紫外二极管阵列检测器

二极管阵列检测器与峰纯度分析1引言 在药物色谱分析方法开发过程初步完成后，需要对分析方法进行验证，验证的内容包括定量限，精密度和专属性等内容…一些人认为分析方法的专属性是首选必须明确的验证项目，如果分析方法专属性不够，最终会影响准确度等验证内容，得出错误的结论。除了传统的验证专属性的方法外，峰纯度（Peak Purity）检查越来越多的用于评价方法的专属性，可以提供峰纯度的检测器有多通道紫外可见光检测器，二极管阵列检测器（DAD）和质谱(MS)。目前一般药物实验室都配备有二级管阵列检测器，在多种资料和国内药物分析培训中，建议在使用二极管阵列检测器做峰纯度分析时候，主峰的纯度因子应大于980。实际上，该建议的纯度因子及其相关参数表述是安捷伦（Agilent）色谱工作站光谱部分采用的峰纯度检查表现形式，别的色谱工作站会采取不同的表现形式，如waters的化学工作站采取计算峰纯度角与阈值角来比较峰纯度的。下面我们以安捷伦的chemsation中光谱选项涉及到的相关参数和处理过程为例讨论二极管阵列检测器与峰纯度分析过程。2评估峰纯度的原理 不同的化合物具有不同的形状的光谱（这里讨论的是紫外-可见光光谱图），在光谱上不同波长比值是一定的，如果色谱峰是均匀的同一种物质，那么在色谱峰流出的各个时间点，不同波长的比值是一定的。图1显示的是同时检测两个波长（信号A和信号B）的色谱图，下图显示的是两个波长（A/B）的比值图。纯的色谱图比值是恒定的，显示为一条直线，不纯的比值图是有波动的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/10/201210150742_396570_2265735_3.jpg图1 如果用双波长检测器，同时检测两个波长并绘制比值图就可以评价峰纯度了，问题是选择那两个波长呢？如果选择的其中一个波长几乎没有吸收呢？只选择两个波长比值来评价整个峰纯度足够吗？有没有更加优化的办法呢？二极管阵列检测器可以解决上述问题。二极管阵列检测器可以实时提取色谱流出物的光谱，并采用合适的算法比较色谱峰每个时间点的光谱图，这远比比较光谱图上两个波长点更加准确和可行。下面我们讨论二极管阵列检测器考察峰纯度的过称（以Agilent为例）。3二极管阵列检测器和分析峰纯度的方法 二极管阵列检测器与普通的紫外-可见光检测器的最大构造不同是不对穿过检测池的进行分光。二极管阵列检测器在检测池的后方分光，全波段的光到达二极管阵列并产生信号。二极管阵列检测器可以实时获得检测池物质的紫外-可见光吸收光谱图，这是普通紫外-可见光检测器无法完成的。基于二极管阵列检测器以上特性，安捷伦的chemstation 采用两种方式显示峰纯度：（1）光谱归一化法；（2）光谱相似曲线。 光谱归一化法比较简单，选取色谱图上的3-5个点（这些点一般是峰开始，峰上升，峰顶点，峰下降，峰结束等色谱峰对称的几个点，因为二极管阵列是实时获取光谱图，当然你可以在色谱上选择更多的点），提取这些点的光谱图，把这些点的光谱图叠放，吸收值归一化，看这些光谱图是否重合，从重合的程度来判断峰的纯度。图2显示的是光谱归一化法评价色谱峰纯度，保留时间7.8min的色谱峰光谱图不能完全重合，显然该色谱峰是不纯的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/10/201210150748_396571_2265735_3.jpg图2 光谱归一化法直观，与其相比光谱相似曲线从计算相似因子入手，绘制相似曲线，评价峰纯度过程更加精细化，相似因

二极管阵列检测器参数解读二极管阵列检测器 即光电二级阵列管检测器又称光电二极管列阵检测器或光电二极管矩阵检测器，表示为PDA（photo-diode array）、PDAD（photo-diode array detector）或（Diode array detector，DAD）是20世纪80年代出现的一种光学多通道检测器。在晶体硅上紧密排列一系列光电二极管，每一个二极管相当于一个单色器的出口狭缝，二极管越多分辨率越高，一般是一个二极管对应接受光谱上一个纳米谱带宽的单色光。此外，还有的商家称之为多通道快速紫外-可见光检测器（multichannel rapid scanning UV-VIS detector），三维检测器（three dimensional detector）等。光电二极管阵列检测器目前已在高效液相色谱分析中大量使用，一般认为是液相色谱最有发展、最好的检测器。工作原理结构图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303051617_428518_1608710_3.jpg◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆列举部分仪器的个别参数，供参考：波长范围：190 nm ~ 950 nm； 光源：氘灯和钨灯； 二极管数量：1024个或512个光电二极管阵列； 波长准确度：± 1nm (D2峰)；光谱分辨率：1.2nm (固定)噪音：10 X 10-6AU ，254nm漂移：1X10-3 AU/hr ，254nm狭缝带宽：1-16 nm 可调； 采集速率：80HZ； 流通池：标准：体积15.5μL，光程10mm，压力1000psi；半微量：体积6μL，光程5mm，压力1000psi；微量：体积2μL，光程2mm，压力1000psi．〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓分割线〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓请您来解析：1、你觉得哪些参数是这个仪器的心脏？2、光源有些厂家的检测器只有氘灯，而有些是两个灯，为什么？3、二极管数量会影响仪器性能么？4、采集速率、狭缝带宽、波长准确度这几个参数是否能显示仪器竞争优势？5、你的流通池都是什么规格的？6、仪器检定的时候都测哪几个参数？如何测？7、你对厂家的检测器噪声和漂移两个参数是如何理解和认识的？8、你的色谱工作站对检测器的控制和操作是否快捷方便？有哪些优势和缺点？比如峰纯度测试、匹配、数据的提取等等欢迎大家参与讨论，说说自己的认识或者提出自己的疑问！！！

