Детекторы хроматографические (лат. detector -тот, кто раскрывает, обнаруживает), устройства для количеств. и качеств. определения веществ разделяемой смеси в потоке подвижной фазы на выходе из хроматографич. колонки.
В ходе развития жидкостной хроматографии было испытано более 20 типов различных детекторов Детектор — это специальный блок хроматографической си¬стемы, реагирующий на различие в составе подвижной фазы, не содержащей компонентов разделяемой смеси, и подвижной фазы с разделенными компонентами, выходящими из колонки. Сигнал детектора после необходимого усиления подается на ре-гистрацию пишущим потенциометром или компьютерными си¬стемами
Детекторы подразделяют на селективные и универсальные. Селективные детекторы избирательно реагируют на конкрет¬ный тип соединений, которые имеют одно общее свойство, от¬сутствующее у других соединений, либо фиксируют изменение какого-либо свойства выходящего из колонки растворителя, об-условленное наличием в нем анализируемых веществ. Это мо¬жет быть изменение оптических свойств элюента (в ИК-, УФ- или видимой области), его показателя преломления, способно¬сти флуоресцировать, окисляться и т. д. Хотя в разработке се¬лективных детекторов в настоящее время достигнут значительный прогресс, идеальных детекторов с приемлемым пределом обнаружения в жидкостной хроматографии нет. Универсальный детектор реагирует на все соединения. Ти¬пичным примером является рефрактометр.
Детекторы хроматографические можно рассматривать также как преобразовательный элемент, в котором изменение состава проходящей через него смеси преобразуется в изменение выходного сигнала. Различают детекторы хроматографические дифференциального и интегрального типа. Первые регистрируют мгновенное значение одной из характеристик (концентрации или потока), вторые суммируют кол-во вещества за определенный промежуток времени.
Осн. характеристики детекторов хроматографических: чувствительность, предел обнаружения, линейный динамич. диапазон.
Чувствительность - отношение изменения выходного сигнала к изменению концентрации (или массовой скорости) анализируемого вещества, поступающего в детектор. Предел обнаружения минимальная концентрация или минимальная массовая скорость анализируемого вещества, которые еще можно обнаружить. Предел обнаружения хроматографич. методики наименьшее содержание контрольного вещества, определяемое хроматографическим детектором с заданной доверительной вероятностью; при этом выходной сигнал должен в 2 раза превышать уровень флуктуационных шумов. Линейный динамич. диапазон интервал, в котором сохраняется линейная зависимость показаний детектора отконцентрации или кол-ва анализируемого вещества. Он определяется как отношение макс. концентрации, при которой сохраняется линейность, к миним. определяемой концентрации. Значение чувствительности детектора в линейном динамич. диапазоне величина постоянная.
Детекторы хроматографические должны обладать: низким пределом обнаружения; миним. размыванием хроматографич. зон; широким линейным динамич. диапазоном; низким значением дрейфа выходного сигнала во времени под влиянием разл. факторов и низким уровнем шума; малой инерционностью; слабой зависимостью показаний от состава подвижной фазы, изменения скорости ее потока и пульсаций, а также от изменения температуры; надежностью и простотой в обслуживании.
Детекторы для жидкостной хроматографии.
В ходе развития ЖХ было предложено большое количество методов детектирования. Существует уже более 20 типов детекторов для ЖХ. Классификация показывает, что основную массу предложенных детекторов можно разложить на следующие классы: оптические, электрические, электрохимические и детекторы для измерения радиоактивных веществ.
Принцип действия детекторов хроматографических для жидкостной хроматографии (ЖХ) основан на таком свойстве вещества, которым не обладает подвижная фаза. Из детекторов хроматографических, используемых в газовой хроматографии, в ЖХ применение находят ПИД
Пламенно-ионизационный детектор (ПИД)
Этот детектор селективно определяет углеводороды. Принцип его действия заключается в изменении силы тока в плазме водородно-кислородного пламени при попадании в неё горючих соединений углерода.
и электрон.захватный (Электронозахватный детектор (ЭЗД)), которые детектируют продукты пиролиза (термическое разложение органических и многих неорганических соединений. ) соед. после испарения растворителя (на движущейся ленте или проволоке) и деструкции нелетучих соед. в печи-пиролизаторе.
Единого универсального детектора для ЖХ не существует.
К оптическим детекторам относятся ультрафиолетовый (УФД), инфракрасный (ИКД), рефрактометрический (РМД) и флуорометрический (ФМД), а также все детекторы, в которых в той или иной мере используется лазерное излучение, такие как детектор светового рассеяния (СРД), фотоакустический (ФАД), фотокалориметрический (ФКД), фотоионизационный (ФИД) и поляризационный (ПОД) детекторы.
