一般由五個(gè)部分組成:
高壓輸液系統(tǒng) —— 進(jìn)樣系統(tǒng) —— 分離系統(tǒng)—— 檢測(cè)系統(tǒng) —— 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
一. 高壓輸液系統(tǒng)
貯液裝置、高壓輸液泵、過濾器、脫氣裝置等
1. 貯液器:貯液器用于存放溶劑。溶劑必須很純,貯液器材料要耐腐蝕,對(duì)溶劑呈惰性。貯液器應(yīng)配有溶劑過濾器,以防止流動(dòng)相中的顆粒進(jìn)入泵內(nèi)。溶劑過濾器一般用耐腐蝕的鎳合金制成,空隙大小一般為2mm。
2. 脫氣裝置:脫氣的目的是為了防止流動(dòng)相從高壓柱內(nèi)流出時(shí),釋放出氣泡進(jìn)入檢測(cè)器而使噪聲劇增,甚至不能正常檢測(cè)。
3. 高壓輸液泵 高壓輸液泵是高效液相色譜儀的重要部件,是驅(qū)動(dòng)溶劑和樣品通過色譜柱和檢測(cè)系統(tǒng)的高壓源,其性能好壞直接影響分析結(jié)果的可靠性。
對(duì)高壓泵的基本要求是:
①流量穩(wěn)定;②輸出壓力高,最高輸出壓力為50Mpa;③流量范圍寬,可在0.01~10ml/min范圍任選。④耐酸、堿、緩沖液腐蝕。⑤壓力波動(dòng)小。
2. 梯度洗脫裝置 梯度洗脫是利用兩種或兩種以上的溶劑,按照一定時(shí)間程序連續(xù)或階段地改變配比濃度,以達(dá)到改變流動(dòng)相極性、離子強(qiáng)度或pH值,從而提高洗脫能力,改善分離的一種有效方法。當(dāng)一個(gè)樣品混合物的容量因子是范圍很寬,用等度洗脫時(shí)間太長,且后出的峰形扁平不便檢測(cè)時(shí),用梯度洗脫可以改善峰形、并縮短分離時(shí)間。HPLC的梯度洗脫與GC的程序升溫相似,可以縮短分析時(shí)間,提高分離效果。使所有的峰都處于最佳分離狀態(tài),而且峰形尖而窄。
二. 進(jìn)樣器
進(jìn)樣器一般要求密封性好,死體積小,重復(fù)性好,保證中心進(jìn)樣,進(jìn)樣時(shí)對(duì)色譜系統(tǒng)的壓力和流量波動(dòng)小,并便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
高壓進(jìn)樣閥是目前廣泛采用的一種方式。閥的種類很多,有六通閥、四通閥,雙路閥等。以六通進(jìn)樣閥最為常用。
三.分離系統(tǒng)
色譜分離系統(tǒng)包括色譜柱、固定相和流動(dòng)相。色譜柱是其核心部分,柱應(yīng)具備耐高壓、耐腐蝕、抗氧化、密封不漏液和柱內(nèi)死體積小、柱效高、柱容量大、分析速度快、柱壽命長的要求。通常采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管制成。
色譜柱按內(nèi)徑不同可分為常規(guī)柱、快速柱和微量柱三類。
常規(guī)分析柱柱長一般為10~25cm,內(nèi)徑4 ~ 5mm,固定相顆粒直徑為 5 ~ 10 mm。為了保護(hù)分析柱不受污染,一般在分析柱前加一短柱,約數(shù)厘米長,稱為保護(hù)柱。
(微量分析柱內(nèi)徑小于l mm,凝膠色譜往內(nèi)徑3~12 mm,制備往內(nèi)徑較大,可達(dá)25 mm以上。)
四. 檢測(cè)系統(tǒng)
檢測(cè)器的作用是將柱流出物中樣品組成和含量的變化轉(zhuǎn)化為可供檢測(cè)的信號(hào),常用檢測(cè)器有紫外吸收、熒光、示差折光、化學(xué)發(fā)光等。
1. 紫外可見吸收檢測(cè)器(ultraviolet-visible detector,UVD)
紫外可見吸收檢測(cè)器(UVD)是HPLC中應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)器之一,幾乎所有的液相色譜儀都配有這種檢測(cè)器。其特點(diǎn)是靈敏度較高,線性范圍寬,噪聲低,適用于梯度洗脫,對(duì)強(qiáng)吸收物質(zhì)檢測(cè)限可達(dá)1ng,檢測(cè)后不破壞樣品,可用于制備,并能與任何檢測(cè)器串聯(lián)使用。紫外可見檢測(cè)器的工作原理與結(jié)構(gòu)同一般分光光度計(jì)相似,實(shí)際上就是裝有流動(dòng)地的紫外可見光度計(jì)。
