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液相色譜儀檢測器詳細(xì)介紹說明
閱讀：4852 發(fā)布時(shí)間：2012-9-6
南京科捷分析儀器有限公司是專業(yè)研究、開發(fā)、制造和銷售色譜儀（氣相色譜儀、安捷倫氣相色譜儀、液相色譜儀、安捷倫液相色譜儀）、氣相色譜儀配套產(chǎn)品（頂空進(jìn)樣器）、高純氣體分析設(shè)備、色譜配件、色譜試劑以及其他分析儀器的高科技企業(yè)。
檢測器是HPLC儀的三大關(guān)鍵部件之一。其作用是把洗脫液中組分的量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。HPLC的檢測器要求靈敏度高、噪音低（即對溫度、流量等外界變化不敏感）、線性范圍寬、重復(fù)性好和適用范圍廣。
1．液相色譜儀檢測器分類
1）按原理可分為光學(xué)檢測器（如紫外、熒光、示差折光、蒸發(fā)光散射）、熱學(xué)檢測器（如吸附熱）、電化學(xué)檢測器（如極譜、庫侖、安培）、電學(xué)檢測器（電導(dǎo)、介電常數(shù)、壓電石英頻率）、放射性檢測器（閃爍計(jì)數(shù)、電子捕獲、氦離子化）以及氫火焰離子化檢測器。
2）按測量性質(zhì)可分為通用型和專屬型（又稱選擇性）。通用型檢測器測量的是一般物質(zhì)均具有的性質(zhì)，它對溶劑和溶質(zhì)組分均有反應(yīng)，如示差折光、蒸發(fā)光散射檢測器。通用型的靈敏度一般比專屬型的低。專屬型檢測器只能檢測某些組分的某一性質(zhì)，如紫外、熒光檢測器，它們只對有紫外吸收或熒光發(fā)射的組分有響應(yīng)。
3）按檢測方式分為濃度型和質(zhì)量型。濃度型檢測器的響應(yīng)與流動(dòng)相中組分的濃度有關(guān)，質(zhì)量型檢測器的響應(yīng)與單位時(shí)間內(nèi)通過檢測器的組分的量有關(guān)。
4）檢測器還可分為破壞樣品和不破壞樣品的兩種。
2．液相色譜儀檢測器性能指標(biāo)
1）噪音和漂移：在儀器穩(wěn)定之后，記錄基線1小時(shí)，基線帶寬為噪音，基線在1小時(shí)內(nèi)的變化為漂移。它們反映檢測器電子元件的穩(wěn)定性，及其受溫度和電源變化的影響，如果有流動(dòng)相從色譜柱流入檢測器，那么它們還反映流速（泵的脈動(dòng)）和溶劑（純度、含有氣泡、固定相流失）的影響。噪音和漂移都會(huì)影響測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)盡量減小。
2）靈敏度（sensitivity）：表示一定量的樣品物質(zhì)通過檢測器時(shí)所給出的信號(hào)大小。對濃度型檢測器，它表示單位濃度的樣品所產(chǎn)生的電信號(hào)的大小，單位為mV·ml/g。對質(zhì)量型檢測器，它表示在單位時(shí)間內(nèi)通過檢測器的單位質(zhì)量的樣品所產(chǎn)生的電信號(hào)的大小，單位為mV·s/g。
3）檢測限（detectionlimit）
檢測器靈敏度的高低，并不等于它檢測zui小樣品量或zui低樣品濃度能力的高低，因?yàn)樵诙x靈敏度時(shí)，沒有考慮噪聲的大小，而檢測限與噪聲的大小是直接有關(guān)的。
檢測限指恰好產(chǎn)生可辨別的信號(hào)（通常用2倍或3倍噪音表示）時(shí)進(jìn)入檢測器的某組分的量（對濃度型檢測器指在流動(dòng)相中的濃度——注意與分析方法檢測限的區(qū)別，單位g/ml或mg/ml；對質(zhì)量型檢測器指的是單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器的量，單位g/s或mg/s）。又稱為敏感度（detectability）。D＝2N/S，式中N為噪聲，S為靈敏度。通常是把一個(gè)已知量的標(biāo)準(zhǔn)溶液注入到檢測器中來測定其檢測限的大小。
檢測限是檢測器的一個(gè)主要性能指標(biāo)，其數(shù)值越小，檢測器性能越好。值得注意的是，分析方法的檢測限除了與檢測器的噪聲和靈敏度有關(guān)外，還與色譜條件、色譜柱和泵的穩(wěn)定性及各種柱外因素引起的峰展寬有關(guān)。
4）線性范圍（linearrange）：指檢測器的響應(yīng)信號(hào)與組分量成直線關(guān)系的范圍，即在固定靈敏度下，zui大與zui小進(jìn)樣量（濃度型檢測器為組分在流動(dòng)相中的濃度）之比。也可用響應(yīng)信號(hào)的zui大與zui小的范圍表示，例如Waters996PDA檢測器的線性范圍是-0.1~2.0A。
定量分析的準(zhǔn)確與否，關(guān)鍵在于檢測器所產(chǎn)生的信號(hào)是否與被測樣品的量始終呈一定的函數(shù)關(guān)系。輸出信號(hào)與樣品量呈線性關(guān)系，這樣進(jìn)行定量測定時(shí)既準(zhǔn)確又方便。但實(shí)際上沒有一臺(tái)檢測器能在任何范圍內(nèi)呈線性響應(yīng)。通常A＝BCx，B為響應(yīng)因子，當(dāng)x=1時(shí)，為線性響應(yīng)。對大多數(shù)檢測器來說，x只在一定范圍內(nèi)才接近于1，實(shí)際上通常只要x=0.98~1.02就認(rèn)為它是呈線性的。
線性范圍一般可通過實(shí)驗(yàn)確定。我們希望檢測器的線性范圍盡可能大些，能同時(shí)測定主成分和痕量成分。此外還要求池體積小，受溫度和流速的影響小，能適合梯度洗脫檢測等。
5）池體積：除制備色譜外，大多數(shù)HPLC檢測器的池體積都小于10µl。在使用細(xì)管徑柱時(shí)，池體積應(yīng)減少到1~2µl甚至更低，不然檢測系統(tǒng)帶來的峰擴(kuò)張問題就會(huì)很嚴(yán)重。而且這時(shí)池體、檢測器與色譜柱的連接、接頭等都要精心設(shè)計(jì)，否則會(huì)嚴(yán)重影響柱效和靈敏度。
3．液相色譜儀檢測器紫外檢測器（ultravioletdetector）
UV檢測器是HPLC中應(yīng)用zui廣泛的檢測器，當(dāng)檢測波長范圍包括可見光時(shí)，又稱為紫外-可見檢測器。它靈敏度高，噪音低，線性范圍寬，對流速和溫度均不敏感，可于制備色譜。由于靈敏高，因此既使是那些光吸收小、消光系數(shù)低的物質(zhì)也可用UV檢測器進(jìn)行微量分析。但要注意流動(dòng)相中各種溶劑的紫外吸收截止波長。如果溶劑中含有吸光雜質(zhì)，則會(huì)提高背景噪音，降低靈敏度（實(shí)際是提高檢測限）。此外，梯度洗脫時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生漂移。
注：將溶劑裝入1cm的比色皿，以空氣為參比，逐漸降低入射波長，溶劑的吸光度A＝1時(shí)的波長稱為溶劑的截止波長。也稱極限波長。
中國藥典對UV法溶劑的要求是：以空氣為空白，溶劑和吸收池的吸收度在220~240nm范圍內(nèi)不得超過0.40，在241~250nm范圍內(nèi)不得過0.20，在251~300nm范圍內(nèi)不得過0.10，在300nm以上不得過0.05。
UV檢測器的工作原理是Lambert-Beer定律，即當(dāng)一束單色光透過流動(dòng)池時(shí)，若流動(dòng)相不吸收光，則吸收度A與吸光組分的濃度C和流動(dòng)池的光徑長度L成正比：
A＝lg＝lg＝ECL
式中I0為入射光強(qiáng)度，I為透射光強(qiáng)度，T為透光率，E為吸收系數(shù)。
UV檢測器分為固定波長檢測器、可變波長檢測器和光電二極管陣列檢測器（photodiodearraydetector，PDAD）。按光路系統(tǒng)來分，UV檢測器可分為單光路和雙光路兩種?？勺儾ㄩL檢測器又可分單波長（單通道）檢測器和雙波長（雙通道）檢測器。PDAD是80年代出現(xiàn)的一種光學(xué)多通道檢測器，它可以對每個(gè)洗脫組分進(jìn)行光譜掃描，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，得到光譜和色譜結(jié)合的三維圖譜。其中吸收光譜用于定性（確證是否是單一純物質(zhì)），色譜用于定量。常用于復(fù)雜樣品（如生物樣品、中草藥）的定性定量分析。