К электрическим детекторам обычно относят детектор по диэлектрической постоянной (ДПД), акустический (АД), емкостный (ЕМД), детектор тока потока (ТПД) и некоторые другие.
Отдельно рассматривается использование в качестве детекторов для ЖХ различных приборов физико-химического анализа, таких как масс-спектрометр (МС), атомноабсорбционный спектрометр (ААС), поляриметр (ПОД), УФ-, ВИД- и ИК-спектрофотометры и газохроматографических детекторов, таких как ДЭЗ, ДПИ, ДПФ, ДТИ и др.
Тип |
Предел детектирования, г/мл |
ЭХД |
10-12 |
ФМД |
10-11 |
УФД |
10-10 |
СПФ |
10-9 |
МС |
|
ЭПД |
10-7 |
РМД |
Наиболее распространенными детекторами в ЖХ являются оптические детекторы, которые можно разделить на следующие классы:
абсорбционные, работающие в УФ-области спектра (190 ... 380 нм), — УФД.
абсорбционные для видимой области спектра (380 ... 800 мм) -ВИД;
ИК-детекторы (800 ... 5000 нм) — ИКД;
рефрактометрические различных типов — РМД;
эмиссионные, флуориметрические различных конструкций — ФМД;
хемилюминесцентные — ХЛД.
Основные типы детекторов для жх Фотометрические детекторы
Наиболее часто в ЖХ применяются фотометрические детек торы, основанные на измерении поглощения (абсорбции) света в УФ- или видимой областях спектра. Это связано с тем, что большинство химических соединений имеют достаточно ин тенсивные полосы поглощения в диапазоне длин волн 200 ... 800 нм. Наличие подходящих растворителей, прозрачных в этом диапазоне длин волн, делает фотометрические методы наиболее подходящими для градиентного элюирования.
Фотометрические детекторы имеют достаточно высокую чувствительность для поглощающих УФ- и видимый свет веществ, высокий динамический диапазон линейности (до 106), малый рабочий объем ячеек (<1 мкл), небольшое экстраколоночное расширение пиков и высокую воспроизводимость показаний. Они являются недеструктивными и относительно нечувствительными к колебаниям потока подвижной фазы и изменениям температуры, достаточно удобны в работе и обеспечивают возможность выбора длин волн.
Наиб. распространенный и высокочувствит.
-УФ ф о т о м е т р и ч. Детекторы хроматографические, в котором анализируемые вещества детектируются путем измерения кол-ва излучения, абсорбируемого при прохождении света через проточную ячейку детектора (объем ячейки 2-10 мкл). Детектор используют либо в диапазоне 180-400 нм, либо на определенных длинах волн, чаще всего 254 нм. Концентрация вещества определяется по закону Бугера - Ламберта - Бера. Источники излучения -ртутная лампа низкого давления, дейтериевая лампа с соответствующими фильтрами. Другим перспективным направлением является применение фотодиодных матриц для регистрации всего спектра
УФ детектор можно использовать при градиентном элюировании, а также для определения веществ, не поглощающих УФ излучение. В этом случае в элюент добавляют в небольшой концентрации вещество, поглощающее УФ излучение, тогда анализируемое вещество, не поглощающее УФ излучение, дает отрицат. пик. Иногда используют ИК и сканирующие ИК спектрофотометры. Разработаны детекторы на основе оптич. многоканальных анализаторов, позволяющие осуществлять непрерывное многоволновое детектирование.
К фотометрическим детекторам относится также детектор, основанный на поглощении света в ИК-области спектра (ИКД). Некоторые функциональные группы органических соединений имеют характеристические частоты в ИК-спектрах этих соединений. Поэтому ИКД может служить для идентификации природы органических соединений.
Абсорбция ИК-света может быть использована как для селективного, так и неселективного детектирования. Если ранее детекторы этого типа применялись главным образом в эксклюзионной хроматографии с колонками большого диаметра, то в настоящее время их все шире используют в ВЭЖХ.
Совместное использование детекторов нескольких типов в единой системе, например УФД с инфракрасным (ИКД) и рефрактометрическим (РМД) детекторами, значительно увеличивает информативность анализа в результате одного разделения, особенно при идентификации таких соединений, как насыщенные, ненасыщенные, разветвленные и ароматические углеводороды.
Р е ф р а к т о м е т р и ч. хроматографические детекторы измеряет разность между показателями преломления чистой и анализируемой подвижными фазами в потоке на выходе из колонки. В определенном диапазоне концентраций сигнал рефрактометрич. детектора прямо пропорционален концентрации определяемого компонента. Осн. недостаток - чрезвычайная чувствительность к изменениям температуры. Особенно целесообразно его применение в препаративной и эксклюзионной ЖХ.