การวัดปริมาณไฮโดรเจนด้วย GC-TCD MO Memoir : Wednesday 3 February 2564

Thermal Conductivity Detector (ที่เรียกกันย่อ ๆ ว่า TCD) หรือในชื่อเดิมคือ Katharometer นั้นเป็นตัวตรวจวัดที่มีการนำมาใช้กับเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ (Gas Chromatograph - GC) มานานแล้ว และก็ยังใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในปัจจุบันด้วย เพราะมันมีจุดเด่นที่มีราคาไม่แพง และให้การตอบสนองต่อสารต่าง ๆ แบบจะเรียกว่าแทบทุกชนิดก็น่าจะได้ เรียกว่าถ้ามีสิทธิซื้อเครื่อง GC ได้เพียงเครื่องเดียวเพื่อเอาทำงานหลาย ๆ อย่าง (เช่นงานวิจัยที่เปลี่ยนหัวข้อไปเรื่อย ๆ) ตัว TCD ก็จะเป็นตัวเลือกตัวแรก

รูปที่ ๑ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ จะเห็นว่าในช่วงแรกค่าการนำความร้อนจะลดลง ก่อนจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อสัดส่วน H₂ เพิ่มขึ้น (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity of Binary Mixtures of Gases. I. Hydrogen-Helium Mixtures, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 72, No. 6, pp. 1924-1926, June 1968 โดย Clarke C. Minter)

การทำงานของตัวตรวจวัดชนิดนี้จะอาศัยสมดุลที่เปลี่ยนไประหว่างความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด และการระบายความร้อนออกจากขดลวดโดยแก๊สไหลผ่านขดลดนั้น ณ สภาวะการทำงานหนึ่ง (ที่อุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล และกระแสไฟฟ้า คงที่) ถ้าองค์ประกอบของแก๊สที่ไหลผ่านนั้นเปลี่ยนไป ก็จะทำให้ความสามารถในการระบายความร้อนของแก๊สนั้นเปลี่ยนไปด้วย ผลที่ตามมาก็คืออุณหภูมิของขดลวดจะเปลี่ยนไป พออุณหภูมิขดลวดเปลี่ยน ความต้านทานของขดลวดก็จะเปลี่ยน ดังนั้นถ้าจะให้กระแสไหลขดลวดผ่านเท่าเดิม ก็ต้องมีการปรับความต่างศักย์ และขนาดของความต่างศักย์ที่ต้องปรับเพื่อให้กระแสไหลผ่านเท่าเดิมนี้ เป็นตัวบ่งบอกว่าแก๊สที่ไหลผ่านขดลวดนั้นมีองค์ประกอบเปลี่ยนไปมากน้อยเพียงใด

ความว่องไว (sensitivity) ของตัวตรวจวัดชนิดนี้แปรผันตามขนาดกระแสไฟฟ้า (I) ที่ไหลผ่านขดลวดยกกำลัง 3 (I³) แต่ความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดจะแปรผันตามกระแสไฟฟ้ายกกำลัง 2 (I²) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือถ้าเราเพิ่มขนาดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเป็น 2 เท่า ความว่องไวในการตรวจวัดจะเพิ่มเป็น 8 เท่า แต่ในขณะเดียวกันความร้อนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่า ดังนั้นถ้าแก๊สที่ไหลผ่านนั้นมีความสามารถในการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ ขดลวดก็จะร้อนจัดจนทำให้อายุการใช้งานสั้นลงหรือขาดได้

ความสามารถในการนำความร้อนของแก๊สแปรผกผันคร่าว ๆ ก็ประมาณรากที่สองของน้ำหนักโมเลกุล ดังนั้นแก๊สที่เบากว่า (คือมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า) ก็จะระบายความร้อนได้ดีกว่า ทำให้สามารถใช้กระแสที่สูงได้ ทำให้ตัวตรวจวัดมีความว่องไวในการวัดสูงไปด้วย แก๊สที่เบาที่สุดคือไฮโดรเจน (H₂) แต่ H₂ เป็นแก๊สที่ติดไฟได้ จึงไม่นิยมนำมาใช้เป็น carrier gas ตัวที่นิยมมากกว่าและใช้กันแพร่หลายที่สุดคือฮีเลียม (He) ที่นอกจากจะเป็นแก๊สที่เบาเป็นอันดับสองรองจาก H₂ แล้ว He ยังเป็นแก๊สเฉื่อยที่ทำให้มั่นใจได้ว่ามันจะไม่ทำปฏิกิริยากับตัวขดลวดที่อุณหภูมิสูง

รูปที่ ๒ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity of the Hydrogen-Helium Mixture", โดย A.G. Shashkov, F.P. Kamchatov and T.N. Abramenko วารสารต้นฉบับเป็นภาษารัสเซียตีพิมพ์ในวารสาร Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 24, No. 4, pp 657-662, April 1973 ซึ่งได้รับการแปลและตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษในปีค.ศ. ๑๙๗๕)

ถ้าไม่นับ H₂ แล้ว แก๊สตัวอื่นล้วนแต่มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า He ทั้งสิ้น ดังนั้นเวลาที่ He มีแก๊สเหล่านั้นปนเข้ามาก็จะทำให้ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมนั้นลดต่ำลง และลดต่ำลงมากตามปริมาณที่ผสมเข้ามา ดังนั้นเวลาที่แก๊สผสมของ He นี้ไหลผ่านขดลวดความร้อน การเปลี่ยนแปลงก็จะเกิดในทิศทางเดียวคือ ความสามารถในการระบายความร้อนลดลง Chromatogram ที่ได้ก็จะมีพีคชี้ไปในทิศทางเดียวกันหมด

มีหลายงานด้วยกันที่ต้องการวัดปริมาณ H₂ ในแก๊สผสมโดยใช้เครื่อง GC ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด TCD โดย H₂ นี้จะเกิดรวมอยู่กับแก๊สอื่น ไม่ว่าจะเป็นอากาศ (N₂ + O₂), CO, CO₂, CH₄, H₂O เป็นต้น แก๊สเหล่านี้ต่างมีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่าและมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าของ He ดังนั้นเวลาที่สารเหล่านี้หลุดออกมาจากคอลัมน์ GC ก็จะทำให้แก๊สที่ไหลผ่าน TCD นั้นมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำลง จะมีก็ตัว H₂ ที่มีค่าการนำความร้อนที่สูงกว่า ที่ทำให้เกิดปัญหา

แต่แก๊สผสมระหว่าง He และ H₂ มีพฤติกรรมที่ประหลาด กล่าวคือแม้ว่า H₂ จะมีค่าการนำความร้อนที่สูงกว่า He แต่แก๊ส He ที่มี H₂ ปนอยู่เล็กน้อยกลับมีค่าการนำความร้อนที่ "ต่ำกว่า" ของ He บริสุทธิ์ (รูปที่ ๑ - ๓)

รูปที่ ๓ ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสมระหว่าง He กับ H₂ ที่สัดส่วนโมลของ H₂ ต่าง ๆ และที่อุณหภูมิต่าง ๆ (จากบทเดียวกับรูปที่ ๒)

และด้วยพฤติกรรมเช่นนี้จึงทำให้แก๊สผสม He + H₂ ไหลผ่าน TCD พีค H₂ ที่ TCD มองเห็นนั้นมีสิทธิเป็นได้ทั้ง พีคที่ตั้งขึ้น (เหมือนสารอื่น) หรือพีคที่คว่ำลง (ตรงข้ามกับสารอื่น) หรือมีทั้งตั้งขึ้นและคว่ำลงรวมกัน (ตัวปัญหา) ซึ่งตรงนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๔ รูปร่างพีค H₂ ที่อุณหภูมิการทำงานของ TCD ต่าง ๆ พึงสังเกตว่าที่อุณหภูมิการทำงานสูงขึ้น พีคมีแนวโน้มที่จะหันไปในทิศทางเดียวกัน (จากบทความเรื่อง "Thermal Conductivity Detector Analysis of Hydrogen Using Helium Carrier Gas and HayeSep^® D Columns", Journal of Chromatographic Science, Vol. 36, pp. 191-196, April 1998. โดย Kirk Snavely and ฺBala Subramaniam)

เพื่อที่จะอธิบายรูปร่างของพีคที่ปรากฏในรูปที่ ๔ เรามาลองพิจารณาความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD ว่ามันส่งผลต่อรูปร่างสัญญาณ TCD ได้อย่างไร ตรงนี้ขอให้พิจารณารูปที่ ๕ ประกอบ

ในกรณีที่ความเข้มข้นของ H₂ ในพีคที่เคลื่อนที่ผ่าน TCD นั้นมีค่าต่ำ (พีค 1) จนทำให้แก๊สผสมนั้นมีค่าการนำความร้อน-ของแก๊สผสมนั้นต่ำกว่าค่าการนำความร้อนของแก๊ส He พีคที่ได้ก็จะปรากฏในทิศทางเดียว (คือตั้งขึ้น) แต่ถ้าความเข้มข้นของ H₂ ช่วงตอนกลางของพีคนั้นสูงจนทำให้ค่าการนำความร้อนสูงกว่าของ He (พีค 2) จะทำให้เห็นพีคที่มีลักษณะเหมือนกับเป็นพีคหัวแตกเช่นที่ 150ºC ในรูปที่ ๔ เพราะสัญญาณมีการกลับทิศ

