色谱工作站是这样一种系统,它将一台通用的电脑从硬件上和软件上进行扩充,使其具有处理色谱仪信号数据的功能。

众所周知,色谱是一种非常精密的分析仪器,测量范围从常量到微量,甚至达到痕量,跨越6-7个数量级,与之相适应的工作站应当达到更高于仪器的水平,才能客观真实地反映分析结果。信号采集器同色谱仪本身一样也有重现性、线性度等指标。一般来说这些指标只有优于仪器本身的指标才不至于对整套系统的性能造成负面影响。如果工作站配套的采集器的性能低于仪器本身的性能,灵敏度很高、精度很好的仪器就会出现整体性能下降的情况。正如《气相色谱仪器系统》(化学工业出版社20071月第1)一书中所说,“在色谱数据处理时,人们发现,由于数据处理性能欠佳,会使辛苦选配的分析系统和千方百计优化色谱分离条件而获得的痕量组份峰畸变。为了达到分析目的和获得准确的定量分析结果,应选购数据处理装置中应属于顶级产品。实践证明:一台劣质数据处理装置在做数据处理时,由于本身的性能与仪器分析要求不匹配反而帮了倒忙。”

目前大多数信号采集器采用的A/D芯片基于Δ-Σ变换,但也有一些基于低廉的V/F变换。前者可以做到在整个色谱信号范围内都保持很高的分辨率、很好的重现性和线性度,而后者往往要通过量程切换、软件插值或软件除去噪声等来弥补其性能的不足,在整个色谱信号范围内分辨率、重现性、线性度不能保持一致,很容易在进行毛细色谱分析或微量分析时出现漏峰情况,即使在做常量分析时重现性也较差。影响采集器测量精度的首要因素是噪声,降低噪声通常有几条途径,如选择高精度器件、合理设计避免干扰、用软件方法除去噪声等。但是软件方法会影响测量数据的真实性,就象200万相素的照片不可能处理成800万相素照片一样,高精度测量只能依靠优良的硬件。假设采集器实际整体达到21位的精度,这样的采集器在量程为-1.25V至1.25V的范围内能准确测出2500000μV/221即1μV的变化(目前国内仅有少数厂家能真正做到这一点)。测试一个采集器自身最小分辨率的最简单方法是将其信号线正、负短接在一起,并将工作站屏幕上的纵向标尺刻度设置为最小,所观察到的基线波动的幅度即为此采集器最小的分辨率(如下图所示),由于已达元器件及电路的极限状态,此时基线在最小分辨率下不可能没有上下跳动,如果这时基线没有任何波动反而说明工作站在软件上对其真实分辨率做了掩饰。

另一方面,由于工作站是平日整套色谱系统中需要接触最多的地方,用起来顺不顺手将对日常的工作效率产生直接影响,所以工作站的软件性能也相当重要。软件界面并非越复杂越好,相反地,越简捷、越易用的软件需要开发者花费的心思和投入的时间就越多,就越能节省使用者的时间。

《气相色谱仪器系统》一书指出,“由于色谱法本身的特点,决定了它的分析数据后处理过程的复杂性,所以分析结果的可用性很大程度上与数据处理装置的可靠性和数据处理的性能有关。过去常说,色谱仪的设计制造心脏部分是检测器,色谱分析工作者使用仪器的关键是选择一根好的色谱柱。现在还应强调要获得准确可靠的定量结果,另一心脏部分是数据处理装置的功能优劣。再好的色谱仪和分析方法,如果没有选择好一台色谱数据处理装置,是不会获得准确可靠的结果的”。偶尔有用户不惜代价购买了中高档仪器却在配套工作站时以为都是一样的(这也难怪,每个厂家自己罗列的指标都是国际先进水平的),甚至在已经很便宜的国产产品中不按口碑而按价格进行选择(实际上,国产工作站中即使最优秀产品的价格一般也只是国外同类产品的几分之一),在实际使用中才发现诸如重现性下降、不出细小峰、噪声变大甚至软件死机等低级问题,给平日的分析工作带来持续的烦恼。以,在购买色谱工作站这种产品前,应该花一些时间对产品真实性能进行深入的了解。