(1)紫外吸收檢測(cè)器:
紫外吸收檢測(cè)器常用氘燈作光源,氘燈則發(fā)射出紫外-可見區(qū)范圍的連續(xù)波長,并安裝一個(gè)光柵型單色器,其波長選擇范圍寬(190nm~800nm)。它有兩個(gè)流通池,一個(gè)作參比,一個(gè)作測(cè)量用,光源發(fā)出的紫外光照射到流通池上,若兩流通池都通過純的均勻溶劑,則它們?cè)谧贤獠ㄩL下幾乎無吸收,光電管上接受到的輻射強(qiáng)度相等,無信號(hào)輸出。當(dāng)組分進(jìn)入測(cè)量池時(shí),吸收一定的紫外光,使兩光電管接受到的輻射強(qiáng)度不等,這時(shí)有信號(hào)輸出,輸出信號(hào)大小與組分濃度有關(guān)。
局限:流動(dòng)相的選擇受到一定限制,即具有一定紫外吸收的溶劑不能做 流動(dòng)相,每種溶劑都有截止波長,當(dāng)小于該截止波長的紫外光通過溶劑時(shí),溶劑的透光率降至10%以下,因此,紫外吸收檢測(cè)器的工作波長不能小于溶劑的截止波長
(2)光電二極管陣列檢測(cè)器(photodiode array detector, PDAD):
也稱快速掃描紫外可見分光檢測(cè)器,是一種新型的光吸收式檢測(cè)器。它采用光電二極管陣列作為檢測(cè)元件,構(gòu)成多通道并行工作,同時(shí)檢測(cè)由光柵分光,再入射到陣列式接收器上的全部波長的光信號(hào),然后對(duì)二極管陣列快速掃描采集數(shù)據(jù),得到吸收值(A)是保留時(shí)間(tR)和波長(l)函數(shù)的三維色譜光譜圖。由此可及時(shí)觀察與每一組分的色譜圖相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù),從而迅速?zèng)Q定具有最佳選擇性和靈敏度的波長。
下圖是單光束二極管陣列檢測(cè)器的光路圖。光源發(fā)出的光先通過檢測(cè)池,透射光由全息光柵色散成多色光,射到陣列元件上,使所有波長的光在接收器上同時(shí)被檢測(cè)。陣列式接收器上的光信號(hào)用電子學(xué)的方法快速掃描提取出來,每幅圖象僅需要10ms,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過色譜流出峰的速度,因此可隨峰掃描。
圖1 二極管陣列檢測(cè)器光路圖
2.熒光檢測(cè)器(fluorescence detector, FD)
熒光檢測(cè)器是一種高靈敏度、有選擇性的檢測(cè)器,可檢測(cè)能產(chǎn)生熒光的化合物。某些不發(fā)熒光的物質(zhì)可通過化學(xué)衍生化生成熒光衍生物,再進(jìn)行熒光檢測(cè)。其最小檢測(cè)濃度可達(dá)0.1ng/ml,適用于痕量分析;一般情況下熒光檢測(cè)器的靈敏度比紫外檢測(cè)器約高2個(gè)數(shù)量級(jí),但其線性范圍不如紫外檢測(cè)器寬。
近年來,采用激光作為熒光檢測(cè)器的光源而產(chǎn)生的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器極大地增強(qiáng)了熒光檢測(cè)的信噪比,因而具有很高的靈敏度,在痕量和超痕量分析中得到廣泛應(yīng)用。
3. 示差折光檢測(cè)器(differential refractive Index detector, RID)
示差折光檢測(cè)器是一種濃度型通用檢測(cè)器,對(duì)所有溶質(zhì)都有響應(yīng),某些不能用選擇性檢測(cè)器檢測(cè)的組分,如高分子化合物、糖類、脂肪烷烴等,可用示差檢測(cè)器檢測(cè)。示差檢測(cè)器是基于連續(xù)測(cè)定樣品流路和參比流路之間折射率的變化來測(cè)定樣品含量的。光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),由于兩種物質(zhì)的折射率不同就會(huì)產(chǎn)生折射。只要樣品組分與流動(dòng)相的折光指數(shù)不同,就可被檢測(cè),二者相差愈大,靈敏度愈高,在一定濃度范圍內(nèi)檢測(cè)器的輸出與溶質(zhì)濃度成正比。
4. 電化學(xué)檢測(cè)器 (elec)chemical detector, ED)
