液相色譜檢測器原理及應(yīng)用

武開業(yè)

(榆林市環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 榆林 719000)

1 高效液相色譜儀的結(jié)構(gòu)和原理

高效液相色譜法是在經(jīng)典色譜法的基礎(chǔ)上，引用了氣相色譜的理論，在技術(shù)上，流動相改為高壓輸送(最高輸送壓力可達(dá)4.9′107Pa);色譜柱是以特殊的方法用小粒徑的填料填充而成，從而使柱效大大高于經(jīng)典液相色譜(每米塔板數(shù)可達(dá)幾萬或幾十萬)；同時柱后連有高靈敏度的檢測器，可對流出物進(jìn)行連續(xù)檢測。

高效液相色譜儀主要由色譜泵及控制器、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理及控制五大部分組成，分離原理是一個物理過程，流動相攜帶著待分析化合物和其他一些共存物質(zhì)流過色譜柱，利用不同物質(zhì)在固定相上的保留時間不同，從而出峰時間不同而達(dá)到分離，利用保留時間定性，峰高或者峰面積定量，在將分離后的各個成分依次通過一紫外檢測器時就可檢測出各化合物的濃度來。

2 衡量檢測器的指標(biāo)

檢測器作為高效液相色譜儀的重要組成部分，直接決定分析的準(zhǔn)確度和靈敏度，所以對檢測器要有一個充分的認(rèn)識，這樣才能更好的使用儀器，提高工作效率，并且平常需要做相關(guān)的維護(hù)和保養(yǎng)。

衡量檢測器的指標(biāo)有：靈敏度S=R/Q，R是檢測器響應(yīng)值的增量，Q是樣品量的增量；噪音 ，即沒有樣品時檢測器的最大輸出信號；漂移 ，即檢測器在一段時間內(nèi)響應(yīng)值的變化；線性動態(tài)范圍，即最大線性相應(yīng)與最小檢出限之比；最小檢測限，即樣品產(chǎn)生兩或三倍于噪音信號時的濃度；信噪比，即S/N。

注意最小檢測限不是一個單純的檢測器指標(biāo)它實(shí)際上是評價整個色譜系統(tǒng)的指標(biāo)，包括了色譜系統(tǒng)在內(nèi)的綜合性指標(biāo)，信噪比亦如此。

3 檢測器的分類

一般常用的有固定波長紫外檢測器、可調(diào)波長紫外/可見檢測器、可編程紫外/可見檢測器、光電二極管矩陣檢測器、示差折光檢測器、熒光檢測器、電化學(xué)檢測器、電導(dǎo)檢測器，其他的還有放射性檢測器、質(zhì)譜檢測器、熱能檢測器、LALLS檢測器、蒸發(fā)質(zhì)量檢測器、粘度檢測器等。

3.1 紫外/可見檢測器

紫外-可見光檢測器是應(yīng)用最廣泛的檢測器，遵循的原理是Beer’s Law-BEER定律，即光能量P0=透過溶劑的光能量，P=透過樣品的光能量，光通量(透過率%)T=P/P0，吸光度 A=-log(T)=log(P0/P)，吸光度 =單位吸光度 ，即 A=abc，也就是說樣品池(S)中的樣品對光產(chǎn)生吸收有信號差，如是可變波長檢測器還有分光系統(tǒng)(光柵)同紫外檢測器靈敏度有關(guān)的因素有信號強(qiáng)度(S)和噪音(N)。

從BEER定律可看出信號強(qiáng)度(S)與樣品的種類、樣品濃度及進(jìn)樣的體積、檢測池的長度、所使用的波長、檢測器的時間常數(shù)有關(guān)。

噪音(N)與流動相、所使用的波長燈的能量、檢測器的時間常數(shù)以及非檢測器因素如電噪音、泵脈動等有關(guān)。

紫外檢測器的靈敏度與溶劑的影響、背景吸收、示差折光效應(yīng)有關(guān)，不同種類溶劑有其截止波長，溶劑的質(zhì)量好壞對其截止波長有影響，溶劑質(zhì)量與含紫外吸收的雜質(zhì)、溶解在其中的氧氣、緩沖液溶質(zhì)的紫外吸收等因素有關(guān)；背景吸收減少線性范圍、許多溶劑會產(chǎn)生背景吸收，所以應(yīng)該選擇應(yīng)用；示差折光效應(yīng)會產(chǎn)生假的紫外吸收變化，定量誤差導(dǎo)致光譜圖不準(zhǔn)確，梯度應(yīng)用時有嚴(yán)重的基線漂移。

3.2 光電二極管矩陣檢測器(Photodiode Array Detector)

