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蒸发光散射检测器的原理及优势

Date: 2021-02-19 8:31:33 * 浏览: 151

蒸发光散射检测器(Evaporative Light Scattering Detector,ELSD)是一种通用型检测器,它由4 部分组成,即雾化器,加热漂移管,光散射池,光源和检测器。

一、ELSD的工作原理

ELSD检测的是不挥发的溶质颗粒,因而其响应值与被测物质的官能团和光学性质无关,只要样品的挥发性低于流动相即可被检测,通用于各种物质。ELSD的检测工作原理主要包括雾化、蒸发和光散射及其检测3个过程:

①雾化过程:雾化器与分析柱出口直接相连,经色谱柱分离的组分随流动相进入雾化器针管,在针管的末端,洗脱液和通入的气体(通常为高纯氮气,有时是空气)混合喷成均匀的微小液滴(包含流动相和样品的气溶胶),可通过调节气体和流动相的流速来调节雾化器产生的液滴的大小。②蒸发过程:气溶胶进入加热漂移管,其中易挥发成分(流动相)被蒸发,溶质形成极细的雾状颗粒。③光散射及其检测过程:不挥发样品颗粒和蒸气通过漂移管进入光散射池,在光散射池中,用强光或激光照射气溶胶,产生光散射,用光电二极管检测散射光,产生电信号,信号与样品的质量成比例关系。

二、影响ELSD检测的因素

1、漂移管温度:漂移管温度对基线水平和噪音的影响没有明显的规律性,温度过低,流动相得不到充分挥发,使基线水平较高;盐的加入会提高这一温度,温度升高,流动相蒸发趋向完全,信噪比上升。但温度太高会使流动相沸腾,增加背景噪音,同时可能导致溶质的部分气化,使信号变小,从而损失了灵敏度,降低信噪比。当溶剂蒸发需要高热时,要升高操作温度,但是温度低一些更好,这有助于得到较大颗粒,提高散射光的强度。故最优温度应为在流动相(包括其中所含的盐)基本挥发的基础上,产生可接受噪音的最低温度。不同的流动相有不同的漂移管合适的设定温度。

2、流动相组成:一般来说,采用ELSD检测时,流动相的挥发性越好,方法的灵敏度越高。中性物质的分析,其流动相一般能满足要求。但绝大多数酸碱化合物的检测都需要缓冲盐,而缓冲盐的挥发性、纯度及浓度将直接影响到ELSD检测的基线水平、基线漂移程度及噪音大小。一般来说,缓冲盐挥发性差、纯度低或浓度高,均会提高基线水平,增大基线漂移程度,从而降低信噪比。因而,用作缓冲盐的盐既要容易挥发(一般是热分解挥发),又要具有较高的纯度。通常使用的缓冲盐由醋酸、甲酸、三氟醋酸、硝酸铵、磷酸氢二铵等组成。

流动相流速:在一定范围内,流动相的流速越低,流动相完全挥发所需的载气流速越低,形成的溶质颗粒越大,对激光散射能力越强,相应的信号越强。

4、载气流速:载气流速是影响HPLC-ELSD检测性能的一个很重要的因素。一般来说,载气流速越小,形成的溶质颗粒越大,散射光的强度越大,但当载气流速太小时,流动相挥发不完全,增加背景噪音,降低信噪比。最优载气流速应是在可接受噪音的基础上,产生最大检测响应值时的最低流速。

三、ELSD与其它检测器的比较

1、紫外检测器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。这一特性一定程度上限制了其能检测的物质范围和一些良好溶剂的使用:不能检测无紫外吸收及紫外吸收系数很小的化合物;检测紫外末端吸收的化合物灵敏度较差,并且易受各种干扰;梯度洗脱时经常发生各种原因的基线漂移。因此,不少种类的药物就无法或很难直接采用HPLC-UV法分析。采用衍生化技术,较好地解决了部分分析难题,但该类方法操作很繁琐、费时,而且还会因为反应的复杂性及衍生化产物的稳定性影响测定结果的准确性。

2、示差折光检测器是一种通用的检测器,它是基于色谱柱流出物光折射率的变化来连续测定样品的浓度。但它不容易平衡,对工作环境要求很苛刻,极易受温度、压力的变化影响,不适于在梯度洗脱中应用,检测灵敏度也不够高。

3、蒸发光散射检测器ELSD的出现,一定程度上弥补了HPLC传统检测器的不足,扩大了HPLC的应用范围。优点如下:

(1)ELSD最大的优越性在于能检测不含发色团的化合物,不同于紫外和荧光检测器,ELSD的响应不依赖于样品的光学特性,只要样品的挥发性低于流动相即可被检测,对于无紫外或紫外末端吸收的大分子有机化合物的检测,显示出极大的优越性,还适用于流动相有紫外吸收干扰或梯度洗脱时基线漂移影响的情况,目前ELSD广泛应用于HPLC。

(2)响应因子的一致性:在相同的色谱条件下,物理性质相似的物质在ELSD中形成的颗粒大小、形状相近,对激光散射能力相同,因而显示一致的响应。这一特征较经典的紫外检测有较大的优势,更能真实地反映样品的组成情况。能在无标准品和化合物结构参数的情况下检测未知化合物。

(3)ELSD的检测是流动相被蒸发之后进行的,消除了溶剂的干扰和因温度变化引起的基线漂移。

(4)ELSD还可与梯度洗脱相容,应用范围较一些传统的检测方法要广。

(5)由于ELSD与MS有相似的色谱条件要求,流动相均在样品检测前挥去。故在ELSD上开发的实验方法可移植到质谱上无需修改,ELSD可作为低成本的MS检测方法的开发工具。

(6)灵敏度高于示差折光检测器、紫外末端吸收检测法。