4．液相色譜儀檢測器與檢測器有關(guān)的故障及其排除
1）流動(dòng)池內(nèi)有氣泡
如果有氣泡連續(xù)不斷地通過流動(dòng)池，將使噪音增大，如果氣泡較大，則會(huì)在基線上出現(xiàn)許多線狀“峰”，這是由于系統(tǒng)內(nèi)有氣泡，需要對流動(dòng)相進(jìn)行充分的除氣，檢查整個(gè)色譜系統(tǒng)是否漏氣，再加大流量驅(qū)除系統(tǒng)內(nèi)的氣泡。如果氣泡停留在流動(dòng)池內(nèi)，也可能使噪音增大，可采用突然增大流量的辦法除去氣泡（不連接色譜柱）；或者啟動(dòng)輸液泵的同時(shí)，用手指緊壓流動(dòng)池出口，使池內(nèi)增壓，然后放開?？煞磸?fù)操作數(shù)次，但要注意不使壓力增加太多，以免流動(dòng)池破裂。
2）流動(dòng)池被污染
無論參比池或樣品池被污染，都可能產(chǎn)生噪音或基線漂移?？梢允褂眠m當(dāng)溶劑清洗檢測池，要注意溶劑的互溶性；如果污染嚴(yán)重，就需要依次采用1mol/L硝酸、水和新鮮溶劑沖洗，或者取出池體進(jìn)行清洗、更換窗口。
3）光源燈出現(xiàn)故障
紫外或熒光檢測器的光源燈使用到極限或者不能正常工作時(shí)，可能產(chǎn)生嚴(yán)重噪音，基線漂移，出現(xiàn)平頭峰等異常峰，甚至使基線不有回零。這時(shí)需要更換光源燈。
4）倒峰
倒峰的出現(xiàn)可能是檢測器的極性接反了，改正后即可變成正峰。用示差折光檢測器時(shí)，如果組分的折光指數(shù)低于流動(dòng)相的折光指數(shù)，也會(huì)出現(xiàn)倒峰，這就需要選擇合適的流動(dòng)相。如果流動(dòng)相中含有紫外吸收的雜質(zhì)，使用紫外檢測器時(shí)，無吸收的組分就會(huì)產(chǎn)生倒峰，因此必須用高純度的溶劑作流動(dòng)相。在死時(shí)間附近的尖銳峰往往是由于進(jìn)樣時(shí)的壓力變化，或者由于樣品溶劑與流動(dòng)相不同所引起的。
檢測器是HPLC儀的三大關(guān)鍵部件之一。其作用是把洗脫液中組分的量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。HPLC的檢測器要求靈敏度高、噪音低（即對溫度、流量等外界變化不敏感）、線性范圍寬、重復(fù)性好和適用范圍廣。
1．液相色譜儀檢測器分類
1）按原理可分為光學(xué)檢測器（如紫外、熒光、示差折光、蒸發(fā)光散射）、熱學(xué)檢測器（如吸附熱）、電化學(xué)檢測器（如極譜、庫侖、安培）、電學(xué)檢測器（電導(dǎo)、介電常數(shù)、壓電石英頻率）、放射性檢測器（閃爍計(jì)數(shù)、電子捕獲、氦離子化）以及氫火焰離子化檢測器。
2）按測量性質(zhì)可分為通用型和專屬型（又稱選擇性）。通用型檢測器測量的是一般物質(zhì)均具有的性質(zhì)，它對溶劑和溶質(zhì)組分均有反應(yīng)，如示差折光、蒸發(fā)光散射檢測器。通用型的靈敏度一般比專屬型的低。專屬型檢測器只能檢測某些組分的某一性質(zhì)，如紫外、熒光檢測器，它們只對有紫外吸收或熒光發(fā)射的組分有響應(yīng)。
3）按檢測方式分為濃度型和質(zhì)量型。濃度型檢測器的響應(yīng)與流動(dòng)相中組分的濃度有關(guān)，質(zhì)量型檢測器的響應(yīng)與單位時(shí)間內(nèi)通過檢測器的組分的量有關(guān)。
4）檢測器還可分為破壞樣品和不破壞樣品的兩種。
2．液相色譜儀檢測器性能指標(biāo)