รูปที่ ๕ ระดับความเข้มข้นของ H₂ ในแก๊ส He ที่ไหลผ่าน TCD จะทำให้ได้พีคที่มีรูปร่างต่างกัน เส้นประสีน้ำเงินคือค่าการนำความร้อนของ He บริสุทธิ์

การกลับทิศของสัญญาณ TCD นี้จะมากขึ้นไปอีกถ้าหากความเข้มข้นของ H₂ เพิ่มขึ้น (เช่นพีค 3) ที่อาจทำให้เป็นเป็น 2 พีคติดกัน (เช่นที่ 200ºC ในรูปที่ ๔) หรือเริ่มมีพีคกลับหัว (เช่นที่ 250ºC ในรูปที่ ๔) แต่ถ้าความเข้มข้นของพีคตอนกลางนั้นสูงกว่าด้านข้างมาก (เช่นพีค 4) พีคที่ได้ก็จะมีลักษณะกลับหัวที่เด่นชัน (เช่นที่ 300ºC ในรูปที่ ๔) โดยยังมีส่วนด้านข้างของพีคที่สัญญาณมีการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับตอนกลาง

อันที่จริงพีคในรูปที่ ๔ นั้นได้มาจากการฉีดตัวอย่างในปริมาณที่เท่ากัน (พูดง่าย ๆ คือรูปร่างพีคความเข้มข้น H₂ ที่เคลื่อนที่ผ่าน TCD นั้นมีรูปร่างเดียวกันและเท่ากัน) เพียงแค่อุณหภูมิการทำงานของ TCD แตกต่างกัน บทความนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมิการทำงาน TCD ให้สูงขึ้น ค่าการนำความร้อนของแก๊สผสม He + H₂ นั้นมีแนวโน้มที่จะให้การเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางเดียว คือเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้น H₂ ที่เพิ่มขึ้น (แม้ว่าจะมีลดต่ำลงเล็กน้อยในช่วงแรก)

การทำให้สัญญาณ H₂ ที่ TCD วัดได้นั้นหันไปในทิศทางเดียวตลอดทั้งช่วงความเข้มข้นของพีค H₂ ที่เคลื่อนที่ผ่านตัว TCD จึงอาจทำได้โดยการใช้แก๊สผสม He + H₂ ที่มีค่าการนำความร้อนต่ำสุดมาใช้เป็น carrier gas วิธีการนี้จะทำให้สัญญาณ TCD ของพีค H₂ นั้นอยู่ในทิศทางที่ตรงข้ามกับพีคสารตัวอื่น แต่ก็แก้ปัญหาได้ด้วยการกลับทิศทางสัญญาณของ TCD หลังจากพีค H₂ เคลื่อนที่ผ่าน TCD แล้ว

อีกวิธีการหนึ่งก็คือการไปใช้ carrier gas ที่มีน้ำหนักโมเลกุล "สูงกว่า" ตัวอย่างทุกตัวที่ต้องการวิเคราะห์ (เช่นใช้แก๊ส Ar เป็น carrier gas) แต่การทำแบบนี้หมายถึงต้องไปลดขนาดกระแส (I) ที่ไหลผ่าน TCD นั่นหมายถึงความว่องไวในการวัดที่ลดต่ำลงไปด้วย และจะไม่สามารถใช้อุณหภูมิการทำงานของ TCD ที่สูงได้

ด้วยเหตุนี้การรายงานสภาวะการทำงานของเครื่อง GC ที่ใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณ H₂ จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะจะเป็นตัวบอกว่าตัวเลขปริมาณ H₂ ที่ปรากฏในรายงานนั้นมีความน่าเชื่อถือเพียงใด

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๐ (ตอนที่ ๘) MO Memoir : Saturday 16 March 2562

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับการซ่อมเครื่อง GC MO-TCD-02 เมื่อวันศุกร์ที่ผ่านมา

รวมบทความชุดที่ ๑๘ ประสบการณ์แก๊สโครมาโทกราฟ MO Memoir : Wednesday 3 January 2561 MO Memoir

"ยิ่งผลการทดลองออกมาดีเท่าใด ยิ่งต้องตรวจสอบ วิธีการทดลอง วิธีการเก็บตัวอย่างและวิเคราะห์ตัวอย่าง และการแปลผล ให้มากขึ้นเท่านั้น"

ข้อความข้างบนคือประโยคสุดท้ายที่ผมเขียนไว้ในบทส่งท้ายของรวมบทความชุดที่ ๑๘ ครับ
 

ตอนสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก บทที่ผมโดนกรรมการซักถามมากที่สุดคือ "วิธีการทดลองและวิธีการคำนวณ" ครับ (วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของผมเป็นการทำการทดลองเพื่อหาค่าอัตราการเกิดปฏิกิริยา แล้วนำมาใช้สร้างแบบจำลองเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่ง) ซึ่งก็ผ่านมาได้ด้วยดี เพราะจะว่าไปแล้วตอนที่เรียนอยู่นั้น อาจารย์ที่ปรึกษาของผมเขาให้ความสำคัญกับตรงจุดนี้มาก (ซึ่งก็คงเป็นวัฒนธรรมของการเรียนที่นั่นด้วย) สิ่งนี้ทำให้ผมได้เรียนรู้ว่า ถ้า "วิธีการ" ไม่ถูกต้อง ผลที่ได้มาก็ไม่มีค่าแก่การนำมาถกเถียงใด ๆ 
  

ที่ต้องย้ำคำว่า "วิธีการ" ก็เพราะต้องการเน้นให้เห็นว่าคำนี้มันครอบคลุมถึง การออกแบบอุปกรณ์ทดลอง การออกแบบการทดลอง การเก็บตัวอย่าง การวิเคราะห์ตัวอย่าง การแปลผลการวิเคราะห์ การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ และการแก้สมการคณิตศาสตร์

คนโบราณกล่าวว่า "สิบปากว่า ไม่เท่าตาเห็น สิบตาเห็น ไม่เท่ามือคลำ สิบมือคลำ ไม่เท่าทำเอง" ถ้าใช้อัตราส่วนตามนี้เราก็พอจะสรุปได้ว่า "ฟังพันครั้ง ไม่เท่ากับลงมือทำครั้งเดียว"
 

เนิ้อหาที่นำมารวบรวมไว้ในที่นี้เป็นเรื่องราวต่าง ๆ ที่ประสบมาในขณะทำวิจัยร่วมกับนิสิตโท-เอกในที่ปรึกษา (ที่เราต่างช่วยกันสรรหาเทคนิคในการทำให้เครื่องมีปัญหาและเทคนิคในการแก้ปัญหา) และบางเรื่องก็เป็นคำถามที่ผู้อ่าน blog ถามมาทางอีเมล์ 
  

เนื้อหาส่วนนี้เป็นคนละส่วนกับรวมบทความชุดที่ ๑๕ (ซึ่งในชุดที่ ๑๕ นั้นเป็นกรณีเฉพาะของการปรับตั้งเครื่อง GC เพื่อใช้ NH₃, SO₂ และ NO ที่หมดเวลาไปร่วม ๒ ปีเพื่อทำให้ผลการวิเคราะห์นั้นยอมรับได้) แม้ว่าตัวอย่างที่ยกมานั้นจะอิงกับเครื่อง GC Shimadzu รุ่น 8A และ 14B เป็นหลัก แต่หลากหลายเรื่องราวนั้นก็เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับเครื่อง GC ทั่วไปได้โดยไม่ขึ้นกับรุ่นหรือบริษัทผู้ผลิต

ท้ายสุดนี้ก็หวังว่ารวมบทความชุดนี้คงจะเป็นประโยชน์ไม่มากก็น้อยแก่ผู้ที่ขาดความรู้และประสบการณ์ในการใช้ GC แต่จำเป็นต้องมาใช้งานมันหรือต้องแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในการใช้งาน

ดาวน์โหลดไฟล์ pdf ได้ที่ Link ข้างล่างนี้

https://drive.google.com/file/d/1we1IHRieIiJecihfJ2trb4itoe8Z5mH1/view?usp=sharing

ผลกระทบของน้ำที่มีต่อการวัดคาร์บอนไดออกไซด์ ตอนที่ ๑ (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๗๔) MO Memoir : Monday 23 November 2558

ในการวัดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ด้วยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟและใช้คอลัมน์ molecular sieve 5A นั้น สิ่งหนึ่งที่เป็นที่ทราบคือถ้าหากตัวอย่างมีไอน้ำ (H₂O) ผสมอยู่ และอุณหภูมิของคอลัมน์ต่ำเกินไป ไอน้ำนั้นจะสะสมอยู่ในคอลัมน์ และถ้าสะสมไว้มากก็จะทำให้ความแรงของพีค CO₂ นั้นลดลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งไม่ปรากฏได้ (ทั้ง ๆ ที่ฉีด CO₂ ในปริมาณเท่าเดิม)
  