電化學(xué)檢測(cè)器主要有安培、極譜、庫侖、電位、電導(dǎo)等檢測(cè)器,屬選擇性檢測(cè)器,可檢測(cè)具有電活性的化合物。目前它已在各種無機(jī)和有機(jī)陰陽離子、生物組織和體液的代謝物、食品添加劑、環(huán)境污染物、生化制品、農(nóng)藥及醫(yī)藥等的測(cè)定中獲
得了廣泛的應(yīng)用。其中,電導(dǎo)檢測(cè)器在離子色譜中應(yīng)用最多。
電化學(xué)檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是:
①靈敏度高,最小檢測(cè)量~般為ng級(jí),有目可達(dá)pg級(jí);
②選擇性好,可測(cè)定大量非電活性物質(zhì)中極痕量的電活性物質(zhì);
③線性范圍寬,一般為4~5個(gè)數(shù)量級(jí);
④設(shè)備簡單,成本較低;⑤易于自動(dòng)操作。
5. 化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器 (c。iluminescence detector, CD)
化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器是近年來發(fā)展起來的一種快速、靈敏的新型檢測(cè)器,因其設(shè)備簡單、價(jià)廉、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。其原理是基于某些物質(zhì)在常溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),生成處于激發(fā)態(tài)勢(shì)反應(yīng)中間體或反應(yīng)產(chǎn)物,當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí),就發(fā)射出光子。由于物質(zhì)激發(fā)態(tài)的能量是來自化學(xué)反應(yīng),故叫作化學(xué)發(fā)光。當(dāng)分離組分從色譜柱中洗脫出來后,立即與適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)發(fā)光試劑混合,引起化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生輻射,其光強(qiáng)度與該物質(zhì)的濃度成正比。
這種檢測(cè)器不需要光源,也不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),只要有恒流泵,將化學(xué)發(fā)光試劑以一定的流速泵入混合器中,使之與柱流出物迅速而又均勻地混合產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光,通過光電倍增管將光信號(hào)變成電信號(hào),就可進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)器的最小檢出量可達(dá)10-12g。
五. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
早期的 HPLC 只配有記錄儀記錄色譜峰,用人工計(jì)算 A或 H。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,簡單的積分儀,可自動(dòng)打印出 H、A和 tR,作一些簡單的計(jì)算,但不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在的色譜工作站功能增多,一般包括:色譜參數(shù)的選擇和設(shè)定:自動(dòng)化操作儀器;色譜數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ),并作“實(shí)時(shí)”處理;對(duì)采集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理;自動(dòng)打印,給出一套完整的色譜分析數(shù)據(jù)和圖譜。同時(shí)也可把一些常用色譜參數(shù)、
操作程序,及各種定量計(jì)算方法存入存儲(chǔ)器中,需用時(shí)調(diào)出直接使用。