光電二極管矩陣檢測器簡稱PDA，它可以兼顧紫外檢測器及可見分光光度計的信息，在收集色譜圖的同時得到光譜圖，自動完成色譜峰的純度鑒定以及色譜峰的確認(rèn)，可以對任意波長進(jìn)行再處理，可以從硬件上消除示差折光效應(yīng)，一般考察PDA的指標(biāo)是色譜的靈敏度、光譜的靈敏度以及光譜的分辨率。

3.3 示差折光檢測器

示差折光檢測器是目前液相色譜中常用的一種檢測器，它可與輸液泵，色譜柱，進(jìn)樣器等組成凝膠滲透色譜儀或高速液相色譜儀系統(tǒng)，也可以配置適當(dāng)?shù)倪M(jìn)樣系統(tǒng)作為單獨(dú)的分析儀器使用。對所有溶質(zhì)都有響應(yīng)，某些不能用選擇性檢測器檢測的組分，如高分子化合物、糖類、脂肪烷烴等，可用示差檢測器檢測。由于不同的液體折光不同，因此本檢測器通用性強(qiáng)，可廣泛地應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。

示差折光檢測器是基于連續(xù)測定樣品流路和參比流路之間折射率的變化來測定樣品含量的。光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，由于兩種物質(zhì)的折射率不同就會產(chǎn)生折射。只要樣品組分與流動相的折光指數(shù)不同，就可被檢測，二者相差愈大，靈敏度愈高，在一定濃度范圍內(nèi)檢測器的輸出與溶質(zhì)濃度成正比。

缺點(diǎn)是不能做梯度實(shí)驗(yàn)，最大的池耐壓是100 psi，流速范圍是0.3-10 ml/min.

3.4 熒光檢測器(Fluorescence Detector)

熒光檢測器是高壓液相色譜儀常用的一種檢測器。用紫外線照射色譜餾分，當(dāng)試樣組分具有熒光性能時，即可檢出。其特點(diǎn)是選擇性高，只對熒光物質(zhì)有響應(yīng)；靈敏度也高，最低檢出限可達(dá)10-12g/ml，適合于多環(huán)芳烴及各種熒光物質(zhì)的痕量分析。也可用于檢測不發(fā)熒光但經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后可發(fā)熒光的物質(zhì)。如在酚類分析中，多數(shù)酚類不發(fā)熒光，為此先經(jīng)處理使其變?yōu)闊晒馕镔|(zhì)，而后進(jìn)行分析。

熒光檢測器濾光片可以分為近通(Short pass)-低于特定點(diǎn)的所有波長可以通過，遠(yuǎn)通 (Long pass)-高于特定點(diǎn)的所有波長可以通過，帶通(Band pass)-在特定范圍內(nèi)的所有波長可以通過。

3.5 電化學(xué)檢測器 (Electrochemical Detector)

電化學(xué)檢測器的原理是隨著化合物被氧化或還原能產(chǎn)生正比于待測化合物濃度的電流，一般在特殊情況下使用，主要用來測定化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的離子，如容易被氧化或還原的離子。

該檢測器的特性是選擇性非常高，只有容易氧化或還原的電活性物質(zhì)才可被檢測。例如,即便有高含量的氯化物、硫酸鹽共存時，其他離子的檢測也不受干擾，因?yàn)檫@兩種離子不被電化學(xué)檢測器所檢測。

3.6 電導(dǎo)檢測器(Conductivity Detector)

所有的離子化合物以及可被解離的化合物的水溶液能夠?qū)щ?，電?dǎo)檢測器就是以液相色譜流動相的導(dǎo)電度的變化作為定量依據(jù)的，流動相攜帶樣品通過流通池，空白流動相會產(chǎn)生一個電導(dǎo)值，流動相加樣品的電導(dǎo)減去流動相的電導(dǎo)即為樣品產(chǎn)生的電導(dǎo)值，該值與待測樣品濃度成正比。

電導(dǎo)檢測器以導(dǎo)電溶液作為介質(zhì)，所以用緩沖溶液作為流動相是合適的，但是不可避免的會大大提高檢測器的背景基流，因此在無抑制柱的離子色譜中多數(shù)使用濃度很小的有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽作為流動相，以減低背景基流。

該檢測器的特性是結(jié)構(gòu)比較簡單，靈敏度比較低，對于離子的檢測有獨(dú)特的作用。

4 應(yīng)用

總之各種檢測器有其不同的特點(diǎn)，適用的范圍也不同，我們應(yīng)該根據(jù)不同的使用環(huán)境合理選擇檢測器，更好的提高工作效率。

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