ดังนั้นถ้า CO₂ เป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยา (เช่นในปฏิกิริยา dry reforming) ก็จะเห็น CO₂ ด้านขาออกต่ำกว่าที่ควรจะเป็น ก็จะทำให้หลงเข้าใจผิดได้ว่าได้ค่า conversion สูง ในทางกลับกันถ้าCO₂ เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา (เช่นในปฏิกิริยา oxidation สารอินทรีย์) ก็จะทำให้แปลผลผิดได้ว่าได้ค่า conversion ต่ำกว่าที่ควรจะเป็น
  

ดังนั้นในกรณีที่ตัวอย่างนั้นมีน้ำปะปนอยู่ ก็ต้องปรับตั้งเครื่อง GC เพื่อให้มั่นใจว่าน้ำนั้นจะไม่ส่งผลกระทบต่อขนาดพื้นที่พีค CO₂ ที่วัดได้ อย่างน้อยก็ในช่วงเวลาที่ทำการวิเคราะห์ และควรต้องมีการ regenerate (ฟื้นคืนสภาพ) คอลัมน์เป็นระยะด้วย โดยไม่ต้องรอให้พีค CO₂ หายไปก่อน
  

รูปที่ ๑-๓ แสดงตัวอย่างการวิเคราะห์ปริมาณ CO₂ ที่ทางกลุ่มเราทำการทดลองในวันศุกร์ที่ ๑๙ พฤศจิกายนที่ผ่านมา โดยใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ Shimadzu GC-8A ติดตั้ง Thermal Conductivity Detector (TCD) ตั้งอุณหภูมิ TCD ไว้ที่ 130ºC กระแส TCD ตั้งไว้ที่ 120 mA ส่วนอุณหภูมิคอลัมน์ตั้งไว้ที่ 210ºC อัตราการไหลของ He ที่ใช้เป็น carrier gas 40 ml/min ทั้งสองคอลัมน์ คอลัมน์ที่ใช้วิเคราะห์คือ molecular sieve 5A 60/80 mesh เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 mm ยาว 6 ฟุต คอลัมน์อ้างอิงคือ UNIBEED C 60/80 mesh เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 mm ยาว 6 ฟุต
  

เหตุการณ์เริ่มจากวันพฤหัสบดีที่ ๑๙ ที่ได้ทำการทดลองฉีดสารละลาย NaHCO₃ เข้มข้น 1 mol/l ปริมาตร 10 microlitre ในช่วงเช้า พบว่าได้พื้นที่พีคออกมาประมาณ 100000 หน่วย จากนั้นพบว่าเกิดปัญหาพื้นที่พีคมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก และจากการตรวจสอบพบว่าปัญหาเกิดจากการมีฟองแก๊สเกิดขึ้นใน syringe (ที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับวันเสาร์ที่ ๒๑ พฤศจิกายน ๒๕๕๘ ที่ผ่านมา) และหลังจากปรับแก้ปัญหาฟองอากาศแล้ว พบว่าพื้นที่พีคที่ได้จากการฉีดสารตัวอย่างปริมาตรเดียวกันนั้นออกมาใกล้กัน แต่พื้นที่พีคที่ได้จากการวัดในช่วงบ่ายวันนั้นนั้น "ต่ำกว่า" ค่าที่วัดได้ในช่วงเช้าอยู่มาก (คือช่วงบ่ายพื้นที่จากระดับ 100000 เหลือประมาณ 370000 หรือเพียงแค่ 1 ใน 3 เท่านั้น)
  

หลังจากเปิดเครื่องทิ้งไว้ทั้งคืนโดยคงอุณหภูมิคอลัมน์ไว้ที่ 210ºC แล้วมาทำการทดลองใหม่ซ้ำเดิมในเช้าวันศุกร์พบว่าพื้นที่พีคที่ได้นั้นกลับมีค่ามากขึ้นไปเท่ากับค่าที่วัดได้ในช่วงเช้าวันพฤหัสบดี แต่เมื่อทำการฉีดสารตัวอย่างซ้ำปริมาตรเดิม (คือฉีด 5 microlitre 3 ครั้ง (รูปที่ ๑) ตามด้วย 3 microlitre 3 ครั้ง (รูปที่ ๒) และ 7 microlitre 3 ครั้ง (รูปที่ ๓) ส่วนเวลาที่ทำการฉีดสารตัวอย่างดูได้จากโครมาโทแกรม) พบว่าพื้นที่พีคที่ได้นั้นมีแนวโน้มลดต่ำลงเรื่อย ๆ ในขณะที่แนวเส้น base line นั้นมีแนวโน้มเคลื่อนต่ำลงอย่างช้า ๆ ตลอดเวลา
  

การแก้ปัญหาเบื้องต้นด้วยการเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์ขึ้นอีก 10ºC และลดปริมาตรตัวอย่างที่ฉีดลงเหลือระดับต่ำกว่า 1 microlitre ที่ได้กระทำไปเมื่อเย็นวันศุกร์ที่ผ่านมา ทำให้ดูเหมือนว่าจะสามารถแก้ไขปัญหาที่เกิดจากน้ำได้ แต่อย่างไรก็ตามก็ต้องรอผลการทดลองยืนยันที่จะต้องกระทำกันต่อไป

รูปที่ ๑ โครมาโทแกรมจากการฉีดสารละลาย NaHCO₃ 1 mol/l 5 microlitre

รูปที่ ๒ โครมาโทแกรมจากการฉีดสารละลาย NaHCO₃ 1 mol/l 3 microlitre
 

รูปที่ ๓ โครมาโทแกรมจากการฉีดสารละลาย NaHCO₃ 1 mol/l 7 microlitre

NH3-TPD ตอน ตัวอย่างผลการวิเคราะห์ ๑ MO Memoir : Wednesday 5 February 2557

การอ่านผล NH₃-TPD ไม่ใช่เรื่องยาก แต่ต้องใช้ความระมัดระวังในการแปลผล ในเรื่องการอ่านผล NH₃-TPD ที่เคยเล่าไว้ในบันทึกหลายฉบับก่อนหน้านี้ ผมได้เคยย้ำเอาไว้ว่าควรที่จะวัดปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างสามารถดูดซับเอาไว้ เพื่อใช้ประกอบการพิจารณาสัญญาณที่ได้จากขั้นตอน desorption ว่าส่วนไหนของสัญญาณที่เป็นพีค ส่วนไหนที่เป็น base line
 

บังเอิญในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา สาวน้อยจากเมืองวัดป่ามะม่วงได้ทำการทดลองวัด NH₃-TPD กับตัวอย่างที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา MoO₃/TiO₂ (ปริมาณ Mo ประมาณ 4.75 wt% คิดในรูป MoO₃) ในการทดสอบนั้นใช้การฉีดแก๊สผสม NH₃ เข้มข้น 15% ใน He ครั้งละ 1 ml ผ่านตัวอย่าง 0.1 g ที่อุณหภูมิ 100-102ºC (แกว่งเล็กน้อยเนื่องจากการควบคุมอุณหภูมิของเครื่อง) จนตัวอย่างอิ่มตัวด้วย NH₃ ซึ่งดูได้จากพีค ที่ออกมานั้น NH₃ มีขนาด (ประมาณ) คงที่ (ดูรูปที่ ๑)
 

จากนั้นจึงไล่ NH₃ ที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิจาก 100-500ºC ด้วยอัตรา 10ºC ต่อนาที และคงไว้ที่ 500ºC นาน 60 นาทีก่อนลดอุณหภูมิตัวอย่างลงเหลืออุณหภูมิห้อง ผลการวิเคราะห์ที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป
 

ลองพิจารณาข้อมูลดูก่อนแล้วกันนะว่าคุณจะแปลผลออกมาอย่างไร

รูปที่ ๑ พีค NH₃ ที่ได้จากการฉีดแก๊ส NH₃ 15% ใน He ครั้งละ 1.0 ml ผ่านตัวอย่าง 0.1 g ที่อุณหภูมิ 100-102ºC เข็มแรกที่ฉีดให้พีคทางด้านซ้ายสุด (ที่เวลาในช่วง 4-6 นาที) ส่วนเข็มถัดมาก็ให้พีคที่ออกทางด้านขวาเรื่อย ๆ

รูปที่ ๒ กราฟ NH₃-TPD แสดงสัญญาณ TCD และอุณหภูมิ ณ เวลาต่าง ๆ ในช่วงอุณหภูมิ 100-500ºC แนวเส้นประสีม่วงคือแนวประมาณของเส้น base line

อย่างแรกที่อยากให้สังเกตคือความแรงของสัญญาณ TCD ในรูปที่ ๑ และรูปที่ ๒ จะเห็นสเกลในรูปที่ ๑ นั้นอยู่ที่ระดับหลักหน่วย แต่ของรูปที่ ๒ นั้นอยู่ที่ทศนิยมตำแหน่งที่ 3 ซึ่งต่างกันอยู่มาก ลักษณะเช่นนี้แสดงว่าปริมาณ (ความเข้มข้นและ/หรือปริมาตร) NH₃ ที่ฉีดให้ตัวอย่างดูดซับนั้นมีค่ามากเมื่อเทียบกับความสามารถของตัวอย่างที่จะดูดซับ NH₃ เอาไว้ได้ ตัวอย่างดูดซับ NH₃ จนอิ่มตัว (หรือเกือบอิ่มตัว) ด้วยการฉีด NH₃ เพียงแค่เข็มเดียวเท่านั้น เพราะพอฉีดเข็มที่ 2 หรือเข็มถัดมาก็พบว่าพีคมีขนาดเฉลี่ยพอ ๆ กัน (อย่าดูที่ความสูงพีคเพียงอย่างเดียว เพราะ base line มีการไต่ขึ้นเล็กน้อยด้วย)
 

ในการแก้ปัญหานี้ผมคิดว่าเราอาจต้องลด "ปริมาตร" แก๊สที่ทำการฉีดแต่ละครั้งให้น้อยลง เนื่องจากเข็มที่ใช้ฉีดที่เรามีอยู่นั้นขนาดเล็กที่สุดคือ 1.0 ml ดังนั้นการฉีดครั้งต่อไปควรอยู่ในช่วง 0.3-0.5 ml
 

ตรงนี้ต้องทำความเข้าใจนิดนึงว่า แม้ว่าเราจะลดปริมาตร NH₃ ที่ฉีดเหลือ 0.3-0.5 ml และแม้ว่า NH₃ ปริมาตร 0.3-0.5 ml ที่ฉีดนี้จะ "มากกว่า" ความสามารถที่ตัวอย่างจะดูดซับ NH₃ เอาไว้ได้หมด แต่เราก็ไม่จำเป็นต้องเห็นมันดูดซับจนอิ่มตัวด้วยการฉีดครั้งแรก ทั้งนี้เป็นเพราะ "เวลาของการสัมผัส - contact time" ระหว่างตัวอย่างกับ NH₃ ที่ไหลผ่านนั้นมันลดลงตามปริมาตร NH₃ ที่ฉีดเข้าไป

ทีนี้เรามาลองพิจารณารูปที่ ๒ ดูบ้าง จะเห็นว่าที่ตำแหน่ง (1) เมื่อเริ่มเพิ่มอุณหภูมิ เส้น base line ยังนอนราบอยู่ จนกระทั่งที่อุณหภูมิประมาณ 230ºC ที่ตำแหน่ง (2) เส้นสัญญาณ TCD จะไต่ขึ้นไปเรื่อย ๆ จะไปถึงตำแหน่ง (3) ที่อุณหภูมิ 500ºC ซึ่งบริเวณนี้ปรากฏเหมือนกับมีพีคเล็ก ๆ ซ้อนอยู่บนหัวของพีคใหญ่ทางด้านซ้าย 
  

จากนั้นสัญญาณ TCD ก็จะลดลงโดยปรากฏพีคเล็ก ๆ อีกครั้งที่ตำแหน่ง (4) และเมื่อเริ่มลดอุณหภูมิลงจาก 500ºC ที่ตำแหน่ง (5) ลงมายังอุณหภูมิห้อง ก็พบว่าสัญญาณ TCD ก็ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง ไม่มีสะดุด ก่อนที่จะมีการกระโดดอีกครั้งที่ตำแหน่ง (6) ที่อุณหภูมิประมาณ 200ºC

สิ่งถัดมาที่เราต้องพิจารณาคือสัญญาณ TCD ช่วงไหนเป็นสัญญาณที่เกิดจาก NH₃ ที่ตัวอย่างคายออกมา และสัญญาณบริเวณไหนเกิดจากการรบกวนของระบบ (เช่นอุณหภูมิเปลี่ยน ฯลฯ)

สิ่งแรกที่เราตัดออกไปได้ก่อนเลยก็คือบริเวณตั้งแต่ตำแหน่ง (6) ไปทางด้านขวาที่เห็นเส้นสัญญาณกระโดยขึ้น ไม่ใช่สัญญาณที่เกิดจากตัวอย่างคาย NH₃ ออกมาแน่ ๆ เพราะช่วงนี้เป็นช่วงอุณหภูมิอุณหภูมิต่ำและลดลงเรื่อย ๆ และตัวอย่างก็ได้ผ่านอุณหภูมิที่สูงกว่านี้มาแล้ว ดังนั้น NH₃ ที่หลุดได้ที่อุณหภูมิต่ำควรหลุดออกไปตั้งแต่ช่วงการเพิ่มอุณหภูมิแล้ว การที่เห็นสัญญาณ TCD กระโดดขึ้นในช่วงนี้น่าจะมาจากสาเหตุอื่น (ต้องกลับไปดูตอนทำการทดลองว่ามีเหตุการณ์อะไรเกิดขึ้นบ้าง)
 

ประเด็นถัดมาที่ต้องพิจารณาก็คือตัวอย่างคาย NH₃ ออกมา "หมด" หรือยัง ตรงนี้เราพิจารณาได้จากปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ได้ (รูปที่ ๑) กับพื้นที่ใต้กราฟ TCD-signal ในรูปที่ ๒ ในที่นี้พบว่าเมื่อลองลากเส้น base line ตามแนวเส้นประสีม่วงที่แสดงในรูป พบว่าถ้าปริมาณ NH₃ ที่คำนวณได้จากพื้นที่ใต้กราฟนั้น "ไม่ได้น้อยไปกว่า" ปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ได้ แสดงว่าการให้ความร้อนเพียงแค่ 500ºC ก็สามารถไล่ NH₃ ออกจากตัวอย่างได้หมด แต่ถ้าพบว่าปริมาณ NH₃ ที่คำนวณได้จากพื้นที่ใต้กราฟนั้น "น้อยกว่า" ปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ได้ ก็แสดงว่าเรายังไล่ NH₃ ออกจากตัวอย่างไม่หมด
 

สำหรับตัวอย่างที่ยกมานี้ดูเหมือนว่าพื้นที่ใต้กราฟที่ได้ในรูปที่ ๒ นั้นใกล้เคียงกับปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างสามารถดูดซับเอาไว้ได้

สัญญาณที่ปรากฏเป็นพีคตรงตำแหน่ง (4) น่าสงสัยว่าเป็น "พีค" ของการคายซับจริงหรือไม่ เพราะมันเกิดในช่วงที่อุณหภูมิคงที่ที่ 500ºC มาได้สักพัก ณ อุณหภูมินี้ถ้าตัวอย่างมี acid site ที่แรงและไม่คาย NH₃ ออกที่อุณหภูมิ 500ºC หรือต่ำกว่า ดังนั้นไม่ว่าเราจะค้างตัวอย่างไว้ที่อุณหภูมิ 500ºC นานเท่าใด มันก็จะไม่มีการคาย NH₃ ออกมาให้เราเห็น แต่ถ้าเป็นเป็น acid site ที่คาย NH₃ ออกที่อุณหภูมิ 500ºC มันก็ควรจะให้สัญญาณออกมาตั้งแต่อุณหภูมิตัวอย่างสูงถึง 500ºC (คือตั้งแต่ตำแหน่ง (3)) ไม่ใช่รอสักพักแล้วค่อยคายออกมา ดังนั้นการแปลผลตรงตำแหน่ง (4) นี้จึงต้องระวังไว้ให้มาก (โดยส่วนตัวคิดว่าควรจะทำการทดลองซ้ำใหม่)

คำถามถัดมาคือการคายซับนั้นสิ้นสุดที่ตำแหน่ง (5) (ได้เส้น base line สีฟ้า) หรือที่ตำแหน่ง (6) (ได้เส้น base line สีม่วง) ถ้าจะมองว่า acid site ที่คาย NH₃ ออกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 500ºC ควรจะคาย NH₃ ออกไปหมดตั้งแต่ตอนเริ่มเพิ่มอุณหภูมิตัวอย่าง (ตำแหน่ง (1) ถึง (3)) และช่วงที่คงอุณหภูมิไว้ที่ 500ºC (ถ้าให้เวลานานพอ ซึ่งในที่นี้จากตำแหน่ง (3) ถึง (5) ก็ให้เวลานานถึง 60 นาที) ดังนั้นเมื่อลดอุณหภูมิลงก็ไม่ควรจะมี NH₃ หลุดออกมาอีก ดังนั้นแนวเส้น base line ก็ควรจะเป็นแนวเส้นประสีฟ้า
 

แต่ถ้ามองในแง่ที่ว่าแม้ว่าจะเริ่มทำการลดอุณหภูมิตัวอย่างลง แต่ NH₃ ที่หลุดพ้นตัวอย่างออกมา ยังคงอยู่ในเฟสแก๊สที่อยู่ระหว่างตัวอย่างกับ detector และต้องใช้เวลาในการเดินทางกว่าจะมาถึง detector (ขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของแก๊สและปริมาตรของระบบ หรือผลของ back mixing) เราก็สามารถกำหนดให้แนวเส้น base line เป็นแนวเส้นประสีม่วงได้ แต่ตรงนี้ต้องดูปริมาณ NH₃ ที่คายออกมาที่ได้จากเส้น base line ทั้งสองแบบ เทียบกับปริมาณที่ตัวอย่างดูดซับได้ด้วย
 

