無論何種檢測(cè)器,流通池的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和部件都非常重要,其體積和構(gòu)型直接影響檢測(cè)器的靈敏度。正確認(rèn)識(shí)流動(dòng)池的結(jié)構(gòu)、原理、使用和選擇,對(duì)于色譜檢測(cè)有著重要的意義。
本文主要說明不同體積的流通池對(duì)于色譜檢測(cè)造成的影響。
一、流通池的體積對(duì)檢測(cè)限和分辨率的影響
使用較大的流通池可獲得最佳的檢測(cè)限。使用較小的流通池可以獲得最佳的峰分辨率。
較大的流通池,光通量和光程相比較大一些,樣品通過流通池時(shí),光敏元件上就會(huì)得到比較大的光強(qiáng),并且由于光程較大,所以靈敏度就會(huì)比較高,靈敏度的增大更有利于得到較好的檢測(cè)限。
較小的流通池雖然光通量較弱,但由于池徑較小,光程較短,因此樣品在流通池內(nèi)的擴(kuò)散較小,使峰的分辨率得到提高。
為了提高靈敏度,減小池內(nèi)色譜峰擴(kuò)展,要求流通池長(zhǎng)而內(nèi)徑小,池體積愈小愈好。增加池的光程會(huì)使檢測(cè)靈敏度增大,但光程的提高有一定的限制。為了降低池體積引起的峰擴(kuò)展,當(dāng)光程增加時(shí),樣品池的內(nèi)徑必須減少,但結(jié)果導(dǎo)致光敏元件上光照減少,使信噪比降低。所以兩種效果是矛盾的。除非在光敏元件上有很低的內(nèi)在噪音水平,否則提高靈敏度的程度有一定局限。
因此,流通池的池體積是影響檢測(cè)器靈敏度和分辨率的主要因素,欲得到滿意的靈敏度和分辨率應(yīng)根據(jù)色譜柱的柱徑選擇合適的池體積。
二、流通池體積對(duì)線性范圍的影響
根據(jù)比耳定律,吸光物質(zhì)的吸光度與流通池的光程長(zhǎng)度和濃度成正比。
當(dāng)光程一定時(shí),在檢測(cè)波長(zhǎng)下,給定的吸光物質(zhì)的吸光度只與其摩爾濃度成正比,因此可以通過測(cè)定待測(cè)組分的在檢測(cè)波長(zhǎng)下的噪聲,根據(jù)2倍噪聲求出最小檢測(cè)濃度,進(jìn)而求出最小檢測(cè)量。最小檢測(cè)濃度是考驗(yàn)儀器的靈敏度的參數(shù)。最小檢測(cè)濃度數(shù)值大,儀器的靈敏度就小,不能反應(yīng)真正的噪音和漂移水平。
根據(jù)上述公式也可以看出,檢測(cè)器流通池的光程越大,檢測(cè)限越小。定量分析的準(zhǔn)確度很大程度上取決于濃度檢測(cè)線性范圍。在該線性范圍內(nèi)具有良好的線性,其上限受色譜柱容量的限制,若使用大容量的色譜柱,線性范圍會(huì)更大。
當(dāng)流通池的體積一定時(shí),靈敏度隨1/d的增加而增高,在考慮流動(dòng)相干擾并保證光通量的前提下,應(yīng)盡可能選擇長(zhǎng)光程流通池,檢測(cè)壓力及溫度也影響系統(tǒng)分辨率,在較高壓力及溫度下色譜分離較好。
三、流通池光程長(zhǎng)度和池內(nèi)徑對(duì)靈敏度和信噪比的影響
池體積確定后,還必須選擇適當(dāng)?shù)墓獬涕L(zhǎng)度L和池內(nèi)徑d,根據(jù)朗伯-比耳定律
根據(jù)朗伯-比耳定律ξ,m為吸光系數(shù)和樣品質(zhì)量,據(jù)上式可知,吸光物質(zhì)的質(zhì)量m一定時(shí),吸光度A與池徑的平方成反比。樣品質(zhì)量及池體積一定時(shí),吸光度A與光程l成正比。故選擇高1/d比值的流通池有利于增加吸光度,提高檢測(cè)的靈敏度。但1/d也不宜過大,因?yàn)椋?:1/d過大,光損失增加,光通量減小。2:光程L愈大,流動(dòng)相的干擾吸收愈大。
流通池光程越長(zhǎng),生成的信號(hào)越高。盡管通常增加光程會(huì)使噪聲提高,但噪音提高幅度很小,信噪比還是會(huì)增大。
