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检测器流通池对色谱分析的影响

一片枫叶

2015/09/02

液相色谱（LC）

无论何种检测器，流通池的设计结构和部件都非常重要，其体积和构型直接影响检测器的灵敏度。正确认识流动池的结构原理使用选择，对于色谱检测有着重要的意义。这里分享一下常用检测器流动池的构造以及不同体积的流通池对于色谱检测造成的影响，希望对色谱分析有所帮助。
不同流通池的结构

1：流通池的体积对检测限和分辨率的影响
使用较大的流通池可获得最佳的检测限。使用较小的流通池可以获得最佳的峰分辨率。

较大的流通池，光通量和光程相比较大一些，样品通过流通池时，光敏元件上就会得到比较大的光强，并且由于光程较大，所以灵敏度就会比较高，灵敏度的增大更有利于得到较好的检测限。

较小的流通池虽然光通量较弱，但由于池径较小，光程较短，因此样品在流通池内的扩散较小，使峰的分辨率得到提高。
为了提高灵敏度，减小池内色谱峰扩展，要求流通池长而内径小，池体积愈小愈好。增加池的光程会使检测灵敏度增大，但光程的提高有一定的限制。为了降低池体积引起的峰扩展，当光程增加时，样品池的内径必须减少，但结果导致光敏元件上光照减少，使信噪比降低。所以两种效果是矛盾的。除非在光敏元件上有很低的内在噪音水平，否则提高灵敏度的程度有一定局限。
因此，流通池的池体积是影响检测器灵敏度和分辨率的主要因素，欲得到满意的灵敏度和分辨率应根据色谱柱的柱径选择合适的池体积。
2：流通池体积对线性范围的影响
根据比耳定律，吸光物质的吸光度与流通池的光程长度和浓度成正比。
当光程一定时，在检测波长下，给定的吸光物质的吸光度只与其摩尔浓度成正比，因此可以通过测定待测组分的在检测波长下的噪声，根据2倍噪声求出最小检测浓度，进而求出最小检测量。最小检测浓度是考验仪器的灵敏度的参数。最小检测浓度数值大，仪器的灵敏度就小，不能反应真正的噪音和漂移水平。

根据上述公式也可以看出，检测器流通池的光程越大，检测限越小。定量分析的准确度很大程度上取决于浓度检测线性范围。在该线性范围内具有良好的线性，其上限受色谱柱容量的限制，若使用大容量的色谱柱，线性范围会更大。

当流通池的体积一定时，灵敏度随1/d的增加而增高，在考虑流动相干扰并保证光通量的前提下，应尽可能选择长光程流通池，检测压力及温度也影响系统分辨率，在较高压力及温度下色谱分离较好。
3：流通池光程长度和池内径对灵敏度和信噪比的影响
池体积确定后，还必须选择适当的光程长度L和池内径d，根据朗伯-比耳定律

根据朗伯-比耳定律ξ，m为吸光系数和样品质量，据上式可知，吸光物质的质量m一定时，吸光度A与池径的平方成反比。样品质量及池体积一定时，吸光度A与光程l成正比。故选择高1/d比值的流通池有利于增加吸光度，提高检测的灵敏度。但1/d也不宜过大，因为：1：1/d过大，光损失增加，光通量减小。2：光程L愈大，流动相的干扰吸收愈大。
流通池光程越长，生成的信号越高。尽管通常增加光程会使噪声提高，但噪音提高幅度很小，信噪比还是会增大。

