第5部:检测器

15. HPLC用检测器

在HPLC中,样品中每种成分的分离都是在色谱柱中进行的,必须将其转换成用眼睛可以看到的形式。检测器就是把色谱柱中的分离结果转化为电信号的装置。HPLC中使用的主要检测器见表5。

(表5)HPLC中使用的主要检测器

 

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检测器 灵敏度 选择性 梯度 对象物质
紫外检测器
可视光检测器
吸光物质
光电二极管阵列检测器
(二极管阵列检测器)
吸光物质
示差折光检测器 折射率与洗脱液不同的物质(几乎所有物质)
電気電導度検出器 离子性化合物
荧光检测器 荧光物质
电化学检测器 氧化还原物质
蒸发光散射检测器 不挥发性物质
荷电化粒子检测器 不挥发性物质
质谱仪 离子化的化合物
多角度光散射检测器 高分子化合物

15-1. 吸光光度检测器

紫外检测器 (UV检测器),是HPLC中广泛使用的检测器。当光照射物质时,吸光物质会吸收特定波长的光。吸收光的波长和吸收量(吸光度)取决于物质的结构。在吸光光度检测法中,来自光源的光被衍射光栅分成特定波长,然后照射到流通池(流动相通过的检测部位)中测定吸光度。
被吸收的光的波长和吸收量(吸光度)取决于物质的结构,因此不同物质的灵敏度差异很大。UV检测器检测紫外区域 (195 ~ 370 nm),可见光检测器 (VIS检测器)检测可见光区域 (400 ~ 700 nm)。UV检测器和VIS检测器在特定波长下检测,而光电二极管阵列检测器 (PDA检测器)是将光源照射到流通池上,通过的光再被衍射光栅分光,照射到100 ~ 1024个光电二极管阵列元件上进行检测,从而实现多波长同步分析,并获取每个峰值的吸收光谱以及特定波长的色谱图。

15-2. 示差折光检测器

您是否曾经在一个圆底容器中装满水,然后发现容器底部似乎浮了起来?这种现象就是光的折射引起的。光的折射是光从一种物质传播到另一种物质时在界面处发生的弯曲。示差折光检测器 (RI检测器) 检测光的折射率变化。RI检测器的流通池由一个仅封入流动相的参比池和一个从色谱柱洗脱出来的流动相通过的样品池组成。如果样品池中流动的流动相不含任何样品成分,则两个池中的液体相同,光可以笔直穿过。而如果样品池中流动的洗脱液含有样品成分,参比池和样品池之间就会产生折射率差异,导致光线弯曲,从而被检测出来。与其他仪器相比,RI检测器的用途非常广泛,因为它可以检测各种性质的物质,峰值大小与含量高低相关也是它的特点。但RI检测器的灵敏度比其他检测器低,也不适合梯度分析。 由于这些特点,RI检测器在糖分析,SEC分析中特别常用。

15-3. 电导检测器

电导检测器 (CD)通常用作离子色谱的检测器。 电导率是指物质导电的能力。如果从色谱柱洗脱出来的流动相含有样品中的离子成分,离子浓度就会增加,电流就会更容易流动,即电导率增加。CD可以检测出电导率的变化。离子色谱法使用电解质作为流动相,因为水溶液中作为离子存在的所有物质都能被CD检测到,所以流动相也显示电导率。流动相的电导率(背景电导率)高往往会增加噪音,降低检测灵敏度。因此在使用CD时一般有抑制器法和非抑制器法2种方法。非抑制器法使用低电导度的溶液作为流动相,将从色谱柱洗脱出来的流动相直接导入CD。由于只需在通用型高效液相色谱仪中安装一个CD,因此非抑制器法易于使用,成本也相对较低。而抑制器法是在色谱柱和电导检测器之间安装一个可降低流动相的电导率的被称为抑制器的装置,从色谱柱中洗脱的流动相先通过抑制器降低电导率,然后再导入CD的方法。抑制器法适用于高灵敏度分析,因为它不仅能降低背景电导率,还能提高阴离子分析的峰值响应。不过,由于需要专用设备,这种方法比非抑制器法花费更高。

15-4. 荧光检测器、电化学检测器

荧光检测器 (FL)和电化学检测器 (ECD)都是高灵敏度和高选择性的检测器。荧光是一种物质吸收一定波长的光并发射不同波长的光的现象;吸收的光(激发波长)和发射的光(荧光波长)取决于物质。FL通过设定激发最大波长 (Ex)和荧光最大波长 (Em)来检测被分析的物质。而ECD使流动相通过被施加了恒定电压的作用的电极,通过检测分析物被氧化或还原产生的电流,从而进行测定。

15-5. 蒸发光散射检测器、电雾式检测器

蒸发光散射检测器 (ELSD)和电雾式检测器 (CAD)只对从色谱柱洗脱出来的流动相进行蒸发,流动相被蒸发后,被分析物形成颗粒。ELSD用光照射颗粒,并检测其散射光。而经过电晕放电,带电氮气和颗粒碰撞,就会将电荷转移到颗粒表面从而使之带电,CAD即对电荷进行检测。这两种检测器的应用与RI类似,但灵敏度比RI高,而且还能进行梯度分析。不过,由于这两种检测器都需要蒸发流动相,因此不能使用非挥发性盐类作为流动相。

15-6. 质谱仪

原子和分子都有质量,物质由原子和分子组成。质谱仪 (MS)将物质电离,按 m/z(质量电荷比)分离离子,然后进行检测。质谱仪可用于获取物质的质量信息和结构分析。由于质谱仪能够提供高灵敏度的检测,因此和LC联用的LC/MS 正在普及。

15-7. 多角度光散射检测器

当高分子溶液受到光(激光)照射时,会产生与光波长相同的散射(瑞利散射)。其光散射的强弱(光散射强度)与分子量的大小有关。多角激光光散射检测器 (MALS)可以利用这一特性直接测量大分子的分子量。一般,通过SEC测定的分析物的分子量分布是通过标准曲线计算使用的标准样品的相对分子量,而结合MALS,可以计算出绝对分子量。

15-8. 其他检测器

除上述检测器外,还有利用光学活性物质的旋光度差异进行检测的旋光检测器,以及检测物质被化学反应激发并返回基态时发出的光的化学发光检测器。