1）噪音和漂移：在儀器穩(wěn)定之后，記錄基線1小時(shí)，基線帶寬為噪音，基線在1小時(shí)內(nèi)的變化為漂移。它們反映檢測器電子元件的穩(wěn)定性，及其受溫度和電源變化的影響，如果有流動(dòng)相從色譜柱流入檢測器，那么它們還反映流速（泵的脈動(dòng)）和溶劑（純度、含有氣泡、固定相流失）的影響。噪音和漂移都會(huì)影響測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)盡量減小。
2）靈敏度（sensitivity）：表示一定量的樣品物質(zhì)通過檢測器時(shí)所給出的信號(hào)大小。對濃度型檢測器，它表示單位濃度的樣品所產(chǎn)生的電信號(hào)的大小，單位為mV·ml/g。對質(zhì)量型檢測器，它表示在單位時(shí)間內(nèi)通過檢測器的單位質(zhì)量的樣品所產(chǎn)生的電信號(hào)的大小，單位為mV·s/g。
3）檢測限（detectionlimit）
檢測器靈敏度的高低，并不等于它檢測zui小樣品量或zui低樣品濃度能力的高低，因?yàn)樵诙x靈敏度時(shí)，沒有考慮噪聲的大小，而檢測限與噪聲的大小是直接有關(guān)的。
檢測限指恰好產(chǎn)生可辨別的信號(hào)（通常用2倍或3倍噪音表示）時(shí)進(jìn)入檢測器的某組分的量（對濃度型檢測器指在流動(dòng)相中的濃度——注意與分析方法檢測限的區(qū)別，單位g/ml或mg/ml；對質(zhì)量型檢測器指的是單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入檢測器的量，單位g/s或mg/s）。又稱為敏感度（detectability）。D＝2N/S，式中N為噪聲，S為靈敏度。通常是把一個(gè)已知量的標(biāo)準(zhǔn)溶液注入到檢測器中來測定其檢測限的大小。
檢測限是檢測器的一個(gè)主要性能指標(biāo)，其數(shù)值越小，檢測器性能越好。值得注意的是，分析方法的檢測限除了與檢測器的噪聲和靈敏度有關(guān)外，還與色譜條件、色譜柱和泵的穩(wěn)定性及各種柱外因素引起的峰展寬有關(guān)。
4）線性范圍（linearrange）：指檢測器的響應(yīng)信號(hào)與組分量成直線關(guān)系的范圍，即在固定靈敏度下，zui大與zui小進(jìn)樣量（濃度型檢測器為組分在流動(dòng)相中的濃度）之比。也可用響應(yīng)信號(hào)的zui大與zui小的范圍表示，例如Waters996PDA檢測器的線性范圍是-0.1~2.0A。
定量分析的準(zhǔn)確與否，關(guān)鍵在于檢測器所產(chǎn)生的信號(hào)是否與被測樣品的量始終呈一定的函數(shù)關(guān)系。輸出信號(hào)與樣品量呈線性關(guān)系，這樣進(jìn)行定量測定時(shí)既準(zhǔn)確又方便。但實(shí)際上沒有一臺(tái)檢測器能在任何范圍內(nèi)呈線性響應(yīng)。通常A＝BCx，B為響應(yīng)因子，當(dāng)x=1時(shí)，為線性響應(yīng)。對大多數(shù)檢測器來說，x只在一定范圍內(nèi)才接近于1，實(shí)際上通常只要x=0.98~1.02就認(rèn)為它是呈線性的。
線性范圍一般可通過實(shí)驗(yàn)確定。我們希望檢測器的線性范圍盡可能大些，能同時(shí)測定主成分和痕量成分。此外還要求池體積小，受溫度和流速的影響小，能適合梯度洗脫檢測等。
5）池體積：除制備色譜外，大多數(shù)HPLC檢測器的池體積都小于10µl。在使用細(xì)管徑柱時(shí)，池體積應(yīng)減少到1~2µl甚至更低，不然檢測系統(tǒng)帶來的峰擴(kuò)張問題就會(huì)很嚴(yán)重。而且這時(shí)池體、檢測器與色譜柱的連接、接頭等都要精心設(shè)計(jì)，否則會(huì)嚴(yán)重影響柱效和靈敏度。
3．液相色譜儀檢測器紫外檢測器（ultravioletdetector）