4：池体积对灵敏度的影响
流通池体积大小也是色谱检测的关键，当最窄半峰宽色谱峰体积的1/3等于流通池体积时，方能得到最佳灵敏度，最窄半峰宽色谱峰的体积与柱径柱长柱效及色谱分离条件有关，其中柱径是决定最窄半峰宽色谱峰体积的主要因素，当其它条件不变时，柱径越大，最窄半峰宽色谱峰的体积也愈大，因此，要得到满意的色谱峰效果，必须选择合适的柱径和池体积。若池体积太大，不仅会降低灵敏度，而且还会影响系统分辨率。
5：峰宽（响应时间）的设置对信噪比的影响
响应时间增加一倍，采集频率降低一倍，而峰宽增加一倍，因此峰宽的设置，也就影响到响应时间的变化，峰宽参数设置太大，采集频率太低，会使峰失真，影响信噪比和分离度。检测器响应时间不影响色谱峰面积和峰形对称度，但增加检测器响应时间，可以明显减小检测器短期噪声，导致色谱峰峰高降低、峰形变宽（尤其对弱保留组分的尖锐色谱峰作用显著），信噪比增大，也使线性范围扩大。
随着检测器响应时间设置的增大，检测器短期基线噪声明显减小，峰高略有下降，因此信噪比增大，检测限降低，而线性范围的上限变化不大。因此，适当增大检测器响应时间不仅可以得到低的检测限，也可使线性范围变宽。但是，随着检测器响应时间的增加，同时也会带来其他的问题，随着滤波常数的增加，峰高有减小趋势。在同一组实验中，滤波常数对保留时间小的组分的影响较大，组份出峰越晚，所受影响越小，对于有较大保留的组分几乎无影响。由于出峰早的组分，所得到的色谱峰峰宽较窄，峰形尖锐，也即其中所包含的信号频率较高，通过调整适当响应时间可以将其中的一部分高频信号滤掉，而使其原有的信号值改变。强保留组分出峰较晚，所得到的色谱峰展宽严重，其中所包含的信号频率相对较低，通过调节响应时间来滤除高频信号将不很明显。理想的响应时间取决于色谱峰宽。
理想的响应时间取决于色谱峰宽，将峰宽设置为尽可能接近于色谱图中目标窄峰的宽度，流通池的体积应接近于最窄峰体积的1/3（最窄峰半峰高处峰宽乘于流速1/3），增加光程会使流通池的体积增加，峰宽也会增加，但不影响梯度中的分离度。

6：选择样品波长：应选择大于流动相截止波长，如果要获得最低的可能检测限，应选择分析物最强吸收处的波长，如果使用高浓度进行分析，则应选择中等吸收的波长，并且最好选择光谱平坦的区域以获得较好的线性。

精
该帖子已被管理者-又又1990设置为精华，下面是奖励记录：加50积分,加5声望

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又又1990

第1楼2015/09/02

知识普及帖

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zyl3367898

第2楼2015/09/02

应助达人

流通池的详细说明，有无实际例子。

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一片枫叶

第3楼2015/09/02

应助达人

还没有，抽时间可以试一下，并验证其正确性。
zyl3367898(zyl3367898) 发表:流通池的详细说明，有无实际例子。

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一片枫叶

第4楼2015/09/02

应助达人

感谢您的关注和支持！
又又1990(v2984502) 发表:知识普及帖

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hyf020115212

第5楼2015/09/03

感谢楼主的分享

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吕梁山

第6楼2015/09/07

文章有质有量，不错啊

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老多_小多

第7楼2015/09/07

理论与实际相结合，不错

0

一片枫叶

第8楼2015/09/07

应助达人

感谢老师关注！色谱柱径的大小，检测器流通池池径的大小，响应时间大小的设置对峰宽都有影响，它们之间似乎有着一致性和协调性。
老多_小多(emoc98311) 发表:理论与实际相结合，不错

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一片枫叶

第9楼2015/09/07

应助达人

感谢老师关注！请问：对于给定的检测器，都有一个一定波长下的检测限的指标参数，检测限越低的检测器是否检测性能越好，灵敏度越高呢？
吕梁山(shih20j07) 发表:文章有质有量，不错啊

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一片枫叶

第10楼2015/09/07

应助达人

谢谢您的支持，请多指教！
hyf020115212(hyf020115212) 发表:感谢楼主的分享

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