สำหรับตัวอย่างที่ยกมานี้ พีคตรงตำแหน่ง (3) ต้องขอเก็บเอาไว้ก่อน เพราะยังมีอีกหลายประเด็นที่ต้องพิจารณา เพราะจากการทดลองแยกพีคคร่าว ๆ กับสาวน้อยจากเมืองวัดป่ามะม่วง พบว่ามีความเป็นไปได้เหมือนกันว่าตรงบริเวณดังกล่าวมีพีคเล็กซ้อนอยู่บนพีคใหญ่ โดยพีคเล็กนี้อยู่ทางด้านหลังพีคใหญ่เล็กน้อย แต่ทั้งนี้ก็ยังต้องรอผลการทดสอบอย่างอื่นยืนยันอีก

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๙ การตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC (ภาค ๒) MO Memoir : Saturday 23 April 2554

เมื่อวานตอนบ่ายที่สาวน้อยนักแสดงละคร (ที่ครั้งที่แล้วไม่เล่นเป็นแกะ อาทิตย์นี้คิดว่าก็คงไม่ได้เล่นเป็นกระต่ายอีก แต่ยังไงก็ตามอย่าลืมเอาช็อกโกแล็คที่ได้จากการเล่นซ่อนไข่มาฝากเพื่อนฝูงบ้าง) เอาผล GC มาให้ผมดูนั้น ปรากฏว่าไม่สามารถสรุปอะไรได้ บังเอิญก่อนหน้านั้นผมกำลังคุยอยู่กับเจ้าหน้าที่ของทางบริษัทก็มีอยู่เรื่องหนึ่งเป็นเรื่องเดียวกับที่พวกคุณต้องการปรึกษาพอดี ก็เลยขอนำมาบันทึกเอาไว้ แต่ก่อนอื่นขอสรุปสิ่งที่ได้บอกกับสาวน้อยนักแสดงละครไปเมื่อวานก่อน ว่าควรทำอย่างไรบ้างดังนี้

๑. ทดลองฉีดน้ำกลั่นเปล่า ๆ (ที่เราใช้ทำการทดลอง) ดูก่อน การทดสอบนี้เพื่อที่จะดูว่าในน้ำของเรานั้นมีสิ่งปนเปื้อนหรือไม่ ซึ่งเราไม่ควรตรวจพบสิ่งใด (เพราะเราใช้ FID ซึ่งมองไม่เห็นน้ำ)

๒. ทดลองฉีดเบนซีนที่นำมาใช้ในการทดลองดูก่อน เพื่อทดสอบว่าเบนซีนของเรามีความบริสุทธิ์เท่าใด ในการทดสอบนี้เราอาจจะเห็นพีคออกมาหลายพีค โดยจะมีพีคที่ใหญ่มากเพียงพีคเดียวซึ่งเป็นพีคเบนซีน และพีคเล็ก ๆ อีกจำนวนหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์และชนิดสิ่งปนเปื้อน)

๓. ตัวเครื่อง GC 9A นั้นเราสามารถปรับความแรงสัญญาณได้ 2 จุด คือการปรับที่ Attenuation (หรือบางทีก็ย่อสั้น ๆ ว่า Atten) และการปรับที่ Range สิ่งที่ต้องทดสอบคือการปรับเปลี่ยนค่า Attenuation และ/หรือ Range นั้นส่งผลต่อ

(ก) ขนาดของรูปพีคที่ได้ และ/หรือ

(ข) พื้นที่พีคที่เครื่อง integrator คำนวนได้

ที่ต้องทำการทดสอบข้อนี้ก็เพราะแต่ละเครื่องไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน บางเครื่องมีแต่ Atten ไม่มี Range ดังนั้นพอปรับค่า Atten ก็จะปรับเปลี่ยนทั้งขนาดรูปพีคที่ได้และพื้นที่พีคที่คำนวณได้ แต่บางเครื่องก็แยกจากกัน

สิ่งสำคัญคือต้องตั้งเครื่องเพื่อให้เมื่อฉีดสารตัวอย่างในปริมาณที่เท่ากัน ต้องได้พื้นที่พีคที่เท่ากัน ทั้งนี้เพื่อที่จะนำผลการวิเคราะห์มาเปรียบเทียบกันได้ และในขณะเดียวกันก็ควรพยายามปรับรูปพีคที่เราสนใจที่เครื่องวัดได้ไม่ให้เป็นรูปพีคหัวตัด เพื่อที่จะช่วยในการตรวจสอบว่า detector เกิดการอิ่มตัวหรือไม่ หรือการฉีดสารตัวอย่างนั้นกระทำได้ไม่ดีจนทำให้เกิดเป็นพีคหัวแตก ซึ่งเหตุการณ์ทั้งสองนั้นส่งผลต่อการคำนวณขนาดพื้นที่พีค

การทดลองที่ให้สาวน้อยนักแสดงละครไปทำนั้นดูเหมือนว่าจะเป็นการทดลองง่าย ๆ แต่ตอนนี้คงเห็นแล้วว่าแม้ว่าการทดลองนี้จะมีรุ่นพี่ (สาวน้อยหน้าใสจากบางละมุง) ได้เคยลองผิดลองถูกมาก่อน แต่พอทำเข้าเองแล้วกลับล้มเหลวไม่เป็นท่า จะว่าไปแล้วอันที่จริงวิธีการทดลองที่เขาบันทึกไว้นั้นก็ไม่ได้บันทึกรายละเอียดเอาไว้ทั้งหมด มันมีบางส่วนที่ยังไม่ได้ทำการบันทึกเอาไว้และทำให้เกิดปัญหาที่พวกคุณมาถามผมเมื่อวาน เรื่องที่ไม่ได้บันทึกเอาไว้นี้ผมเคยสอนด้วยวาจาแก่สาวน้อยหน้าใสจากบางละมุงไปแล้ว แต่เนื่องจากไม่ได้มีการจดเอาไว้ก็เลยไม่มีการส่งต่อกัน

เรื่องดังกล่าวคือการตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC

เรื่องการตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC ผมเคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๗๐ วันพุธที่ ๒ มิถุนายน ๒๕๕๓ เรื่อง "การตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC" ซึ่งเกี่ยวกับเครื่อง GC-9A ที่เราใช้งานในการแยกเบนซีนและผลิตภัณฑ์ที่เกิด ดังนั้นขอให้ทุกคนกลับไปอ่านเรื่องดังกล่าวด้วย

ในการทดลองปฏิกิริยา hydroxylation ตามปรกตินั้น ในสารตัวอย่างที่เราฉีดเข้าไปใน GC จะมี เอทานอลที่เราใช้เป็นตัวประสานเฟส (b.p. 78.3ºC) เบนซีนที่เป็นสารตั้งต้น (b.p. 80.1ºC) น้ำที่ใช้เป็นตัวทำละลาย (100.0ºC) ฟีนอลที่เป็นผลิตภัณฑ์ที่เราต้องการ (181.7ºC) และยังอาจมีสารที่เกิดจากการที่ฟีนอลทำปฏิกิริยาต่อเช่น catechol (C₆H₄(OH)₂ หรือ benzene-1,2-diol b.p. 245.5ºC) และ hydroquinone(C₆H₄(OH)₂ หรือ benzene-1,4-diol b.p. 287.0ºC) สารสองตัวหลังนี้เกิดการแทนที่ด้วยหมู่ -OH สองครั้ง โดย catechol เกิดการแทนที่ครั้งที่สองที่ตำแหน่ง ortho และ hydroquinone เกิดการแทนที่ครั้งที่สองที่ตำแหน่ง para

เครื่อง 9A ที่เราใช้นั้นติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด FID ดังนั้นจึงมองไม่เห็น "น้ำ" ที่เราฉีดเข้าไปในคอลัมน์ แต่นั้นไม่ได้หมายความว่าน้ำจะไม่ก่อปัญหาให้กับการวิเคราะห์ ในช่วงที่ผ่านมานั้นเมื่อเราทำปฏิกิริยาเสร็จ เราก็จะทำการประสานเฟสด้วยเอทานอล จากนั้นจึงนำสารละลายที่ได้มาฉีด GC ช่วงที่ผ่านมานั้นเรามีการตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ออกเป็นสามช่วง (ตามรูปที่ ๑) คือ

(ก) ช่วงแรกจะเป็นช่วงอุณหภูมิคงที่ประมาณ 70-100ºC (แต่ละรุ่นตั้งเอาไว้ไม่เหมือนกัน) เป็นเวลานานประมาณ 5 นาที

(ข) จากนั้นจึงค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิขึ้นด้วยอัตราประมาณ 10ºC/min จนถึง 170-250ºC (ขึ้นกับผลิตภัณฑ์สุดท้ายว่ามีจุดเดือดเท่าใด)

(ค) เมื่ออุณหภูมิขึ้นถึงจุดสูงสุดแล้วก็ให้คงไว้ที่อุณหภูมินั้นเป็นระยะเวลาหนึ่ง

รูปที่ ๑ รูปแบบการตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC-9A ที่เราใช้อยู่

