CAC LOAI DETECTOR SU DUNG TRONG SAC KY KHI SAC KY LONG

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

TÌM HIỂU CÁC LOẠI DETECTOR SỬ DỤNG TRONG SẮC KÝ KHÍ & SẮC KÝ LỎNG

Comments

Presentation Transcript

slide 1:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÁC LOẠI DETECTOR SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÁC LOẠI DETECTOR SỬ DỤNG TRONG SẮC KÝ KHÍ GVGD: TRẦN NGUYỄN AN SA SVTH: NGUYỄN LINH TÂM 10043861 NGUYỄN TẤN ĐẠT 10226241

slide 2:

MỤC LỤC I. SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI DETECTOR. II. CÁC LOẠI DETECTOR THÔNG DỤNG HIỆN NAY NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHÚNG.

slide 3:

I. SƠ LƯỢC VỀ DETECTOR DETECTOR: là một trong những bộ phận quan trọng sử dụng trong máy phân tích sắc ký có nhiệm vụ chuyển hóa mộtđại lượng khôngđiện thànhđại lượngđiện và có chức năng phát hiện đođộ lớn của các cấu tử khi ra khỏi cột sắc ký. Nguyên tắc hoạtđộng của các detector: là dựa vào tính chất vật lí của các cấu tử như: tính chất hấp thụ và phát xạ ánh sáng tính phân cực tính khúc xạ tính dẫnđiện dẫn nhiệt khối lượng riêng…

slide 4:

I. SƠ LƯỢC VỀ DECTECTOR Có thể phân loại các detector thành 2 nhóm chính như sau: Detector vạn năng: đápứng với tất cả các chất tan Detector chọn lọc: đápứng vớiđăc tính riêng nàođó của chất tan Hiện nay đã có nhiều detector được nghiên cứu và chế nhưng chỉ có 4 Hiện nay đã có nhiều detector được nghiên cứu và chế nhưng chỉ có 4 loạiđược sử dụng phổ biến: Dẫn nhiệt TCD Thermal Conductivity Detector Ion hóa ngọn lửa FID Flame Ionisation Detector Nito phosphor NPD Nitrogen-phosphorus Detector Cộng kếtđiện tử ECD Electron Capture Detector

slide 5:

II. CÁC LOẠI DETECTOR THÔNG DỤNG HIỆN NAY NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHÚNG. 1. Detector dẫn nhiệt TCD Thermal Conductivity Detector 2. Detector Ion hóa ngọn lửa FID Flame Ionisation Detector 3. Detector Nito phosphor NPD Nitrogen-phosphorus Detector 4. Detector Cộng kết điện tử ECD Electron Capture Detector

slide 6:

1. Detector dẫn nhiệt TCD Thermal Conductivity Detector Detector TCD có thể thiết kế theo một số kiểu khác nhau. Trongđó có ba kiểu thường gặp là: tế bào dòng chảy tế bào bán khuếch tán và tế bào khuếch tán. A-kiểu tế bào dòng chảy.B-kiểu tế bào bán khuếch tán.C-kiểu tế bào khuếch tán

slide 7:

1. Detector dẫn nhiệt TCD Thermal Conductivity Detector Detector có 2 tế bào giống nhau trong mỗi tê bào có sợi platin điện trở của chúng phụ thuộc vào nhiệtđộ vì vậy cũng phụ thuộc vào tốcđộ tỏa nhiệt. Tốcđộ này liên quanđếnđộ dẫn nhiệt của khí bao quanh sợi platin Nguyên lý hoạt động: Dựa trên nguyên tắc cầu Wheatstone Khi khí mangđi qua cả 2 tế bào điện trở của 2 sợi là như nhau cầu Khi khí mangđi qua cả 2 tế bào điện trở của 2 sợi là như nhau cầu cân bằng cho ta đường nềnổnđịnh Khi khí mang qua một tế bào còn khí rửa giảiđi qua tế bào thứ 2 có chất phân tích đi qua tế bào thứ 2. Ở đây có mặt chất phân tích nên điện trở thayđổi làm cầu lệch vi trí cân bằng. Dựa trên sự thay đổi điện trở của cầu gây sự mất cân bằng trong mạch tạo một tín hiệu dưới dạng mũi sắc ký. Khi mẫu ra khỏi cột tín hiệu biến mất.

slide 8:

2. Detector Ion hóa ngọn lửa FID Flame Ionisation Detector Đây là detector sử dụng tín hiệu liên quanđến sự ion hóa các chấtđược rửa giải

slide 9:

2. Detector Ion hóa ngọn lửa FID Flame Ionisation Detector Sơ đồ nguyên lý hoạt động của detector ion hóa ngọn lửa FID Đây là detector vạn năng rất nhạy vàđápứng với tất cả chất hữu cơ có khoảng tuyến tính rộn nhất. Nhượcđiểm là khôngđápứng với chất vô cơ vì chúng không cháyđược

slide 10:

