在液相色譜、微反應器或藥物輸注系統(tǒng)里,平流泵的“任務”是不論下游阻力如何變化,輸出流量必須紋絲不動。然而實驗室里常會遇到“今天基線飄、明天保留時間跑”的尷尬。平流泵的穩(wěn)定性究竟被誰牽著走? 一、泵頭與單向閥
平流泵多靠往復式柱塞或隔膜“一吸一排”。若柱塞與密封圈磨損,就像注射器漏液,每沖程實際排量減小;單向閥球或閥座粘附微晶,會出現(xiàn)“閉不嚴”,造成流量脈動。經(jīng)驗法則:過濾流動相至0.22µm、每周用30%異丙醇慢沖5 min,可把閥座壽命延長一倍。
二、溶解氣體的“彈簧效應”
液體含氣泡時,柱塞推程先壓縮氣體再推液,瞬時流量被“吃掉”一段。脫氣不僅是超聲10 min那么簡單,在線真空脫氣模塊能把溶解氧降到1 ppm,基線噪聲立刻降三成。
三、系統(tǒng)背壓
毛細管堵塞、色譜柱溫降低或緩沖鹽析出,都會讓背壓瞬間升高。平流泵雖有壓力反饋,但電機響應需要毫秒級時間,期間流量會向下掉。加裝0.1 s響應的脈沖阻尼器,相當于給液流系了條“安全帶”。
四、溫度
柱塞腔體溫度每升高1°C,液體體積膨脹約0.02%,看似微不足道,可在微升級流量下就是2 nL的偏差。把泵頭與控溫模塊做一體化金屬封裝,讓溫度漂移<0.05°C,是特種泵的“隱藏技能”。
五、驅動電機
步進電機步距角誤差、驅動器細分設置過低,都會產生±1%的瞬時轉速波動。改用伺服電機加編碼器閉環(huán),能把流量脈動壓到0.1%以下,代價是成本翻倍。
六、流體黏度
高黏度流動相(如含20%PEG)使單向閥關閉延遲,泵實際流量低于設定值。現(xiàn)代泵內置“溶劑系數(shù)”補償表,用戶只需選擇預存方法,芯片自動提高推速,誤差可拉回±0.5%。
七、控制算法
傳統(tǒng)PID只在壓力偏差出現(xiàn)后“亡羊補牢”。新一代泵采用模型預測控制(MPC):提前0.5 s計算下游阻力變化,把柱塞速度曲線調成“斜坡+平臺”,就像有經(jīng)驗的司機見紅燈提前松油門,流量波動可再降一個數(shù)量級。