高效液相色谱-检测器

高效液相色谱检测器侯建军检测器是高效液相色谱仪的核心部件，他负责把从色谱柱分离出来的各组分快速、准确的检测出来，实现定性、定量分析。检测器的分类1、紫外可见吸收检测器(UV)2、光电二极管阵列检测器(PDA)3、荧光检测器(FD)4、示差折光检测器(RID)5、电化学检测器(ED)6、化学发光检测器(CD)7、蒸发光散射检测器(ELSD)紫外可见吸收检测器(ultraviolet－visibledetector，UV)紫外可见吸收检测器(UVD)是HPLC中应用最广泛的检测器，几乎所有的液相色谱仪都配有这种检测器。属于选择性检测器。1、特点：灵敏度较高，线性范围宽，噪声低，波长可选，对流动相的流速和温度变化不敏感，适用于梯度洗脱，对强吸收物质检测限可达10-9g/ml以下，检测后不破坏样品，可用于制备，并能与多种检测器串联使用。工作原理与结构同一般分光光度计相似，也就是装有流通池的紫外可见分光光度计。2、结构与原理：紫外吸收检测器常用氘灯作光源，氘灯则发射出紫外-可见区范围的连续波长，并安装一个光栅型单色器，其波长选择范围宽(190nm～800nm)。它有两个流通池，一个参比池，一个测量池。光源发出的紫外光照射到流通池上，若两流通池都通过纯的均匀溶剂，则它们在紫外波长下几乎无吸收，光电管上接受到的辐射强度相等，即无信号输出。当组分进入测量池时，吸收一定的紫外光，使两光电管接受到的辐射强度不等，即有信号输出，输出信号大小与组分浓度有关。可变波长紫外检测器固定波长紫外检测器结构图紫外/可见光检测器的光路系统，由氘灯提供190nm～600nm宽带光谱，光线径直射到全息凹面光栅上，衍射的单色光射到半透射反光镜，被分成两束光线，一束经流通池后照射到测量光电池上，另一束经参比池照射到参比光电池上，光电池把光能量转换成微小电流信号，光栅由一台微机控制的步进电机精确地驱动以改变波长。如图所示：D氘灯光门波长调节杆凹面光栅半透镜流通池光电池（测量）光电池（参比）暗盒单色器光源步进电机半透反光镜检测池参比池光/电转换前置放大器A/DCPU时钟并行口讯号输出(积分/记录)键盘显示屏直流电源变压器交流电源冷却风机《紫外/可见光检测器系统原理图》3、局限：对紫外吸收差的化合物如不含不饱和键的烃类等灵敏度很低。流动相的选择受到一定限制，紫外吸收大的溶剂不能做流动相。每种溶剂都有截止波长，当小于该截止波长的紫外光通过溶剂时，溶剂的透光率降至10%以下，因此，流动相的截止波长不能大于紫外吸收检测器的工作波长。光电二极管阵列检测器(photodiodearraydetector，PDA)光电二极管阵列检测器是紫外检测器的重要进展，也称快速扫描紫外检测器，在液相色谱分析中得到大量的使用，被认为是液相色谱最有发展、最好的检测器。1、特点：灵敏度比紫外检测器高，噪音低，线性范围宽，对流速和温度的波动不灵敏，适用于梯度洗脱及制备色谱。2、原理与结构：检测器的接收是由一组光电二极管（数量由35～1024个不等）接收，并转换为电信号。光电二极管的排列（数字分辨）和狭缝宽度（光学分析）决定了检测器的全波长分析能力。还能获得色谱分离组分的三维光谱色谱图。《二极管阵列检测器光路示意图》氘灯消色差透镜斩光器流通池载液全息光栅二极管阵列检测器在结构上的主要特点是用光电二极管阵列同时接收来自流通池的全光谱透过光，因此在光路安排上与普通紫外/可见光检测器有重要的区别，它让光线先通过样品流通池，然后由一系列分光技术，使所有波长的光在接收器同时被检测，其光学系统又称多色仪，其光学系统被称为“倒光学”系统。三维谱图3、局限：对紫外吸收差的化合物灵敏度很低。流动相的选择受到一定限制，紫外吸收大的溶剂不能做流动相。二极管阵列少的话波长分辨率和灵敏度较低，商品价格也较贵。荧光检测器(fluorescencedetector，FD)一般包括激发光源、选择激发波长的单色器、检测池、选择发射波长的单色器及检测发光强度的光电转换系统等基本组件。可分为固定波长荧光检测器（用多个率光片作单色器）和荧光分光检测器（用光栅作单色器）两大类。1、特点：灵敏度极高，能达到10-12g/ml，有选择性，可检测能产生荧光的化合物。某些不发荧光的物质可通过化学衍生法生成荧光衍生物，适用于痕量分析。2、原理与结构：由光源发出的光，经激发光单色器后，得到所需波长的激发光。通过检测池的激发光部分被样品吸收，并使其被激发后发射出荧光。在经选择发射波长的单色器分光后，单一波长的发射光被送至光电检测器进行检测。由于吸光强度与激发光强度成正比，光源应具有高强度、连续、平滑、稳定的辐射输出功能。荧光检测器氘灯激发单色器发射单色器光电倍增管光二极管（UV）样品流通池结构图光源检测器滤光片检测室滤光片常见荧光检测器光路图3、局限：只能适合于能产生荧光的物质（或通过衍生化能产生荧光的物质）的检测。其线性范围不如紫外检测器宽。