전자동 유동 주사 분석기의 일반적인 원리는 유동 주사 분석 (FIA) 기술에 기초하여 샘플을 연속 유동의 적재류에 주입함으로써 샘플과 시약의 혼합, 반응 및 검측 자동화를 실현하며, 그 핵심 원리는 샘플 주입, 통제 분산, 시차 제어 및 광학/전기 화학 검측을 포함하며, 모듈화 설계와 소프트웨어 제어를 결합하여 빠르고 정확하게 다중 파라미터 분석을 완성할 수 있다.다음은 원리기초, 계기구조, 작업흐름, 검측방법, 기술우세 등 다섯가지 면에서 소개한다.
원리적 기초
1975 년 덴마크 학자 Ruzicka와 Hansen에 의해 제안 된 유동 주사 분석 (FlowInjectionAnalysis, FIA)은 액체 흐름에서 시료와 시약의 분산 및 혼합 과정을 제어하여 비균형 상태에서 정량 분석을 수행하는 것이 핵심입니다.이 기술은 시료를"시료마개"형식으로 련속 류동하는 적재류 (예: 시약용액 또는 물) 에 주입하고 시료가 류동과정에 적재류중의 시약과 혼합, 반응하여 검측가능한 물질을 형성하며 최종적으로 검측기를 통해 신호변화 (예: 흡광도, 전극전위 등) 를 측정하고 표준곡선법과 결부하여 시료농도를 계산한다.
계기 구조
전자동 흐름 주사 분석기는 일반적으로 다음 모듈로 구성됩니다.
수액 시스템: 연동 펌프나 주사 펌프를 사용하여 적재량과 시약의 흐름을 추진한다.연동펌프는 롤러를 통해 탄성펌프관을 압출하여 음압흡액을 생성하며 유속은 펌프헤드의 회전속도, 펌프관의 내경과 압축정도에 의해 결정된다.주사펌프는 스텝모터를 통해 나선봉을 구동하여 더욱 안정적인 류속제어를 실현하여 고정밀도수요장면에 적용된다.
샘플링 시스템: 회전 샘플링 밸브 (예: 6통 밸브) 를 사용하여 일정한 부피의 샘플을 정확하게 캐리어에 주입합니다.샘플링 밸브는 회전을 통해 샘플링 링과 캐리어/시약 흐름로의 연결 상태를 전환하여 샘플 정량 채집과 주입을 완료한다.
반응 시스템: 시료와 시약은 반응판관 (일반적으로 폴리테트라플루오로에틸렌관) 에서 혼합되어 반응을 일으킨다.판관설계는 지름방향의 확산을 증가하고 축방향의 확산을 감소시켜 혼합효과를 최적화함과 동시에 견본이 지나치게 분산되지 않도록 하여 반응재현성을 확보한다.
검측 시스템: 광학 검측기 (예: 분광 광도계) 또는 전기 화학 검측기 (예: 이온 선택 전극) 를 갖추고 있다.광학 검측기는 유통 풀을 통해 샘플의 흡광도 변화를 측정하고, 전기화학 검측기는 전극 전위 변화를 통해 정량 분석을 실현한다.
제어 시스템: 컴퓨터와 전용 소프트웨어로 기기 자동화 제어를 실현하는데 흐름 전환, 파라미터 설정, 데이터 수집과 처리 등 기능을 포함한다.
워크플로우
캐리어 추진: 웜 펌프나 주사 펌프는 캐리어 (예: 물이나 시약 용액) 를 일정한 유속으로 시스템에 펌프합니다.
샘플 주입: 샘플 밸브는 정량 샘플을"시료 플러그"형식으로 적재류에 주입하여 샘플 벨트를 형성합니다.
혼합 반응: 시료는 반응 튜브에 가져와 적재 중의 시약과 혼합하여 발색 반응 또는 기타 화학 반응을 일으킨다.
신호 검측: 반응 후의 용액이 유통 탱크로 유입되고, 검측기는 흡광도, 전극 전위 등 신호 변화를 측정한다.
데이터 처리: 컴퓨터는 표준 곡선법에 따라 샘플 농도를 계산하고 분석 보고서를 출력합니다.
검출 방법
옵티컬 테스트:
흡광광도법: 샘플이 특정 파장광에 대한 흡수 정도(흡광도)를 측정하여 정량분석을 실현하고 총인, 총질소, 암모니아질소 등 파라미터 검측에 광범위하게 응용한다.
형광법: 샘플이 자극을 받은 후 발사된 형광 강도를 이용하여 검측을 진행하며, 흔적 물질 분석에 적용된다.
화학발광법: 화학반응으로 발생하는 광신호의 강도를 측정하여 검측을 실현하는 고감도 특징을 가지고 있다.
전기 화학 검사:
이온 선택 전극법: 전극을 이용하여 특정 이온에 대한 선택적 응답으로 전위 변화를 측정하여 불화물 등 파라미터 검측에 적용한다.
볼트암페어법: 전극의 전위를 제어하고 전류의 변화를 측정하여 검측을 실현하는데 중금속이온분석에 흔히 사용된다.
기술적 이점
빠른 분석: 시간당 60~120개의 샘플을 분석할 수 있으며, 특수 시나리오(예: 폐수 S²⁻ 검사)에서 시간당 720개의 샘플을 분석할 수 있습니다.
정밀도 높음: 일반적으로 상대적 표준 편차(RSD)가 1% 미만이며 재현성이 우수합니다.
시약 소모가 적다: 매번 분석할 때마다 수십에서 수백 마이크로리터의 시약만 있으면 검사 원가를 현저하게 낮출 수 있다.
자동화정도가 높다: 모듈화설계는 다통로의 독립운행을 지원하며 총인, 총질소, 암모니아질소, 휘발페놀 등 여러가지 매개 변수를 동시에 검측할수 있어 국가표준방법에 부합된다.
응용이 광범위하다: 수질 모니터링, 토양 분석, 식품 검측, 환경 응급 모니터링 등 분야에 적용되며, 휴대용 모델 (예: iFIA5 +) 은 응급 모니터링 차량에 장착하여 현장의 빠른 검측 수요를 만족시킬 수 있다.