每周一贴谈设计——光电二极管阵列检测器二极管阵列检测器有多种名称，可表示为PDA（photo-diode array）、PDAD（photo-diode array detector）或（Diode array detector，DAD），是液相色谱最有发展、最好的检测器。其主要工作原理如下：复色光通过样品池被组分选择性吸收后再进入单色器，照射在二极管阵列装置上，使每个纳米波长的光强度转变为相应的电信号强度，即获得组分的吸收光谱，从而获得特定组分的结构信息，有助于未知组分或复杂组分的结构确定。至于每个厂家如何实现，接下来进入主题。首先讲Waters。Waters推出的光电二极管检测器光路如下图所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305142225_440058_2352217_3.jpg氘灯产生的光首先被M1向流通池反射聚焦（M1为一个椭圆形镜面）。在M1和流通池之间有一个分光镜（Beam Splitter）将一部分光反射到参比二极管上，另一部分光路不变。经过流通池后再经M2反射聚焦，经过狭缝和光闸，到达光栅，经全息光栅衍射后被光电二极管阵列（512根，190nm-800nm波长范围）检测。接下来是AGILENT G1315的光路：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305142225_440059_2352217_3.png首先钨灯产生的光经耦合透镜聚焦，经过氘灯上一个预留的孔（故此氘灯有别于G1314上使用的）与氘灯的光轴重合。重合后的光经过一片透镜和一组消色差透镜后，再经过一片透镜，流通池，光谱透镜，和狭缝到达光栅，经全息光栅衍射后由光电二极管阵列（1024根，190nm-950nm波长范围）检测。看完这两种设计以后，我能感受到的第一个感觉是AGILENT用了好多的透镜啊！我们可以来看看各个透镜的用处。首先耦合透镜，这是一个聚焦的透镜，作用是将可见光聚焦到氘灯的光轴上。然后是一组消色差透镜。消色差透镜的作用其实是用于修正不同波长的光经透镜聚焦后导致的色差。光谱透镜就是为了将经流通池的光聚焦以增强光能量。还有一些平面透镜，这些大多仅仅是用于隔开各个腔室的。而Waters设计中只有两枚反射镜（球面、聚焦）和一枚分光镜。第二点是参比。可以看到Waters的设计中参比是有一个独立的参比二极管进行能量采集并反馈调节氘灯电压以控制灯状态的。至于数据中的参比，Waters的解释是“参比光谱是在打开光闸的情况下，在曝光时间指定的间隔期间内测量灯强度和流动相吸光度”，“为得到最佳结果，参比光谱应代表初始流动相”。AGILENT光路中并没有什么独立的参比二极管，而其数据中的参比则来自于参比波长带宽内的平均吸收。第三点是可见光区。其实氘灯本身在可见光区就有能量，只是比较低。至于能否使用，个人认为只要在应用中灵敏度、噪音、漂移等达到要求即可。同时Waters放弃钨灯也让其可以使用这种不同于AGILENT的光路设计。第四点是二极管数量。这么说吧，512根二极管，平均1.2nm每根的分辨率是足够的用的。而1024根二极管，我只能说AGILENT相应配套硬件配置不够，没有发挥其优势。最简单的例子是AGILENT在任意时间提取的光谱图是非常有问题的（不详细分析了，也可能部分与其数据算法有关）。第五点是波长准确性。由于氘灯的发射光谱有特征谱线（656.1nm和486.0nm，此两处较尖锐），故广泛用于紫外检测器中，以便于波长校准。之前有版友讨论说为什么氙气灯不用于紫外检测器，我想，主要就是这个原因吧。其实所谓的校准，真正目的是确定某根二极管对应的波长。然后计算第x根二极管采集的是哪些波长吸光度的平均值。AGILENT中提供了一个验证方法，即氧化钬测试，以验证计算结果与真实结果是否相符。Waters的验证方法则是将本次校准值与上次相比较，并没有额外引入其他的标准谱线。[/si