Устройство для детектирования в жидкостной хроматографии Советский патент 1989 года по МПК G01N30/06 

Изобретёние относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам для исследования состава жидкостей, в частности для детектирования в жидкостной хроматографии.

Целью изобретения является снижение порога чувствительности и повышение стабильности детектирования.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус 1, сопло 2, выполненное из электроизоляционного материала, на выходе жидкостной колонки, два плоских электрода 3 и ;, изолированные от корпуса 1 , к электродам 3 и 4 подсоедине- . ны генератор 5 и регистратор 6 напряжения, сопло 2 установленр в отверстие электрода 4, в корпусе 1 выполнены сквозные отверстия, в которые установлены заглушки 7 из оптически прозрачного материала, вплотную к заглушкам 7 установлены калли- мированный источник В света и приемник 9, преобразующий свет в электрический сигнал, приемник 9 соединен с усилителем 10 сигнала и узлом 11 управления генератором.

Устройство работает следующим образом. :

Каллимированный источник 8 света освещает камеру, образуемую корпусом 1 с электродами 3 и 4, через заглушку 7, И световой поток попадает на

СП

Од

;о

прнемшж 9. создавая ток, который усиливается усилителем 10. Сигнал усилителя 10 с помощью узла 11 управления запускает генератор 5, например, пилообразного напряжения. Напряжение генератора 5, подающееся на электроды 3 и 4, увеличивается до тех поп, пока напряженность поля между электродами 3 и 4 не станет достаточной для распыления струи жидкости на выходе сопла 2. При распылении струи жидкости значительная часть светового потока каллимированного источника 8 рассеивается на каплях жидкости, уменьшая световой поток, попа- дающ5ш на приемник 9. Величина тока уменьшается и узел 11 управления фиксирует напряжение на выходе генератора 5, прекратив его увеличение. Регистратором, например вольтметром, измеряют величину зафиксированного напряжения. При попадании анализируемого вещества в поток жидкости на выходе сопла 2, например, уменьшающего величину поверхностного натяжения жидкости, счетная концентрация капель увеличивается, световой поток источника 8, попадающий на приемник 9, уменьшается, что приводит к уменьшению сигнала на выходе усилителя 10, и с помощью узла 11 управления уменьшается напряжение на выходе генератора 5. Разность напряжений, измеряемых вольтметром (изменение напряжения на выходе генератора 5), является количественной мерой концентрации анализируемого вещества в потоке жидкости на выходе сопла 2. При попадании в поток жидкости анализируемого ве- ществл, увеличивающего поверхностное натяжение капель, их счетная концентрация уменьшается и напряжение на электродах 3 и 4 соответственно увеличивается.

Аналогично можно производить измерение счетной концентрации капель в камере, измеряя величину сигнала усилителя 10.

Напряжение распыления струи зависит от состава жидкости.

Соязь между силой (напряженность/ электрического поля), разрываюп1ей каплю р. диусом R и несущей заряд q, и величиной поверхностного натяжения/ можно определить следующим образом.

Если струя жидкости находится в поле, каждая из образующихся на конце струи капель поляризуется. Поляри

зованные капли начинают взаимно притягиваться (капли диаметром 2 мм при- т 1гинаютсп силой в 1 дин), образуя укрупненную каплю. До достижения некоторого размера эта капля поддерживается напором струи, а затем растущая капля, давя своей тяжестью на струю, прижимает ее к соплу и оседает вместе с ней.

По мере того, как возрастает напряженность электрического поля разрыв капли происходит под влиянием электрического растягивающего давлеЕния Р g ofT когда оно превышает

лапласовское давление Г

2d -R- °

торое, сжимая каплю, стремится сохранить ее (Е - напряженность электрического поля между электродами; с/ - величина поверхностного натяжения жидкости; R - радиус капли, несущей заряд q).

Таким образом, капля в поле дроЕ

s-ff

2ot

R

бится, если , т.е. .

Учитывая, что напряженность поля EJ, вблизи капли отличается от напряженности поля Е JJ между электродами,

Е ц Ер---, где R - расстояние от к

капли до электрода, получают

или

(1)

Счетная концентрация образующихся капель также является количественной мерой примеси определяемого компонента в элюате. Действительно, если учесть зависимость радиуса капли от величины поверхностного натяжения «

R- Г2-рГ

(2)

0

5

2fg где р - плотность жидкости;

g - ускорение свободного падения, то при постоянном объемном расходе образуется различное число капель при распылении в зависимости от концент-- рации примеси в элюате. Если подставить уравнения (2) в (1), можно получить уравнение для напряженности электрического поля, при которой имеет место распьтение капли на вершине струи:

4-|(

(3)

0 1 N 2pg

Так как плотность элюата (р) изменяется от концентрации микропримесей незначительно, то обозначив через К все члены уравнения (3), не зависящие от содержания микропримесей, получают

Е„ (4)

Из уравнения (4) вндно, что напряженность электрического поля, при которой начинается разрьгоа капли, связана с коэффициентом поверхностного натяжения cf , а он зависит от концентрации примеси различных веществ в элюате. Так, например, при малых концентрациях поверхностно активных веществ (ПАВ) величина поверхностного натяжения изменяется значительно, например додецилбензолсульфонат натрия при 20°С изменяет величину поверхностного натяжения с 72,8-10 Дж/м до 28-30-10 Дж/м, т.е. примерно в 2,5 раза. Такое изменение величины поверхностного натяжения характерно дпя больш1тства ПАВ.

Таким образом, из уравнения (4) видна прямая пропорциональная зависимость меж,цу полезным сигналом (напряженность электрического поля ) и величиной поверхностного натяжения. Так как измерение напряженности электри

поля надежно реализуется с точностью 10 %, то, следовательно, предельная чувствительность детектирования составит порядка .

Формула изобретения

Устройство для детектирования в жидкостной хроматографии, содержащее корпус и размещенные в нем сопло, связанн ое с хроматографической колонкой, и электрод, расположенный напротив сопла, а также регистратор напряжения, отличающееся тем, что, с целью снижения порога чувствительности и повьш1ения стабильности детектирования, оно дополнительно снабжено плоским электродом с отверстием, в котором установлено указанное сопло, вьтолненное из электроизо ляционного материала, генератором напряжения, источником и приемником света, а также усилителем электрического сигнала, причем генератор напряжения подключен к электродам, в корпусе выполнены сквозные отверстия, в которых размещены заглушки из оптически прозрачного материала, вплотную к которым установлены источник света и его приемник, выходом подключенный к генератору через усилитель, а параллельно генератору подключен регистратор напряжения.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам для исследования состава жидкостей, в частности, для детектирования в жидкостной хроматографии. Цель изобретения - снижение порога чувствительности и повышение стабильности детектирования. Устройство содержит корпус, в котором размещены два плоских электрода, в отверстие одного из которых установлено сопло, связанное с хроматографической колонкой. В корпусе выполнены сквозные отверстия, в которые вставлены заглушки из оптически прозрачного материала. Вплотную к заглушкам установлены источник света и его приемник, выход которого через усилитель соединен с генератором напряжения, который подключен к электродам. Параллельно генератору подключен регистратор напряжения. 1 ил.