ช่วงอุณหภูมิคงที่ (ก) นั้นเป็นการแยกเอทานอลและเบนซีน (หรือโทลูอีน) ซึ่งสารสองตัวนี้มีจุดเดือดต่ำ ส่วนช่วงการเพิ่มอุณหภูมิในช่วง (ข) นั้นเป็นการแยกผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดสูง (รวมทั้งไล่น้ำออกมาจากคอลัมน์) ช่วงอุณหภูมิช่วง (ค) นั้นจะมีหรือไม่ขึ้นอยู่กับว่าสารตัวสุดท้ายออกมาจากคอลัมน์ในช่วงอุณหภูมิ (ข) ได้หมดหรือไม่ ถ้าไม่สามารถออกมาได้หมดก็ต้องมีการตั้งโปรแกรมอุณหภูมิช่วง (ค) แต่ถ้าออกมาได้หมดในช่วงอุณหภูมิ (ข) ก็ไม่จำเป็นต้องมีช่วงอุณหภูมิ (ค)

เราใช้รูปแบบการตั้งอุณหภูมิข้างต้นมาตลอดในการทำการทดลอง ซึ่งก็ไม่เกิดปัญหาอะไร แต่มันพึ่งจะมีปัญหาเอาตอนที่เราทำการศึกษาการละลายในน้ำของเบนซีนโดยการนำเบนซีนมาปั่นกวนกับน้ำ และทำการแยกชั้นน้ำไปฉีด GC ดูว่ามีเบนซีนอยู่เท่าไร

ถ้าเราใช้การตั้งอุณหภูมิตามรูปแบบข้างบน เราจะพบว่าเบนซีนจะออกมาในช่วงอุณหภูมิ (ก) ดังนั้นการเพิ่มอุณหภูมิในช่วง (ข) จึงไม่จำเป็น การปล่อยให้เครื่อง GC ทำงานจนครบโปรแกรมทั้งหมดจะทำให้เสียเวลารอคอยนานมาก เพราะเราต้องรอให้อุณหภูมิเพิ่มจนถึงค่าสูงสุดและรอให้อุณหภูมิลดลงจนกลับมาที่อุณหภูมิเริ่มต้นใหม่

ดังนั้นถ้าเป็นเช่นนี้ เราก็ตั้งโปรแกรมให้เครื่องทำงานที่อุณหภูมิคงที่ (เช่น 80ºC สัก 5 นาที) เลยดีไหม จะได้ไม่ต้องเสียเวลารอไปกับการทำให้อุณหภูมิคอลัมน์เพิ่มขึ้นและเย็นลงกลับมาที่เดิม

ถ้าเราฉีดเฉพาะ "เบนซีน" เข้าไปในคอลัมน์ การที่เราตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ให้คงที่ตลอด (เช่น 80ºC สัก 5 นาที) มันก็จะไม่มีปัญหาใด ๆ แต่ในขณะนี้สิ่งที่สาวน้อยนักแสดงละครกำลังจะทำก็คือการฉีด "เบนซีน + น้ำ" เข้าไปในคอลัมน์ ซึ่ง "น้ำ" นั้นมีจุดเดือดสูงกว่าเบนซีนและสูงกว่าอุณหภูมิคอลัมน์ที่เราตั้งไว้ ถ้าเราฉีดตัวอย่างดังกล่าวเข้าไปในคอลัมน์ที่ทำงานที่ 80ºC เบนซีนจะหลุดออกมาจากคอลัมน์แน่ แต่น้ำจะค้างอยู่ในคอลัมน์

น้ำที่ค้างอยู่ในคอลัมน์นั้นในช่วงแรกจะไม่ก่อปัญหาใด ๆ ให้เห็น แต่ถ้าเข้าไปสะสมเยอะ ๆ จะทำให้คอลัมน์อิ่มตัวไปด้วยน้ำ และไม่สามารถทำการดูดซับสารอื่นได้ สิ่งที่เราจะเห็นตามมาคือคอลัมน์จะไม่สามารถแยกสารได้ เมื่อเกิดปัญหาดังกล่าว วิธีการแก้ก็คือให้ความร้อนแก่คอลัมน์มากพอที่จะไล่น้ำที่ค้างอยู่ออกมาให้หมด ก็จะพบว่าคอลัมน์สามารถกลับมาทำงานได้เหมือนเดิม

ถ้าเช่นนั้นอาจมีคนคิดว่า เราก็ตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ให้สูงมากพอที่จะทำให้น้ำไม่ค้างอยู่ในคอลัมน์ เช่นตั้งไว้ที่ 110ºC เลยดีไหม ซึ่งนอกจากจะทำให้น้ำไม่ค้างในคอลัมน์แล้ว ก็ยังทำให้เบนซีนเคลื่อนที่ออกมาจากคอลัมน์ได้เร็วขึ้น ทำให้การวิเคราะห์ตัวอย่างกระทำได้รวดเร็วขึ้นด้วย

ความคิดในย่อหน้าข้างบนนั้นดูดี แต่ก่อนที่จะนำมาปฏิบัตินั้นยังมีสิ่งสำคัญที่ต้องตรวจสอบก่อน นั่นก็คือ "การตอบสนองของตัวตรวจวัด (detector response)"

ถ้าใครเคยลองปรับตั้งพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของเครื่อง แล้วสังเกตความแรงของสัญญาณที่ได้ จะพบว่าความแรงของสัญญาณที่ส่งออกมาจากตัวตรวจวัดนั้นนอกจากจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการทำงานของตัวตรวจวัดแล้ว (detector temperature) ยังเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิของแก๊สที่ไหลผ่านตัวตรวจวัดด้วย ซึ่งอุณหภูมิของแก๊สที่ไหลผ่านตัวตรวจวัดนั้นมันเป็นไปตามอุณหภูมิคอลัมน์ GC

สิ่งสำคัญที่พวกคุณจะต้องจำเอาไว้ไปปฏิบัติคือ ภาวะการทำงานของเครื่องที่คุณใช้ในการสร้าง calibration curve ของสารแต่ละตัวนั้น ถ้าเป็นไปได้แล้วควรเป็นภาวะการทำงานเดียวกันกับที่คุณใช้ในการวิเคราะห์ตัวอย่าง เพราะถ้าภาวะการทำงานแตกต่างกัน ก็อาจทำให้สัญญาณที่ตัวตรวจวัดตอบสนองต่อสารในปริมาณที่เท่ากันแตกต่างกันไปได้

สำหรับผู้ที่ใช้ตัวตรวจวัดชนิด FID (Flame Ionisation Detector) นั้น นับว่าโชคดีตรงที่ความแรงของสัญญาณที่ตัวตรวจวัดส่งออกมานั้นไม่ค่อยว่องไวต่ออุณหภูมิของแก๊สที่ไหลผ่าน แต่ถึงกระนั้นก็ตาม เพื่อความไม่ประมาทก็ควรทำการตรวจสอบดูด้วยว่าเมื่อทำการวิเคราะห์ที่อุณหภูมิแตกต่างไปจากอุณหภูมิที่ใช้ในการทำ calibration curve ความแรงของสัญญาณที่ได้นั้นยังเหมือนกันอยู่หรือไม่ ซึ่งถ้าพบว่ายังเหมือนกันอยู่ก็ไม่ต้องสร้าง calibration curve เส้นใหม่ แต่ถ้าพบว่ามันแตกต่างกันก็ต้องมาพิจารณากันใหม่ว่าจะกลับไปใช้อุณหภูมิการทำงานเดิมหรือจะสร้าง calibration curve ขึ้นมาใหม่

แต่ถ้าคุณใช้ตัวตรวจวัดชนิด TCD (Thermal Conductivity Detector) ก็ทำใจได้เลย เพราะตัวตรวจวัดชนิดนี้ว่องไวต่อสารพัดสิ่ง ไม่ว่าจะเป็นอัตราการไหลและอุณหภูมิของ carrier gas ที่ไหลผ่าน อุณหภูมิการทำงานของตัวตรวจวัด ฯลฯ ดังนั้นจึงไม่สามารถนำเอา calibration curve ที่สร้างไว้ที่ภาวะหนึ่งมาใช้กับผลการวิเคราะห์ที่ได้จากภาวะที่แตกต่างกันได้ ถ้าใช้ภาวะการทำงานที่แตกต่างกันก็ต้องมี calibration curve ของภาวะการทำงานนั้น ๆ

ในกรณีของสาวน้อยนักแสดงละครนั้นผมคิดว่าน่าจะตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ให้คงที่ที่อุณหภูมิต่ำ เช่นที่ประมาณ 80ºC เอาไว้ก่อน ซึ่งคิดว่าปัญหาเนื่องจากน้ำที่ฉีดเข้าไปยังไม่น่าจะเกิด แต่เมื่อสิ้นสุดการทดลองแล้วก็อย่าลืมทำการเพิ่มอุณหภูมิคอลัมน์ให้สูงเกิน 100ºC เพื่อไล่น้ำออกมาด้วย คนที่มาใช้งานคนต่อไปจะได้ไม่มีปัญหา ยังไงก็ลองทำดูก่อนก็แล้วกัน ถ้ามีปัญหาก็ค่อยว่ากันใหม่

NH3-TPD - การลาก base line MO Memoir : Monday 7 March 2554

คำเตือนก่อนอ่านบันทึกฉบับนี้

สำหรับผู้นิสิตกลุ่มวิจัยอื่นที่กำลังจะสอบปกป้องวิทยานิพนธ์

สิ่งที่เขียนในบันทึกฉบับนี้อาจกระทบกระเทือน "ความเชื่อ" ดั้งเดิมที่ท่านมีอยู่ และอาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งที่ท่านได้เขียนส่งกรรมการสอบไปแล้ว เนื้อหาในบันทึกฉบับนี้มีคำอธิบายทั้งสิ้นและได้ผ่านการทดสอบยืนยันแล้วว่าเป็นจริง ในอดีตที่ผ่านมานั้นมีนิสิตจากกลุ่มอื่น (ที่ไม่ใช่กลุ่มของผม) ซึ่งกำลังจะสอบปกป้องวิทยานิพนธ์และสงสัยในเรื่องดังกล่าวได้มาถาม แต่สุดท้ายก็เปลี่ยนใจไม่อยากรับฟัง หรือไม่ก็ต้องเก็บเอาไว้ในใจโดยไม่สามารถเอาไปบอกกับอาจารย์ที่ปรึกษาหรือสมาชิกอื่นในกลุ่มได้

Memoir ฉบับนี้เป็นตอนต่อเนื่องจาก Memoir ฉบับปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๖๔ วันอาทิตย์ที่ ๒๗ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๔ เรื่อง NH₃-TPD - การไล่น้ำและการวาดกราฟข้อมูล ซึ่งในฉบับนั้นได้บอกวิธีที่เหมาะสมในการวาดกราฟก่อนที่จะทำการวิเคราะห์ข้อมูล

เนื้อหาในบันทึกฉบับนี้จะเป็นการอธิบายวิธีการลาก base line ซึ่งถ้าหากทำอย่างไม่เหมาะสมแล้วก็จะทำให้แปลผลการวิเคราะห์ไปคนละทาง หรืออาจจะคิดไปว่าผลการวิเคราะห์ NH₃-TPD นั้นไม่สามารถทำซ้ำได้ (ทั้ง ๆ ที่จริงมันทำได้) หรือไม่น่าเชื่อถือ

ผลการวัดที่นำมาใช้เป็นตัวอย่างได้มาจากเครื่อง micromeritics ChemiSorb 2750 เช่นเดิม

ช่วงเดือนมีนาคม ๒๕๕๑ มีนิสิตของผมคนหนึ่ง (ที่กำลังจะสอบปกป้องวิทยานิพนธ์) เข้ามาถามผมว่า เพื่อนของเขา (ซึ่งกำลังจะสอบปกป้องวิทยานิพนธ์เช่นเดียวกัน) มาขอให้เขาช่วยอธิบายวิธีการอ่านข้อมูล NH₃-TPD เพราะเขาเห็นว่ากลุ่มของเรานั้นอ่านผลแบบไม่เหมือนใครในแลป และก็ดูเหมือนว่าวิธีการอ่านผลแบบของเรานั้นมันไม่เห็นมีปัญหาใด ๆ แถมมีคำอธิบายด้วยว่าทำไปต้องทำอย่างนั้น

ทีนี้นิสิตของผมก็คงคิดว่าสิ่งที่ผมสอนไปนั้นมันเป็นความลับ ไม่ควรบอกต่อ เขาก็เลยมาขออนุญาตผมก่อน ผมก็บอกเขาไปว่าสิ่งที่ผมสอนไปนั้นมันเป็นการประยุกต์ใช้ความรู้พื้นฐาน ไม่ได้เป็นความลับอะไร อยากจะสอนใครก็ไม่หวง และถ้าเขาไปสอนเพื่อนของเขาแล้วเพื่อนของเขาไม่รู้เรื่อง ผมจะด่าเขาซ้ำด้วย เพราะตอนที่ผมสอนนั้นได้ถามแล้วว่าเข้าใจไหม ก็บอกว่าเข้าใจแล้ว แต่ถ้าไม่สามารถสอนต่อได้ก็แสดงว่าตอนนั้นยังไม่เข้าใจ แล้วมาโกหกผม

แต่ก่อนที่นิสิตของผมจะกลับไปสอนเพื่อนของเขา ผมฝากให้นิสิตของผมให้ลองถามเพื่อนของเขาดูก่อนว่า "คิดดีแล้วหรือที่อยากจะรู้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่กำลังจะสอบวิทยานิพนธ์อยู่แล้ว"

ดูเหมือนว่านิสิตของผมเขาจะนำคำถามของผมกลับไปถามเพื่อนของเขา พอได้ยินคำถามนั้นเพื่อนของเขาก็เลยเปลี่ยนความคิดเป็นไม่อยากรู้ว่าทางกลุ่มของเราอ่านผลการวัด NH₃-TPD กันอย่างไร

(เรื่องนี้เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๒๖ วันศุกร์ที่ ๓๐ มกราคม ๒๕๕๒ เรื่อง Thermal Conductivity Detector)

ในช่วงเดือนมีนาคมปีถัดมาก็มานิสิตปริญญาเอก (จากกลุ่มอื่น) มาถามผมเรื่องการลาก base line เพราะเขาสงสัยผลการอ่านกราฟ NH₃-TPD ของสมาชิกผู้อื่นในกลุ่มเขา ผมก็อธิบายให้เขาฟังแล้วก็บอกให้เขากลับไปพิจารณาเอาเองก็แล้วกันว่าจะเอาไปบอกต่อกับสมาชิกผู้อื่นในกลุ่ม หรือจะเก็บเอาไว้เงียบ ๆ จนกว่าจะพ้นเดือนพฤษภาคมไปแล้ว เพราะช่วงเดือนมีนาคมนั้นนิสิตจำนวนหนึ่งในกลุ่มของเขาได้เขียนวิทยานิพนธ์ และบางคนก็ได้ส่งให้กรรมการสอบไปอ่านแล้ว และเหตุผลที่เขานิยมใช้ในการอ่านกราฟ NH₃-TPD ก็คือ "ทำตามรุ่นพี่" ดังนั้นถ้าสิ่งที่เขารับรู้ไปนั้นมันขัดกับสิ่งที่ "รุ่นพี่" เขาทำเอาไว้ แน่นอนว่าเขาต้องโดนโต้แย้ง (ใครจะไปยอมรับง่าย ๆ ว่าสิ่งที่เขียนให้กรรมการไปอ่านแล้วมันผิดทั้งหมด หรือเกือบทั้งหมด) เพราะในกลุ่มของเขานั้นคำอธิบายว่า "ทำตามรุ่นพี่" มันอยู่เหนือคำอธิบายที่เป็นเหตุผลและการทดลองทางวิทยาศาสตร์ใด ๆ ทั้งสิ้น

ในช่วงเวลาไล่ ๆ กันนั้นก็มีนิสิตปริญญาเอกแลกเปลี่ยนจากประเทศสโลวัคคนหนึ่ง (ที่มาทำแลปอยู่กลุ่มเดียวกันกับในย่อหน้าข้างต้น) มาถามผมเรื่องนี้เหมือนกัน ซึ่งผมก็ได้อธิบายเขาไป เขาก็นั่งรับฟังอย่างเงียบ ๆ และจากไปอย่างเงียบ ๆ

ถ้าไม่มีความมั่นใจในตัวเอง ก็อย่าอ่านเนื้อหาถัดไปจากบรรทัดนี้

ขอเริ่มจากผลการวัดที่เคยแสดงไว้ใน Memoir ฉบับวันอาทิตย์ที่ ๒๗ กุมภาพันธ์ก่อนก็แล้วกัน (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ สัญญาณ NH₃-TPD ของตัวเร่งปฏิกิริยา Cu-TS-1 (วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิตสาขาวิศวกรรมเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เรื่อง "Preparation of copper titanium silicalite-1" โดยน.ส.ดรุณี สุขหอม ปีการศึกษา 2548) แนวเส้น base line คือเส้นประสีเขียวในรูป

สัญญาณตามรูปที่ ๑ คงไม่มีปัญหาใด ๆ เชื่อว่าทุกคนที่เห็นก็คงลาก base line ตามแนวเส้นสีเขียว ซึ่งจะได้ desorption peak ขนาดใหญ่ในช่วงเวลานาทีที่ 2-28 (อุณหภูมิประมาณ 80-320ºC)

ทีนี้ลองดูกราฟในรูปที่ ๒ และรูปที่ ๓ ดูบ้าง แล้วลองพิจารณาดูว่าเราควรจะลากเส้น base line อย่างไร

รูปที่ ๒ สัญญาณ NH₃-TPD ของตัวเร่งปฏิกิริยา V-TS-1 ก่อนทำการล้างด้วยสารละลายกรด HNO₃ (วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิตสาขาวิศวกรรมเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เรื่อง "Catalytic study of iron, aluminium, cobalt and vanadium modified titanium silicalite-1 in the hydroxylation of benzene to phenol by hydrogen peroxide" โดยนายเกรียงไกร เสนจันทร์ฒิไชย ปีการศึกษา 2549)

รูปที่ ๓ สัญญาณ NH₃-TPD ของตัวเร่งปฏิกิริยา Al-TS-1 ก่อนทำการล้างด้วยสารละลายกรด HNO₃ (วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิตสาขาวิศวกรรมเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เรื่อง "Catalytic study of iron, aluminium, cobalt and vanadium modified titanium silicalite-1 in the hydroxylation of benzene to phenol by hydrogen peroxide" โดยนายเกรียงไกร เสนจันทร์ฒิไชย ปีการศึกษา 2549)