3. Detector Nito phosphor NPD Nitrogen-phosphorus Detector Hydro

slide 11:

3. Detector Nito phosphor NPD Nitrogen-phosphorus Detector Nguyên tắc làm việc: Đây cũng là một detector ion hóa ngọn lửa như FID nhưng chỉ khác ở một điểm : có chuỗi hạt gốm tẩm muối Rb hoặc Cs đốt nóng tới 800 0 C đặt ngay trên ngọn lửa giữa cực góp và đầu đốt. Sự thay đổi này làm tăng đáp ứng của detector với hợp chất có nito lên 50 lần với photpho lên 500 lần Sự tăng bí ẩn như trên tạo raưu thế về độ nhạy vàđộ chọn lọc cho phân tíchđịnh lượng các hợp chất chứa nito và photpho Đây là detector chọn lọc khoảng tuyến tính nằm trung gian giữa TCD và FID

slide 12:

4. Detector Cộng kết điện tử ECD Electron Capture Detector

slide 13:

4. Detector Cộng kết điện tử ECD Electron Capture Detector Nguyên tắc làm việc: gồm 3 quá trình Quá trình ion hóa: một nguồn tia phóng xạđược lắp sẵn trong detector phát ra một chùm tiaβ - với tốcđộ 10 8 -10 9 hạt/s. Các hạtβ - này sẽ ion hóa phân tử khí mang M tạo ra các ion dương của phân tử khí mang vàđiện tử tự do sơ cấp e - . So với cácđiện tử của chùm tia β - cácđiện tử tự do này chậm hơn hẳn. Chúngđược gia tốc nhờ một điện trường vàđược chuyển dịch về phía anôt. Tạiđây chúng bị lấymấtđiện tích và qua đó cho dòngđiện nền của detector.

slide 14:

4. Detector Cộng kết điện tử ECD Electron Capture Detector Quá trinh công kết điện tử các nguyên tử hoặc là phân tử của các chất EC sau khi rời bỏ cột tách được đưa thẳng vào buồng ion cùng với khí mang. Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị các phân tử đó bắt giữ và do vậy tạo ra các ion âm. Quá trình tái kết hợp: các ion âmđược tạo ra như vậy sẽ kết hợp với các ion dương của phân tử khí mangđể tạo thành các phân tử trung hòa. Như vậy do khả năng cộng kếtđiện tử của chất cần phân tích điện tử bị lấy mất khỏi hệ và dòngđiện nền bị giảmđi so với lúc chỉ có khí mang tinh khiếtđi qua detector. Mứcđộ suy giảm của dòngđiện nền trong thời điểm có chấtđi qua được thể hiện bằng pic sắc ký của chấtđó.

slide 15:

TÓM TẮT Giới hạn phát hiện: 25.10 -6 Khoảng tuyến tính: 1:10 5 Độ nhạy A.s/g: 2000-9000 DETECTOR DẪN NHIỆT TCD Độ nhạy A.s/g: 2000-9000 Đặcđiểm: vạn năng không phá hủy mẫu khoảng tuyến tính hẹp không nhạy với các chất vô cơ.

slide 16:

TÓM TẮT Giới hạn phát hiện: 5.10 -12 Khoảng tuyến tính: 1:10 7 DETECTOR ION HÓA NGỌN LỬA FID Độ nhạy A.s/g: 2.10 -2 đối với cacbon Đặcđiểm: rất nhạy khoảng tuyến tính rộng dùng rộng rãi nhất trong phân tích sắc ký khí

slide 17:

TÓM TẮT Giới hạn phát hiện: 10 -14 N 10 -15 P Khoảng tuyến tính: DETECTOR NITO PHOSPHOR NPD Độ nhạy A.s/g: Đặcđiểm: tương tự FID chọn lọc với N và P khoảng tuyến tính hẹp hơn FID

slide 18:

TÓM TẮT Giới hạn phát hiện: 2.10 -14 Khoảng tuyến tính: 1:10 3 DETECTOR CỘNG KẾT ĐIỆN TỬ ECD Độ nhạy A.s/g: 40 đối với lindan Đặcđiểm: rất nhạy với các chất ái electron dễ bị nhiễm bẩn khoảng tuyến tính hẹp.

slide 19:

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hóa phân tích tập 2 Phân tích dụng cụ tác giả PGS.TS. Trần Tử An Nhà xuất bản y học năm 2007. 2. Bài giảng NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ DETECTOR 2. Bài giảng TRONG SẮC KÝ LỎNG VÀ KHÍ Ths. Lê Nhất Tâm Khoa công nghệ hóa trườngĐHCN TP Hồ Chí Minh 10/2006.

slide 20:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN MÔN PHÂN TÍCH SẮC KÝ Đề Tài: TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC DETECTOR TRONG SẮC KÝ LỎNG GVGD: Th.S Trần Nguyễn An Sa Nhóm SV thực hiện: Đỗ Duy Tân – 10231391 Nguyễn Chí Thanh – 10230641

slide 21:

Detector được trang bị với flow-cell là một bước đột phá lớn trong sự phát triển của sắc ký lỏng hiệnđại. Phát hiện này lần đầu tiên được áp dụng bởi nhóm Tiselius tại Thụy Điển vào năm 1940 bằng cách liên tục đo chỉ số khúc xạ của cột nước thải. Hiện tại Detector LC có phạm vi hoạt động rộng cho phép 1. Giới Thiệu về Detector trong sắc ký lỏng 1.1 Tổng quan Hiện tại Detector LC có phạm vi hoạt động rộng cho phép phân tích và quy mô chuẩn bị chạy trên cùng một công cụ. Chúng có độ nhạy cao thường cho phép phát hiện lượng vết của các chất. Hình 1.1: Arne Wilhelm Kaurin Tiselius 1902-1971 Trong thập kỷ qua có một tiến bộ đáng kể trong sự phát triển của detector trong HPLC trong đó HPLC ghép đầu dò MS được cho là có độ nhạy và độ chọn lọc cao nhất.

slide 22:

Nhiệm vụ của đầu dò detector là nhận biết các thành phần mẫu khi chúng giải hấp ra khỏi cột sắc ký. Đầu dò có khả năng phân tích cả định tính và định lượng. Để đầu dò phù hợp với mục đích sử dụng cần thỏa mãn các yêu cầu về độ nhạy tính chọn lọc độ ổn định dải tuyến tính thể tích đầu dò và thời gian đápứng. Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống LC

slide 23:

Trong sắc ký lỏng người ta thường dùng các quang phổ kế đo quang có độ Tính chất chung của detector :  Tính chọn lọc cao.  Độ nhạy cao.  Trơ với mẫu và điều kiện môi trường ổn định khi phân tích mẫu thể tích nhỏ gọn dễ sử dụng và dễ vận hành… Trong sắc ký lỏng người ta thường dùng các quang phổ kế đo quang có độ nhạy cao nhờ đó có thể nhận dạng các hợp chất đến nồng độ cực nhỏ 10 -10 M trong miền ánh sáng nhìn thấy. Để dò tìm các chất không màu người ta thường dùng các máy đo chiết suất vi sai. Khi phân tích các chất có khả năng oxy hóa – khử người ta dùng các bộ dò tìm điện hóa đo điện thế cực phổ. Người ta cũng dùng các bộ dò tìm huỳnh quangđođộ dẫnđiện.

slide 24:

1.2. Các thông số quan trọng của detector Độ nhạy S 2N Thời gianđápứng response Khoảng tuyến tính Độ chính xácđộ đúng Thời gian đáp ứng: là thời gian cần thiết để cho tín hiệu điện tương ứng với nồngđộ nhấtđịnh trong pha khíđược thiết lập. Khoảng tuyến tính: đây là thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của bất kì một loại detector nào. Nó bao gồm phạm vi kể từ nồng độ lớn cho tới nồng độ nhỏ nhất vẫn còn phân biệt rõ ràng so với can nhiễu củađường nền. Hình 1.2 Khoảng tuyến tính của đồ thị

slide 25:

Khoảng tuyến tính của một detectorđược coi là lớn nếu như: - Can nhiễu đường nền nhỏ và do vậy khả năng phát hiện của detector này lớn. - Các lượng chất nhỏ nhất cũng như các lượng chất lớn nhấtđược phát hiện với khả năngđápứng như nhau. Can nhiễu đường nền N d v 1 .A v 1 /S v1 mV: Đo trên thang ghi A : Hệ số khuyếch đại S : Độ suy giảm hệ số Hình 1.3 so sánh độ nhiễu của dường nền

slide 26:

Detector noise Sensitivity Short Term noise Long Term Nguyên nhân: Detector máy ghi. Khắc phục: sử dụng bộ lọc nhiễu. Nguyên nhân: sự không ổn định detector làm thay đổi môi trường xung quanh. Nguyên nhân: - Mất cân bằng trong detector do nguồn điện cung cấp cho detector dẫn đến đầu ra thay đổi chậm. - Thayđổi nhiệtđộ xung quanh Long Term noise Drift Total noise xung quanh. VD: RID detector độ nhạy phụ thuộc nhiệtđộ và áp suất

slide 27:

1.3. Phân loại Detector - Detectorđiện hóa:electrochemical detector đo dòng cực phổđộ dẫn . - Detector chỉ số khúc xạ chiết suất vi sai reflective indexRI - Detector tán xạ bay hơi evaporative light I. Detector phát hiện sự thayđổi cácđặc tính của dung dịch rửa giải scattering detector ELSD - Detector UV-VISđơn bước sóng . UV detector để phát hiện các chất hấp thụ quang. Đây là lọaiđầu dò thông dụng nhất. - Detector huỳnh quang fluorescence detector để phát hiện các chất hữu cơ chứa huỳnh quang tự nhiên và các dẫn suất có huỳnh quang. Hình 1.4: một số UV Detector

slide 28:

II.Các detector quang phổ - Detector dãy diod quang photodiode array PDA có khả năng quét chồng phổ để định tính các chất theo độ hấp thụ cựcđại của các chất. - Detector khối phổ MS - Detector khối phổ MS • Đầu dò khối phổ bẫy ion Ion Trap IT • Đầu dò khối phổ cộng hưởng cyclotron sử dụng phép biến đổi Fourier Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry FTICR hay FT-MS. • Đầu dò khối phổ thời gian bay Time-of-Flight TOF • Đầu dò khối phổ tứ cực Quadrupole Hình 1.5 Detector bẫy ion

slide 29:

Bảng 1.1: Bảng so sánh độ nhạy của một số detector trong LC

slide 30:

Bảng 1.2 Các thông số cơ bản của một số detector.

slide 31:

2. Nguyên lý hoạt động của một số detector trong sắc ký lỏng 2.1 Detector điện hóa Detector điện hóa thực chất là một máy phân tích điện hóa được dùng như một detector có độ nhạy cao và dựa vào sự thay đổi cường độ dòng điện điện thế hay sự thayđổiđộ dẫnđiện lượng... Nguyên tắc: Tín hiệu đo theo tính chất điện hóa tuân theo mối quan hệ sau: A k.C A : tín hiệuđo K : hằng số thực nghiệm của phépđo mối quan hệ sau: A k.C K : hằng số thực nghiệm của phépđo phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm chọn trước cấu tạo flowcell của detector... I.Cấu tạo detectorđiện hóa Gồm 2 bộ phận: - Buồngđo flowcell vàđiện cực. - Hệ đo để nhận khuếch đại tín hiệu nhận đượcghi nhận cũng như điều khiển quá trìnhđo. Phản điện cực Vòng đệm RE-3V điện cực tham chiếu Điện cực hoạt động

slide 32:

Cấu tạo flowcell Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo chi tiết của flow-cell trong detector điện hóa

slide 33:

II. Hệ điện cực Hệ điện cực của detector điện hóa thường gồm 3 loại điện cực

slide 34:

Một vài loại điện cực thường dùng Hình 2.2 Một số điện cực thường dùng

slide 35:

III.Một số detector điện hóa dùng trong HPLC Detectorđiện hóa có nhiều loại khác nhau. Dựa vào nguyên tắc và cấu tạo người ta phân ra thành các loại sau : - Detector Amor - Detector cực phổ - Detector : + cực phổ dòng một chiều + cực phổ sóng thường + cực phổ sóng vuông + cực phổ xung vi phân + cực phổ hỗn hống... - Detectorđo thế vớiđiện cực chọn lọc ion - Detectorđođộ dẫn - Detectorđođiện dung - Detectorđođiện lượng

slide 36:

IV. Ứng dụng của detector điện hóa Trong kĩ thuật phân tích HPLC thì các detector điện hóa là một công cụ quan trọng để phát hiện và định lượng các chất vô cơ cũng như hữu cơ có tính chất điện hóa học. Dù bằng phương pháp trực tiếp hay gián tiếp. Trong lĩnh vực phân tích hữu cơ hầu hết các ứng dụng của detector điện hóa là để phát hiện các hợp chất có trong các loại mẫu y học sinh học thực phẩm môi trường ECD rất nhạy có Bảng 2.1 Vài ví dụ về detector điện hóa trong phân tích vô cơ ECD rất nhạy có khoảng tuyến tính cao và có khả năng phân tích các mẫu sinh học môi trường như: catecholamines acetylcholine glutamate glycine GABA… . Bảng 2.1 Vài ví dụ về detector điện hóa trong phân tích vô cơ

slide 37:

Bảng 2.2 Các nhóm chất được phát hiện bởi các detector khác nhau

slide 38:

2.2. UV detector UV detector làđầu dò phổ biến rộng rãi nhất trong phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC. Thiết bị này là đơn giản và dễ dàng phân tích được nhiều chất phân tích phù hợp cho HPLC hấp thụ tia UV. - Khoảng tuyến tính rộng. - Thể tích chết tương đối nhỏ nên UV detector kết hợp hiệu I. Giới thiệu - Thể tích chết tương đối nhỏ nên UV detector kết hợp hiệu quả với HPLC. Nếu cần thiết phạm vi bước sóng có thể dễ dàng mở rộng sang vùng ánh sáng nhìn thấy VIS để phát hiện các chất phân tích có màu. Đây là lý do tại sao nó là rấtphổ biến và được sử dụng từ lâu kể từ những ngày khi các nhà hóa học xây dựng nên phương pháp phân tích sắc ký lỏng nóđược dùng phổ biến từ năm 1958.

slide 39:

Mối liên hệ giữa cường độ ánh sáng UV truyền qua cell đo và nồngđộ chất tan I o : cường độ ánh sáng tới cell. I T : cường độ ánh sáng truyền qua. L: chiều dài của cellđo. C: nồngđộ chất tan. k: hệ số dập tắt phân tử chất tan bước sóng. I T I o .e -kLC L n .I T L n. I o .e -kLC Nguyên tắc đo: dựa vào định luật Lambert – Beer: AlogI 0 /Iε. L.C Cấu tạo flowcell trong UV detector II. Nguyên tắc và Cấu tạo UV detector Hình 2.3 cấu tạo flow-cell trong UV detector

slide 40:

Đầu dò này đo sự tập trung của mẫu dưới một dãy bước sóng trong giới hạn nhấtđịnh khi chúng rời khỏi cột vàđi xuyên qua detector của dòng pin. Khi không có bước sóngđi xuyên qua detector tín hiệu là một giá trị khôngđổi. Khi mẫu có bước sóng đi qua detector detector sẽ phản ứng lại tín hiệu được hiển thị trên màn hình. Dưới hình thức đơn giản nhất đầu dò UV bao gồm: Nguồn sáng dòng Pin dòng cảm biến. Hình 2.4 sơ đồ hệ thống đo trong HPLC

slide 41:

Khi không có mẫu qua detector ánh sáng đi qua dòng pin và phát ra tín hiệu lớn nhất tại dòng cảm biến nếu một mẫu có bước sóng đi qua detector mẫu này làm giảm lượng ánh sáng ở dòng cảm biến và là nguyên nhân làm thayđổi tín hiệuở detector. Nguyên tắc hoạtđộng : VIDEO NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA UV DETECTOR Tín hiệu này chuyển một dòng electron và xuất hiện sắc phổ trên giấy. Tín hiệu hiển thị tăng lên tập trung tại mẫu của dòng pin. Hình 2.5 quan hệ giữađộ nhạy và bước sóng

slide 42:

III.Detector UV_VISđơn bước sóng Đầu dò UV có bước sóng thay đổi sử dụng ánh sáng đơn sắc cho ánh sáng đi qua khe và tấm cách Để chọn 1 bước sóng ánh sángđi qua mẫu. Hình 2.6 sơđồ hoạtđộng của UV-VISđơn bước sóng

slide 43:

Sơ đồ cấu tạo của UV-VIS detector –Đơn bước sóng Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo của UV-VIS detector –Đơn bước sóng

slide 44:

- Kích thước Cellđo L1-10 mm bk 1mm - Đèn : Đèn hơi thủy ngân 253.7 nm - đầu dò nhạy với nhiều chất tan. - Đèn hơi kẽm 212.9 nm và 307.6 nm Mô tả một UV detectorđơn bước sóng - Đèn hơi Cd 228.8 326.1 340.3 346.6 nm- - Độ nhạy cao 5x10-5mg/ml độ chọn lọc cao - Khoảng tuyến tính 5x10 -5 - 5x10-1mg/ml - Response Index 0.98 – 1.02 Hình 2.8 mô tả nguyên lý của UV-VIS detector

slide 45:

IV.Đầu dò photodiode array PAD - Đầu có khả năng quét chồng phổ để định tính các chất theo độ hấp thụ cực đại của các chất. Hình 2.9 Sơđồ của quang phổ dãyđiốt quang

slide 46:

Sơ đồ cấu tạo của PAD –Đa bước sóng Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo của PAD –Đa bước sóng

slide 47:

Ghi lại thời gian của một peak đặc trưng phổ đồ của chất tan. Phổ ghi nhận được dưới dạng 3D Ưuđiểm :độ nhạy cao 10 -4 mg/ml độ chọn lọc cao Khoảng tuyến tính 5x10 -4 - 5x10 -1 mg/ml Response Index 0.97 – 1.03 Hình 2.11 phổđồđộ hấp thu quang của PAD

slide 48:

Phổ đồ của PAD

slide 49:

V. Ảnh hưởng của nhiệt đến Cell đo Nói chung hình dạng phổ đồ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường absorbance ở nhiệt độ cao absorbance ở nhiệt độ thấp Sự khác biệt giữa độ hấp thu do chênh lệch nhiệt độ

slide 50:

VI. Không khí hòa tan trong pha động ảnh hưởng peak trong UV detector Detection: UV-210nm Pha động được khử không khí Pha động được khử không khí Pha động chưa khử không khí được khử không khí

slide 51:

2.3 Detector tán xạ bay hơi evaporating light scattering detector ELSD Evaporating Light Scattering Detector ELSD hay còn gọi là Detector tán xạ bay hơi thích hợp cho việc phát hiện các thành phần mẫu không bay hơi trong một dung môi dễ bay hơi. ELSD sử dụng ánh sáng phản xạ và tán xạ và một biến quang có độ nhạy cao để đo nồng độ chất phân tích. Các ứng dụng của một ELSD rất rộng vì thế nó là một trong các detector phổ biến nhất sử dụng cho HPLC. Không giống như chỉ số khúc xạ RI ELSD một có thể được sử dụng với Gradient rửa giải nhưng một máy dò RI có thể được sử dụng với các muối đệm hòa tan trong dung môi trong khi ELSD có thể không dùng được.