UV檢測器是HPLC中應(yīng)用zui廣泛的檢測器，當(dāng)檢測波長范圍包括可見光時(shí)，又稱為紫外-可見檢測器。它靈敏度高，噪音低，線性范圍寬，對流速和溫度均不敏感，可于制備色譜。由于靈敏高，因此既使是那些光吸收小、消光系數(shù)低的物質(zhì)也可用UV檢測器進(jìn)行微量分析。但要注意流動(dòng)相中各種溶劑的紫外吸收截止波長。如果溶劑中含有吸光雜質(zhì)，則會(huì)提高背景噪音，降低靈敏度（實(shí)際是提高檢測限）。此外，梯度洗脫時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生漂移。
注：將溶劑裝入1cm的比色皿，以空氣為參比，逐漸降低入射波長，溶劑的吸光度A＝1時(shí)的波長稱為溶劑的截止波長。也稱極限波長。
中國藥典對UV法溶劑的要求是：以空氣為空白，溶劑和吸收池的吸收度在220~240nm范圍內(nèi)不得超過0.40，在241~250nm范圍內(nèi)不得過0.20，在251~300nm范圍內(nèi)不得過0.10，在300nm以上不得過0.05。
UV檢測器的工作原理是Lambert-Beer定律，即當(dāng)一束單色光透過流動(dòng)池時(shí)，若流動(dòng)相不吸收光，則吸收度A與吸光組分的濃度C和流動(dòng)池的光徑長度L成正比：
A＝lg＝lg＝ECL
式中I0為入射光強(qiáng)度，I為透射光強(qiáng)度，T為透光率，E為吸收系數(shù)。
UV檢測器分為固定波長檢測器、可變波長檢測器和光電二極管陣列檢測器（photodiodearraydetector，PDAD）。按光路系統(tǒng)來分，UV檢測器可分為單光路和雙光路兩種?？勺儾ㄩL檢測器又可分單波長（單通道）檢測器和雙波長（雙通道）檢測器。PDAD是80年代出現(xiàn)的一種光學(xué)多通道檢測器，它可以對每個(gè)洗脫組分進(jìn)行光譜掃描，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，得到光譜和色譜結(jié)合的三維圖譜。其中吸收光譜用于定性（確證是否是單一純物質(zhì)），色譜用于定量。常用于復(fù)雜樣品（如生物樣品、中草藥）的定性定量分析。
4．液相色譜儀檢測器與檢測器有關(guān)的故障及其排除
1）流動(dòng)池內(nèi)有氣泡
如果有氣泡連續(xù)不斷地通過流動(dòng)池，將使噪音增大，如果氣泡較大，則會(huì)在基線上出現(xiàn)許多線狀“峰”，這是由于系統(tǒng)內(nèi)有氣泡，需要對流動(dòng)相進(jìn)行充分的除氣，檢查整個(gè)色譜系統(tǒng)是否漏氣，再加大流量驅(qū)除系統(tǒng)內(nèi)的氣泡。如果氣泡停留在流動(dòng)池內(nèi)，也可能使噪音增大，可采用突然增大流量的辦法除去氣泡（不連接色譜柱）；或者啟動(dòng)輸液泵的同時(shí)，用手指緊壓流動(dòng)池出口，使池內(nèi)增壓，然后放開?？煞磸?fù)操作數(shù)次，但要注意不使壓力增加太多，以免流動(dòng)池破裂。
2）流動(dòng)池被污染
無論參比池或樣品池被污染，都可能產(chǎn)生噪音或基線漂移?？梢允褂眠m當(dāng)溶劑清洗檢測池，要注意溶劑的互溶性；如果污染嚴(yán)重，就需要依次采用1mol/L硝酸、水和新鮮溶劑沖洗，或者取出池體進(jìn)行清洗、更換窗口。
3）光源燈出現(xiàn)故障
紫外或熒光檢測器的光源燈使用到極限或者不能正常工作時(shí)，可能產(chǎn)生嚴(yán)重噪音，基線漂移，出現(xiàn)平頭峰等異常峰，甚至使基線不有回零。這時(shí)需要更換光源燈。
4）倒峰
倒峰的出現(xiàn)可能是檢測器的極性接反了，改正后即可變成正峰。用示差折光檢測器時(shí)，如果組分的折光指數(shù)低于流動(dòng)相的折光指數(shù)，也會(huì)出現(xiàn)倒峰，這就需要選擇合適的流動(dòng)相。如果流動(dòng)相中含有紫外吸收的雜質(zhì)，使用紫外檢測器時(shí)，無吸收的組分就會(huì)產(chǎn)生倒峰，因此必須用高純度的溶劑作流動(dòng)相。在死時(shí)間附近的尖銳峰往往是由于進(jìn)樣時(shí)的壓力變化，或者由于樣品溶劑與流動(dòng)相不同所引起的。