四、池體積對(duì)靈敏度的影響
流通池體積大小也是色譜檢測(cè)的關(guān)鍵,當(dāng)最窄半峰寬色譜峰體積的1/3等于流通池體積時(shí),方能得到最佳靈敏度,最窄半峰寬色譜峰的體積與柱徑柱長(zhǎng) 柱效及色譜分離條件有關(guān),其中柱徑是決定最窄半峰寬色譜峰體積的主要因素,當(dāng)其它條件不變時(shí),柱徑越大,最窄半峰寬色譜峰的體積也愈大,因此,要得到滿意的色譜峰效果,必須選擇合適的柱徑和池體積。若池體積太大,不僅會(huì)降低靈敏度,而且還會(huì)影響系統(tǒng)分辨率。
五、峰寬(響應(yīng)時(shí)間)的設(shè)置對(duì)信噪比的影響
響應(yīng)時(shí)間增加一倍,采集頻率降低一倍,而峰寬增加一倍,因此峰寬的設(shè)置,也就影響到響應(yīng)時(shí)間的變化,峰寬參數(shù)設(shè)置太大,采集頻率太低,會(huì)使峰失真,影響信噪比和分離度。檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間不影響色譜峰面積和峰形對(duì)稱度,但增加檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間,可以明顯減小檢測(cè)器短期噪聲,導(dǎo)致色譜峰峰高降低、峰形變寬(尤其對(duì)弱保留組分的尖銳色譜峰作用顯著),信噪比增大,也使線性范圍擴(kuò)大。
隨著檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間設(shè)置的增大,檢測(cè)器短期基線噪聲明顯減小,峰高略有下降,因此信噪比增大,檢測(cè)限降低,而線性范圍的上限變化不大。因此,適當(dāng)增大檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間不僅可以得到低的檢測(cè)限,也可使線性范圍變寬。但是,隨著檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間的增加,同時(shí)也會(huì)帶來其他的問題,隨著濾波常數(shù)的增加,峰高有減小趨勢(shì)。在同一組實(shí)驗(yàn)中,濾波常數(shù)對(duì)保留時(shí)間小的組分的影響較大,組份出峰越晚,所受影響越小,對(duì)于有較大保留的組分幾乎無影響。由于出峰早的組分,所得到的色譜峰峰寬較窄,峰形尖銳,也即其中所包含的信號(hào)頻率較高,通過調(diào)整適當(dāng)響應(yīng)時(shí)間可以將其中的一部分高頻信號(hào)濾掉,而使其原有的信號(hào)值改變。強(qiáng)保留組分出峰較晚,所得到的色譜峰展寬嚴(yán)重,其中所包含的信號(hào)頻率相對(duì)較低,通過調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間來濾除高頻信號(hào)將不很明顯。理想的響應(yīng)時(shí)間取決于色譜峰寬。
理想的響應(yīng)時(shí)間取決于色譜峰寬,將峰寬設(shè)置為盡可能接近于色譜圖中目標(biāo)窄峰的寬度,流通池的體積應(yīng)接近于最窄峰體積的1/3(最窄峰半峰高處峰寬乘于流速1/3), 增加光程會(huì)使流通池的體積增加,峰寬也會(huì)增加,但不影響梯度中的分離度。
六、選擇樣品波長(zhǎng)
應(yīng)選擇大于流動(dòng)相截止波長(zhǎng),如果要獲得最低的可能檢測(cè)限,應(yīng)選擇分析物最強(qiáng)吸收處的波長(zhǎng),如果使用高濃度進(jìn)行分析,則應(yīng)選擇中等吸收的波長(zhǎng),并且最好選擇光譜平坦的區(qū)域以獲得較好的線性。
(內(nèi)容來源液相色譜之家)