สิ่งสำคัญที่ควรจะทำทุกครั้งเมื่อคิดจะทำ NH₃-TPD คือ "การหาว่าตัวอย่างของเรานั้นมีตำแหน่งที่เป็นกรดบนพื้นผิวรวมเท่าไร" ซึ่งวัดได้ด้วยการให้ตัวอย่างดูดซับ NH₃ หรือ pyridine จนอิ่มตัว เพราะเราต้องใช้ข้อมูลนี้ในการระบุว่าสัญญาณส่วนไหนที่เป็นสัญญาณของพีค NH₃ และสัญญาณส่วนไหนควรเกิดจากการที่ base line เคลื่อนไปตามอุณหภูมิ

เทคนิคหนึ่งสำหรับวัดปริมาณ NH₃ หรือ pyridine ที่ตัวอย่างดูดซับไว้ได้จนอิ่มตัวนั้น (โดยใช้เครื่อง GC) ได้เคยกล่าวไว้ใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๐๓ วันพุธที่ ๒๐ มกราคม ๒๕๕๓ เรื่อง "การวัดปริมาณ-ความแรงของตำแหน่งที่เป็นกรดบนพื้นผิว" (NH₃-TPD ฉบับที่แล้วบอกว่าฉบับต่อไปจะเล่าในฉบับต่อไป แต่ในความเป็นจริงเคยเล่าเอาไว้เมื่อปีที่แล้ว) โดยส่วนตัวแล้วผมชอบที่จะวัดปริมาณรวมทั้งหมดด้วยการใช้การดูดซับ pyridine เพราะสามารถทำการวัดด้วยเครื่อง GC ที่ติดตั้ง FID ได้ เหตุผลก็เพราะ FID มันมี sensitivity สูงกว่า TCD และยังไม่มีปัญหาเรื่อง base line ไม่นิ่งในระหว่างการวิเคราะห์ด้วย นอกจากนี้ pyridine ยังเป็นของเหลวที่ฉีดได้ง่ายกว่าการฉีด NH₃ ที่เป็นแก๊ส ซึ่งต้องระวังเรื่องการปรับความดันภายใน syringe ก่อนฉีดด้วย

หรือถ้าหากขี้เกียจทำการทดลองแยกกันสองครั้ง ก็สามารถทำการทดลองทีเดียวโดยใช้เครื่อง micromeritics ChemiSorb 2750 ก็ได้ สิ่งที่ต้องทำก็คืออย่าใช้วิธีผ่านแก๊สผสมที่มี NH₃ ให้กับตัวอย่างจนตัวอย่างดูดซับ NH₃ จนอิ่มตัว แต่ให้ใช้วิธีฉีดแก๊สผสมที่มี NH₃ ให้กับตัวอย่างจนกว่าตัวอย่างจะอิ่มตัวด้วย NH₃ จากนั้นคำนวณปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างดูดซับไว้ได้ ก็จะได้จำนวนตำแหน่งที่เป็นกรดบนพื้นผิวทั้งหมด ส่วนจะทำการฉีดด้วย syringe หรือใช้ sampling valve ของเครื่องนั้นก็แล้วแต่จะถนัด โดยส่วนตัวแล้วผมแนะนำให้ใช้ syringe จะดีกว่า เพราะจะได้ไม่มีปัญหาเรื่อง base line มีการกระตุกเป็นจังหวะในขณะที่ทำการสับตำแหน่ง sampling valve จากตำแหน่งเติม ไปเป็นตำแหน่งฉีด (ใครสงสัยว่าลักษณะสัญญาณกระตุกมันเป็นอย่างไร ก็ลองไปขอดูข้อมูลที่สาวน้อยหน้าใสจากบางละมุงทำเอาไว้เมื่อเร็ว ๆ นี้ ส่วนที่ว่าทำไมสัญญาณมันต้องกระตุกตอนสับตำแหน่งวาล์วฉีดสารนั้น ขอกั๊กเหตุผลเอาไว้ก่อน เอาไว้เวลาไม่มีเรื่องอะไรจะล่าก็อาจจะเอามาเล่าให้ฟังก็ได้)

เมื่อเราได้ข้อมูลปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างสามารถดูดซับเอาไว้ได้ เราก็ทดลองลากเส้น base lineตามแนวที่เราคิดว่าจะเป็น ถ้าพบว่าปริมาณ NH₃ ที่ตัวอย่างคายออกมาที่คำนวณได้จากกราฟ TPD นั้นตรงกับปริมาณที่ตัวอย่างดูดซับไว้ได้ นั่นก็แสดงว่าพีค NH₃ ควรมีอยู่เพียงแค่นั้น

อีกวิธีการหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ประกอบการตัดสินใจคือการให้ตัวอย่างดูดซับ NH₃ ที่อุณหภูมิสูง เช่นตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ ๒ นั้น ถ้าเราสงสัยตัวสัญญาณตั้งแต่นาทีที่ 28 (หรือที่อุณหภูมิตั้งแต่ 300ºC) เป็นต้นไปนั้นเป็นพีคที่เกิดจากการคาย NH₃ หรือไม่ เราก็ให้ความร้อนแก่ตัวอย่างจนมีอุณหภูมิ 300ºC แล้วฉีด NH₃ เข้าไป ถ้าพบว่าปริมาณ NH₃ ที่หลุดรอดผ่านตัวอย่างออกมานั้นเท่ากับปริมาณ NH₃ ที่ฉีดเข้าไป นั่นก็แสดงว่าตัวอย่างไม่สามารถดูดซับ NH₃ เอาไว้ได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 300ºC เป็นต้นไป ดังนั้นสัญญาณที่เห็นที่อุณหภูมิสูงกว่า 300ºC จึงควรเป็นสัญญาณที่เกิดจากการเคลื่อนของ base line หรือการคายสารประกอบอื่น (เช่นน้ำ) ออกมาจากตัวอย่าง

ด้วยการทดสอบต่าง ๆ ดังกล่าวจึงทำให้สามารถระบุแนวเส้น base line ที่แท้จริงของสัญญาณที่แสดงในรูปที่ ๒ และ ๓ ซึ่งได้แสดงเอาไว้ในรูปที่ ๔ และ ๕ แล้ว

เท่าที่ทราบเหตุการณ์ทำนองเดียวกันนี้ก็เคยเกิดขึ้นกับบริษัทแห่งหนึ่งที่มีหน่วยงานทำวิจัยอยู่ในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา (ถ้าจำไม่ผิดน่าจะเป็นเรื่อง H₂-TPR แต่ก็ใช้เครื่องมือรุ่นเดียวกัน) ทางบริษัทที่ขายเครื่องมือก็ส่งเจ้าหน้าที่ไปตรวจสอบซึ่งก็ไม่รู้ว่าจะแก้อย่างไร เจ้าหน้าที่ของบริษัทที่ขายเครื่องมือก็เลยโทรมาถามผม (เพราะบังเอิญผมรู้จักกับพี่ที่เป็นตัวแทนบริษัทที่ขายเครื่อง) ผมก็หัวเราะและบอกให้แกแวะเข้ามาหายังที่ทำงาน จะอธิบายให้ฟัง

วันรุ่งขึ้นพี่เขาก็แวะมาหาผม และจากไปด้วยรอยยิ้ม โดยทิ้งถุงขนมห่อใหญ่เอาไว้ให้ผมนั่งกินเล่นคนเดียว

รูปที่ ๔ แนวเส้น base line ของสัญญาณที่แสดงในรูปที่ ๒ แนวเส้น base line คือเส้นสีเขียวในรูป จากการตรวจสอบพบว่าสิ่งที่เห็นเป็นพีคที่เวลาประมาณนาทีที่ 37 นั้นเกิดจากการเคลื่อนของ base line และพีคเล็ก ๆ ที่อยู่ในช่วงเวลานาทีที่ 46-52 ที่วงแดงเอาไว้นั้นไม่ได้เกิดจากการคาย NH₃ ออกจากพื้นผิว จะว่าไปแล้วสัญญาณรูปแบบนี้ถ้าจะให้ดีควรจะลองทำใหม่อีกอย่างน้อยหนึ่งครั้ง เพื่อที่จะได้เปรียบเทียบกันได้ว่าส่วนไหนเป็นพีคที่แท้จริง (เพราจะต้องทำซ้ำได้) และส่วนไหนเป็นแนวเส้น base line (ซึ่งจะพบว่าอาจมีการเปลี่ยนแปลงไป)

รูปที่ ๕ แนวเส้น base line ของสัญญาณที่แสดงในรูปที่ ๓ แนวเส้น base line คือเส้นสีเขียวในรูป จากการทดสอบพบว่าตัวอย่างไม่ดูดซับ NH₃ ที่อุณหภูมิสูงเกินกว่า 320ºC จึงทำให้สรุปได้ว่าที่เห็นสัญญาณวิ่งขึ้นต่อเนื่องขึ้นไปอีกนั้นเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของแก๊สที่ไหลผ่าน TCD ของเครื่อง