示差折光检测器(differentialrefractiveIndexdetector，RID)是一种浓度型通用检测器，对所有溶质都有响应，应用较广。可分为反射型（根据Fresnel定律）、折射型（根据Snell定律）和干涉型三种类型。1、特点：灵敏度高、噪声小、运行高度稳定、折射率范围宽、操作简单、方便。2、原理与结构：此检测器是基于连续测定样品流路和参比流路之间折射率的变化来测定样品的含量。光从一种介质进入另一种介质时，由于两种物质的折射率不同就会产生折射。只要样品组分与流动相的折光指数不同，就可被检测，二者相差愈大，灵敏度愈高，在一定浓度范围内检测器的输出与溶质浓度成正比。示差折光检测器原理图结构图3、局限：不如紫外检测器敏度、对温度敏感、不能用于梯度洗脱测器宽。电化学检测器(electrochemicaldetector，ED)包括电导、安培、库仑、极谱和介电常数检测器检测器等。1、电导检测器：特点：高灵敏度、高选择性、结构简单、操作成本低、线性范围宽（可达106）、死体积小、选择性检测器。是离子色谱中必备的检测器。原理及结构：基于离子性物质的溶液具有导电性，利用离子在电场中迁移导电进行检测，其电导率与离子的性质和浓度相关。当向电导池的两个电极施加电压时，溶液中的阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。在电解质溶液中的离子数目和离子的移动速率决定溶液的电阻大小，离子的迁移率或单位电场中离子的速率取决于离子的电荷及其大小、介质类型、溶液温度和离子浓度。离子的迁移速率取决于施加电压的大小。所施加的电压既可以是直流电压，也可以是正弦波或方波电压。当施加的有效电位确定后，即可测量出电路中的电流值，即能测出电导值。结构图电导仪电极电极液路电极电源局限：对流速、温度敏感、干扰比较多。特点：高灵敏度、高选择性、应用很广，检测具有氧化还原活性（能发生电极反应）的物质。适于与反相色谱匹配。2、安培检测器：原理：当被分离的电活性物质流经电极表面时，由于溶液与电极间有电势差，电活性物质就要得到或失去电子，被还原或氧化，因此，溶液和电极间发生电荷转移，形成电流，该电流符合法拉第定律，即电流大小与待测物浓度成正比。记录电流随时间的变化，得到电泳谱图。结构图接参比电极和对电极接色谱柱塑料块工作电极(Pt,Au,碳糊)Teflon1cm安培检测器局限：流动相必须含有电解质，且呈化学隋性。只能检测具有电活性的物质。极谱检测器库仑检测器极谱库、仑检测器结构图化学发光检测器(Chemiluminescencedetector，CD)该检测器是一种新型检测器。1、特点：快速、灵敏的新型检测，最小检出量可达10-12g/ml,设备简单、价廉、线性范围宽等。2、原理与结构：某些物质在常温下进行化学反应，生成处于激发态势反应中间体或反应产物，当它们从激发态返回基态时，就发射出光子。物质激发态的能量是来自化学反应。当分离组分从色谱柱中洗脱出来后，立即与适当的化学发光试剂混合，引起化学反应发光，通过光电倍增管将光信号变成电信号，进行检测。其光强度与该物质的浓度成正比。蒸发光散射检测器(EvaporativeLight-scatteringDetector,ELSD)通用型检测器。1、特点：任何挥发性低于流动相的样品均能被检测。敏度高，对温度变化不敏感，基线稳定，适合与梯度洗脱液相色谱联用。能检测不含发色团的化合物，如：碳水化合物、脂类、聚合物、未衍生脂肪酸和氨基酸、表面活性剂、药物(人参皂苷、黄芪甲苷)，并在没有标准品和化合物结构参数未知的情况下检测未知化合物。检测分为三个步骤：（1）用惰性气体雾化洗脱液（2）流动相在加热管（漂移管）中蒸发（3）样品颗粒散射光后得到检测。2、原理及结构：HPLC柱喷雾气体蒸发漂移管激光光源样品液滴光二极管检测器散射室结构图示差折光紫外荧光电导应用范围通用选择性高选择性选择性可否梯度淋洗不可可可不可线性范围104103104最小检测量10-6g10-9g10-12g10-9g对温度敏感度敏感低敏感溶剂使用情况无限制受限制受限制受限制几种检测器特性比较105低检测器应用范围主要特点紫外-可见光有紫外吸收的物质；80%的有机物都可以检测池体积可制作得很小；检测后不破坏样品，可用于制备荧光自身发荧光的物质或荧光衍生物易受背景荧光、pH和溶剂的影响；适用于痕量分析。化学发光发光试剂受限制；易受流动相组成和脉动的影响。电导含卤、硫、氮化合物具有高选择和高灵敏度是离子性物质的通用检测器；不能用于有机溶剂体系。电化学具有氧化还原活性的或某些没有氧化还原活性的物质经过衍生化后也能进行检测易受流动相pH值和杂质的影响；稳定性较差。蒸发光散射任何挥发性低于流动相的样品均能被检测可检测所有物质。示差折光对所有溶质都有响应可检测所有物质；不适合微量分析其它检测器质谱检测器激光检测器红外检测器柱后反应检测器介电常数检测器放射性同位素检测器离子选择电极检测器旋光检测器圆二色谱检测器等等