希望HPLC的线性动态范围大(宽)者好。

HPLC的线性动态范围，一般取决于仪器的噪声和杂散光。国内外很多HPLC的生产厂商不给出HPLC的线性动态范围。作者认为不给线性动态范围是不对的，因为不给线性动态范围，就意昧着这台HPLC分析的样品浓度下限不知道。
综上所述，HPLC的线性动态范围非常重要，它将限制仪器的使用范围(即限制仪器的适用性)。很遗憾的是，许多科技工作者目前还未对线性动态范围引起重视。

(3)线性动态范围测试方法。HPLC的线性动态范围的测试方法有多种。我国的计量检定规程JJG705-2002规定：波长254nm时，采用“丙酮/2％异丙醇水溶液(丙酮含量为0.1％，0.2％，…，1.0％)冲洗检测池，并记下各溶液对应的稳定记录仪读数，由C_H/C_L算出检测器的线性范围”。作者认为这种方法很不妥。因为浓度的下限是计算出来的，不是真正测试出来的下限。采用的计算公式为：G_L=2NCV/H×20(公式本身有错误)，并且算出的下限值达到千万分之三点一(即0.000031％)。这样的数据有什么意义？作者认为这种测试线性范围的测试方法既不符合仪器学理论，又不与国际接轨，有关部门应该尽快更正。

线性动态范围的测试方法，一般是配置不同浓度的标准样品(以数量级递增)，直接在仪器上测试其吸光度。求出偏离比尔定律1％时的最大吸光度Amax和最小吸光度A_min，二者相除即是仪器的线性动态范围LDR(linear dynamic range)。即LDR-A_max/A_min。其具体操作是：HPLC仪器设置纵坐标为吸光度A；横坐标为浓度C；检测器的光谱带宽为2nm；波长设置可以在紫外区(如要求很高时可设置在253.7nm)，也可在可见区(如500nm)；试样可任选，浓度从小到大，依次对所配试样进行测试。作曲线，从曲线上找出偏离线性在1％以内的范围：此范围内的A_max/A_min就是线性动态范围。

作者在研发HPLC的UV/FLD时，就是根据仪器学理论，从线性动态范围的物理概念出发，自己配置蒽不同浓度的溶液，以数量级递增，测出能保证1％相对误差的下限点和上限点，二者相除，得出其线性动态范围，效果非常好。

2.8 与HPLC性能指标测试的几个有关问题

(1)关于检测标准。本书中提到许多标准，例如许多国家的电子学行业的信噪比(S/N)标准、美国的材料测试学会标准(ASTM)、我国的国家标准(GB)、我国的计量检定规程(JJG)、美国的国家标准(NBS)等标准。作者认为这些标准中，除我国的GB和JJG外，都只能作为参考。因为情况各异，要求不同，并且有些标准很不合理。例如前面所讲的我国HPLC的JJG就是：又如，S/N的标准，欧美和我国都规定S/N≥2，有的还规定S/N≥3，而有些国家则采用S/N≥1。作者认为S/N≥1是不对的，因为信号和噪声一般大小，不能区分。所以，要注意标准的内容。特别在测试时，更要重视这些问题。

(2)关于杂散光和噪声。很多科技工作者不知道杂散光(S.L)和噪声(N)是HPLC仪器(紫外检测器UVD)的主要误差来源之一。甚至有人认为HPLC仪器的S.L不重要，所以根本不给出这个很重要的技术指标(目前国内外都不给S.L)。其
实，S.L直接限制HPLC仪器的检测浓度的上限。同时限制HPLC仪器UVD的LDR。N直接限制紫外检测器的检测下限。它也对LDR值起限制作用。还有人在作HPLC仪器UVD的N测试时，仪器不是用最灵敏挡(量程)，样品很浓，所以，作出的指标或谱图很好看，但使用时仪器灵敏度(检测限)很低。因此，HPLC仪器验收时，广大使用者应该注意对HPLC仪器的S.L和N的测试。

(3)关于光度准确度。光度准确度是很重要的。它是我们分析工作者的根本点所在。有人说：“HPLC仪器是相对测量，仪器的准确度不重要。”作者认为这是不对的。因为，光度准确度是一项反映HPLC仪器综合质量的指标，它与杂散光、噪声、波长准确度、波长重复性、光谱带宽等有关，还与操作者的素质有关。目前，国内外许多厂商都不给出HPLC仪器的光度准确度这个很重要的技术指标，作者认为是不妥的。作者建议我国的HPLC仪器生产厂商重视仪器的光度准确度这个指标。这样做，无疑对提高我国的HPLC仪器的可靠性，提高我国HPLC仪器的总体水平将是大大有益的。

(4)关于LDR。LDR是一切分析仪器分析工作者梦寐以求的、非常重要的关键技术指标。分析工作者总希望自己的工作始终在仪器的线性范围内，这样可以保证减小分析误差。可惜的是，目前国际上HPLC的制造商很少能给出LDR这个关键技术指标。作者认为：HPLC的制造商应认真测试LDR，如实给出仪器的LDR。这样做对提高仪器质量和满足使用者的要求，以及赶超国际先进水平都是有益的。

相关链接：HPLC整机(系统)的主要性能技术指标的测试方法（三）