slide 52:

Các dòng dung môi đi qua một nebuliser vào một buồng bốc hơi dung môi được bốc hơi để lại một màn sương của các hạt mẫu nhỏ. Những phân tán chùm tia sáng và mức độ của sự tán xạ ánh sáng là tỷ lệ thuận với số lượng hiện tại mẫu. Nguyên tắc hoạt động Hình 2.12 sơ đồ cấu tạo của ELSD

slide 53:

Quá trình thực hiện: Gồm 3 giai đoạn Ống phun Bay hơi Ống phun Bay hơi

slide 54:

ELSD đòi hỏi cung cấp một nguồn khí sạch tốt nhất là khí trơ khô. Không khí nén đôi khi được sử dụng nhưng cần 1.Ống phun Cột mẫu đi vào thông qua một lổ nhỏ như lỗ kim và pha trộn với khí nitơ để hình thành một hệ phân tán với các hạt nhỏ. Không khí nén đôi khi được sử dụng nhưng cần loại bỏ các dấu vết của dầu hoặc nước vì chúng sẽ cho ra một đường nền rất nhiễu. Khí phải được cung cấp ở áp suất khoảng 30 psi 2Bar và có lưu lượng khí trongống là 05 - 5 lít mỗi phút. Bởi vì hơi dung môi đi ra nó phải được sử dụng trong tủ bay hơi hoặc hơi ra một tủ bay hơi thông qua một ống nhỏ cóđường kính khoảng 8cm.

slide 55:

2. Bay hơi Các hạt nhỏ đi qua nguồn nhiệt “drift tube” nơi mà pha động bốc hơi để lại một màn sương của mẫu khô là các hạt theo hơi dung môi 3. Detection Các hạt mẫu vượt qua thông qua một cell và ánh sáng tán xạ từ một chùm tia laser. Các ánh sáng tán xạ được phát hiệntạo ra tín hiệu. Nguồn sáng Photomultiplier

slide 56:

Phổđồ của ELSD trong phân tích lipit

slide 57:

2.4.Detector chỉ số khúc xạ RI Refractive Index Nguyên tắc phát hiện liên quan đến việc đo lường sự thay đổi trong chỉ số khúc xạ của các dung dịch tách được từ cột sắc kí lỏng. Sự khác biệt lớn về chỉ số chiết suất giữa mẫu và pha động càng lớn thì càng tạo ra một sự mất cân bằng lớn. Nên tính nhạy của đầu dò sẽ cao Hình 2.13 Hiện tượng thayđổi góc khúc xạ hơn nếu có sự cách biệt về chỉ số chiết suất giữa phađộng và pha tĩnh. / dc dn c K RI RI C: là nồngđộ chất tan mg/ml dn/dc: làđộ tăng chỉ số khúc xạ của chất tan K RI : là hằng số

slide 58:

I. Cấu tạo detector RI Tungsten lamp Condenser lens Light-recerving element Zero” glass Heat exchange Collimator lens Flow cells Mirrow Đầu dò chiết suất RI là một dụng cụ đòi hỏi có độ chính xác cao bất cứ sự thay đổi nào trong thành phần của các cấu tử cần tách cũng đòi hỏi sự tái lặp cân bằng củađầu dò. Biểu đồ thể hiện cách hoạt động của detector chiết suất RI được thể hiện theo hình sau: Nguồn sáng Bộ phận tiếp nhận ánh sáng Phía bên mẫu Phía bên Tham chiếu Nguyên lý hoạtđộng Hình 2.14 cấu tạo RID

slide 59:

2.5.Detector huỳnh quang fluorescence detector Detector huỳnh quang là detector nhạy cảm nhất trong số các detector hiệnđại hiện có HPLC. Có thể để phát hiện sự hiện diện của một phân tử chất phân tích duy nhất trong flow-cell. Thông thườngđộ nhạy huỳnh quang cao hơn 10 -1000 lần so với detector UV- VIS. Detector I. Giới thiệu 10 -1000 lần so với detector UV- VIS. Detector huỳnh quang chính xác và có tính chọn lọc hơn trong số các detector quang học khác. Khoảng 15 các hợp chất có huỳnh quang trong tự nhiên. Sự hiện diện của liên hợp pi-electron đặc biệt là trong các thành phần thơm cho cường độ huỳnh quang cao nhất. Ngoài ra hợp chất béo và alicyclic với các nhóm cacbonyl và các hợp chất có liên kết đôi liên hợp đều phát huỳnh quang.

slide 60:

Là ứng dụng của quang phổ huỳnh quang. Nó liên quan đến việc sử dụng một chùm sáng thường là ánh sáng cực tím kích thích các electron trong phân tử nhất định trong mẫu phân tích phát ra ánh sáng thường là các ánh sáng nhìn thấy. khe khe Mẫu Nguồn sáng Lưới nhiễu xạ Detector Khi một hợp chất có một nhóm chất đặc biệt được kích thích bởi bước sóng có năng lượng thấp bức xạ cao được gọi là Huỳnh Quang. Thông thừơng sự phát xạ này đều đặn ở một góc 90 o khi có sự kích thích. Hình 2.15 Phương pháp quang phổ huỳnh quang

slide 61:

II. Cấu tạo Nguồn sáng sự kích thích Flow cell - Ánh sáng huỳnh quang phát ra theo mọi hướng. Một số ánh sáng huỳnh quang nàyđi qua một bộ lọc đơn sắc thứ hai và đi đến thay đổi sự kích thích và bước sóng phát xạ Sự phát xạ Bộ phận nhận quang bộ lọc đơn sắc thứ hai và đi đến một detector thường được đặt ở góc 90 ° so với chùm tia ánh sáng tới để giảm thiểu nguy cơ của ánh sáng truyền tới hoặc phản chiếuđến các detector . Hình 2.16 Nguyên tắc hoạtđộng của Fluorescence Detector

slide 62:

3. Detector khối phổ trong LC LC/MS LC/MS là phương pháp được dùng trong phân tích vết ppb ppm các hợp chất cần nhận danh chính xác. Trong những điều kiện vận hành nhất định ngoài thời gian lưu đặc trưng các chất còn được nhận danh bằng khối phổ của nó 3.1 Giới thiệu 3.2. Nguyên lý chung Phương pháp khối phổ Mass Spectrometry-MS là phương pháp nghiên cứu các chất bằng cách đo phân tích chính xác khối lượng phân tử của chất đó dựa trên sự chuyển động của các ion nguyên tử hay ion phân tử trong một điện trường hoặc từ trường nhất định. Nếu biết được điện tích của ion thì ta dễ dàng xácđịnhđược khối lượng của ionđó. khối phổ của nó

slide 63:

Phân lo Như vậy trong nghiên cứu khối phổ của bất kỳ chất nào trước tiên nó phải được chuyển sang trạng thái bay hơi sau đó được ion hoá bằng các phương pháp thích hợp. Tùy theo loại điện tích của ion nghiên cứu mà người ta chọn kiểu quét ion dương + hoặc âm -. Kiểu quét ion dương thường cho nhiều thông tin hơn về ion nghiên cứu nên được dùng phổ biến hơn. Có ba kiểu hình thành ion ứng dụng cho nguồn API trong LC/MS: • Ion hóa tia điện electrospray ionization – ESI. • Ion hóa hóa học tại áp suất khí quyển atmospheric pressure chemical ionization – APCI. • Ion hóa bằng photon tại áp suất khí quyển Atmospheric Pressure Photoionization – APPI. Trong đó hai kỹ thuật APCI và ESI đặc biệt là ESI được sử dụng nhiều hơn cả. được dùng phổ biến hơn.

slide 64:

3.3.Nguồn ion hóa trongđầu dò khối phổ I. Ion hóa tia điện ESI ESI là một kỹ thuật ion hóa được ứng dụng cho những hợp chất không bền nhiệt phân cực có khối lượng phân tử lớn. Thích hợp cho phân tích các hợp chất sinh học như protein peptide nucleotide… hoặc các polyme công nghiệp như polyethylen glycol. Trong ESI các ionđược hình thành như sau: Khí phun vào Ion dương Khí nitơ khô nóng Các ion đi vào ống mao dẫn Phun dung môi rửa giải Hình 3.1 Sự hình thành ion trong ESI

slide 65:

II. Ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển APCI - APCI là kỹ thuật ion hóa thường được sử dụng để phân tích những hợp chất cóđộ phân cực trung bình có phân tử lượng nhỏ dễ bay hơi. - Trong APCI ion đươc hình thành như sau: mẫu hợp chất cần phân tích hòa tan trong pha động sau khi ra khỏi cột sắc ký được cho đi ngang sắc ký được cho đi ngang qua ống mao quản đốt nóng. - Hợp chất đi theo luồng khí nóng ra khỏi ống để đến một vùng có áp suất khí quyển nơi đây sẽ xảy ra sự ion hóa hóa học nhờ vào que phóng điện corona tại đây có sự trao đổi proton để biến thành ion dương M + H+ và trao đổi electron hoặc proton để biến thành ion âm M – H-. Sau đó các ion sẽ được đưa vào bộ phân tích khối.

slide 66:

III. Ion hóa bằng photon tại áp suất khí quyển APPI Kết hợp ưu điểm của giữa dòng khí phun thẳng góc với dòng ion đèn krypton trong nguồn sẽ phát ra các photon có năng lượng cao đủ để ion hóa nhiều hợp chất hóa học khác nhau. Đầu vào HPLC Khí phun vào Ống phun Khí phun vào Nhiệt Khí khô ống mao dẫn Đèn UV Hình 3.2 Sự hình thành ion trong APPI

slide 67:

Hiện nay có bốn kiểu đầu dò khối phổ chính đang được sử dụng bao gồm: -Đầu dò khối phổ bẫy ion Ion Trap IT - Đầu dò khối phổ cộng hưởng cyclotron sử dụng phép biến đổi Fourier Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry FTICR hay FT-MS. -Đầu dò khối phổ thời gian bay Time-of-Flight TOF -Đầu dò khối phổ tứ cực Quadrupole 3.4. Các loại đầu dò khối phổ -Đầu dò khối phổ tứ cực Quadrupole

slide 68:

3.4.1 Hệ thống sắc ký lỏng ghép khối phổđầu dò 3 tứ cực Đầu dò tứ cực có độ nhạy cao được sử dụng trong phân tích định lượng một chất đã biết tạo được nhiều phân mảnh trong chế độ MS/MS thích hợp cho phân tích vi lượng các chất đã biết trước cấu trúc. I.Nguyên tắc hoạt động - Mẫu cần phân tích sẽ đi qua một ống dẫn đến đầu dò MS. Sau đó bị ion hóa trong buồng API với kiểu ESI APCI hoặc APPI. - Ion sinh ra được tập trung và gia tốc bằng hệ quang học ion đểđưa vào bộ phân tích khối. - Tại bộ phân tích khối tứ cực thứ nhất sẽ chọn ion mẹ có m/z xác định các phân mảnh của ion này được tạo ra tại buồng va chạm nhờ tương tác với khí trơ và được phân tích nhờ tứ cực thứ ba tạo ra tín hiệu đặc trưng tại bộ phận phát hiện ion.

slide 69:

II. Cấu tạođầu dò khối phổ ba tứ cực Đầu dò khối phổ ba tứ cực bao gồm 4 bộ phận chính sau: - Nguồn ion hóa tại áp suất khí quyển: nguồn ion gồm ESI APCI APPI và MMI - Hệ quang học ion là một bát cực có tác dụng như bộ lọc khối để đưa ion vào tứ cực thứ nhất Q1. - Bộ phân tích khối gồm một buồng va chạm được xem là tứ cực thứ hai Q2 đặt ở giữa Q1 và Q3. - Đầu dò phát hiện ion gồm có 2 - Đầu dò phát hiện ion gồm có 2 dynode đặt vuông góc với dòng các ion và phân tử trung tính đi ra khỏi bộ phân tích khối. Hình 3.3 Cấu tạo đầu dò khối phổ Triple Quad Agilent Video clip giới thiệu máy Agilent 6410 Triplequad LC/MS/MS

slide 70:

3.4.2 Hệ thống sắc ký lỏng ghép khối phổđầu dò Ion Trap I. Nguyên tắc hoạtđộngđầu dò khối phổ bẫy ion Ion trap - Banđầu mẫu bị ion hóa trong buồng API với kiểu APCI hoặc ESI. Ion sinh ra được đưa vào bộ phân tích khối. - Ở đó ion sẽ bị bẫy trong những quĩ đạo được ổn định bởi một điện trường thay đổi theo thời gian . - Tùy theo hiệu điện thế âm hay dương áp vào những thấu kính mà các ion dương hoặc âm sẽđược dẫn tới bộ phân tích khối. hoặc âm sẽđược dẫn tới bộ phân tích khối. - Ion cần phân tích sẽ có một tỉ lệ m/z xác định và bị tách chọn lọc ra khỏi bộ phân tích khối và tạo một tín hiệu đặc trưng tại hệ thống phát hiện ion

slide 71:

Đầu dò bẫy ion gồm có bốn bộ phận chính như sau: • Nguồn ion hóa tại áp suất khí quyển API. Đầu dò LCQ MS có hai nguồn ion hóa là ESI và APCI • Hệ quang học ion ion optics. • Bộ phân tích khối mass analyzer. • Hệ thống phát hiện ion ion detection system. II. Cấu tạođầu dò khối phổ bẫy ion Ion trap Video clip giới thiệu máy AB SCIEX QTRAP® 5500 LC_MS_MS System - iontrap Hình 3.4 Sơđồđầu dò MS bẫy ion

slide 72:

Tài liệu tham khảo 1. Ths.Lê Nhất Tâm - Nguyên lý hoạt động của một số detector trong sắc ký lỏng và khí Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 10/2006. 2. Nguyễn Thị Thu Vân - Phân tích định lượng Trường Đại Học Bách 2. Nguyễn Thị Thu Vân - Phân tích định lượng Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh 2010 trang 512. 3. Dr. Shulamit Levin Medtechnica- www.forumsci.co.il/HPLC.

authorStream Live Help