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蒸发光散射检测技术

Date: 2018-12-15 8:43:25 * 浏览: 323
提要  对HPLC中的蒸发光散射检测技术进行了综述。重点介绍了蒸发光散射检测器的仪器构造,工作原理,影响检测的因素和提出的一些理论及其在类酯、表面活性剂和药物成分等物质检测方面的应用。
关键词  蒸发光散射检测,工作原理,检测理论,类酯,表面活性剂,药物。
1.概述
高效液相色谱(HPLC)日益普及,所涉及的样品分析范围也越来越广。检测器作为高效液相色谱仪的一个重要组成部分,其发展在某种意义上决定着HPLC技术的进步。高灵敏度,性能稳定的通用型检测器的缺乏,在一定程度上制约了HPLC的应用[1]。
紫外检测器(UVD)因其高灵敏度和稳定性,在HPLC中应用最广泛。但它所能检测的物质必须具有吸收紫外光的生色团,而相应的流动相在检测波长下则应当是无紫外吸收的。这一特性大大限制了其能检测的物质范围和一些良好溶剂的使用。示差折光检测器(RID)是一种通用的检测器,它基于色谱柱流出物光折射率的变化来连续测定样品浓度。但它对工作环境要求很苛刻,要求恒温,恒流速,且无法采用梯度洗脱,其检测灵敏度也不够高。
蒸发光散射检测器(Evaporative Light-Scattering Detector ,ELSD)的出现,在一定程度上弥补了HPLC传统检测器的不足,特别是对无紫外或紫外末端吸收的大分子有机化合物的检测,显示出其优越性。本文综述了ELSD的工作原理与检测过程中的理论研究,及其在类酯、表面活性剂和药物成分等物质检测方面的应用。
2.仪器构造和工作原理
1966年,Ford 等[2]第一次介绍了ELSD,当时它的名字叫蒸发分析器(evaporative analyzer)。ELSD在发展过程中还曾有过如下一些不同的名字,散射测浊器(nephelometer),质量检测器(mass detector),光散射检测器(light scattering detector)[3]。目前主要有四种商品化的ELSD,即:Sedex55/65、 Eurosep、 PL-ELS和Alltech 500。其中Sedex55/65和Eurosep的结构差不多;PL-ELS和Alltech 500都是由Varex MK―Ⅲ ELSD发展而来,其结构见图1[4]。
总体上来讲,四种商品化的ELSD都由三部分组成,即雾化器,加热漂移管,光散射池。雾化器与分析柱出口直接相连,柱洗脱液进入雾化器针管,在针的末端,洗脱液和充入的气体(通常为氮气)混合形成均匀的微小液滴,可通过调节气体和流动相的流速来调节雾化器产生液滴的大小。漂移管的作用在于使气溶胶中的易挥发组分挥发,流动相中的不挥发成分经过漂移管进入光散射池。在光散射池中,样品颗粒散射光源发出的光,经检测器检测散射光,产生电信号。ELSD采用的光源除Alltech 500使用670nm激光二极管,其余的使用卤素灯。检测器为光电倍增管或硅晶体光电二极管,其发展趋势是硅晶体光电二极管逐步取代光电倍增管。ELSD的构造决定了其运行为三个过程:1.用惰性气体把色谱柱流出物雾化;2.在漂移管中把流动相蒸发;3.测定留下来的样品颗粒的光散射。四种ELSD的运行模式有两种,其区别在于:类型A的操作是全部柱流出物都进入直的漂移管,让流动相在其中蒸发;类型B的操作是把柱流出物通过一个弯管,在此管中大的颗粒沉积下来流入废气管,其余的小颗粒进入螺旋状的蒸发管(见图1)。最近,Alltech公司提供了一种名为低温适配器(Lower Temperature Adaptor)的可移动部件,可以很容易地将类型A的ELSD转化为类型B的ELSD。

图1 两种类型的 ELSD
Wilcox[5]考察了这两种类型的ELSD,他认为类型A的ELSD把所有的气溶胶都送到漂移管中,为了有利于蒸发常常使用较高的操作温度,因此它适合于检测不挥发的样品,使用流速为1.0ml/min(或更低流速)的挥发性流动相进行分析。类型B的ELSD将大颗粒气溶胶撞在弯曲管管壁上除去,使气溶胶粒度分布变窄,在较低的温度下易于蒸发,适合于检测半挥发性样品,以流速为1.5ml/min(或更高流速)的高含水流动相进行分析。
3.影响检测的因素及检测过程的理论研究
尽管ELSD有两种模式,但其检测原理是相同的。Charlesworth[6]奠定了ELSD检测的理论基础,以后的研究者如:Stolyhwo等[7,8],Mourey和Oppenheimer[9,10],Righezza等[11~13]都是在其研究基础进一步发展该理论的。他们对于ELSD检测理论的研究成果由Mengerink 等[14]系统地总结如下:
⑴雾化:柱流出物进入雾化器后,与充入的气体混合形成液滴,液滴的平均直径D0可以用Nakiyama和Tanasawa提出的公式计算: