Многофункциональная проточная кювета для жидкостной хроматографии

 

Использование: многофункциональная проточная кювета для жидкостной хроматографии предназначена для одновременного кондуктометрического, абсорбционного и флуориметрического детектирования при хроматографическом анализе жидкостей. Сущность изобретения: кювета содержит прозрачную диэлектрическую трубку с двумя электродами, герметично установленными в измерительном канале кюветы на концах прозрачной трубки без изменения профиля канала кюветы и имеющими диаметр светового отверстия, равный внутреннему диаметру прозрачной трубки. Измерительный канал снабжен двумя дополнительными электродами. Дополнительные электроды герметично установлены без изменения профиля канала кюветы на концах прозрачной диэлектрической трубки между основными электродами. Дополнительные электроды электрически замкнуты перемычкой между собой и изолированы от основных электродов, которые также замкнуты между собой перемычкой. Диаметры световых отверстий дополнительных и основных электродов равны между собой. Толщина дополнительных электродов не менее диаметров их световых отверстий. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к физической химии и касается конструкции кювет, применяемых для одновременного кндуктометрического, абсорбционного и флуориметрического детектирования при хроматографическом анализе жидкостей.

Известна многофункциональная проточная кювета (1), имеющая прозрачную для падающего и флоуоресцентного излучения рабочую камеру, содержащую герметично установленные два электрода, взаимно изолированные расположенной между электродами тонкой диэлектрической прокладкой с центральным отверстием для излучения. Рассматриваемая кювета может быть использована для одновременного кондуктометрического, абсорбционного и флуориметрического детектирования. Недостатком кюветы является низкая точность хроматографического анализа в режиме абсорбционного детектирования, вследствие малой толщины рабочей камеры.

Наиболее близкой к предлагаемой кювете по технической сущности и достигаемому результату является многофункциональная проточная кювета (2), содержащая прозрачную диэлектрическую трубку с двумя электродами, герметично установленными в измерительном канале кюветы на концах прозрачной трубки без изменения профиля канала. Недостатком кюветы является низкая точность хроматографического анализа в режиме кондуктометрического детектирования. Низкая точность объясняется сравнительно большим расстоянием между электродами, которое задается длиной 1,5 мм стеклянной кварцевой трубки, определяющей минимально необходимый коэффициент сбора флуоресцентного излучения. Общая длина кюветы 3 мм.

Целью изобретения является повышение точности хроматографического анализа в режиме кондуктометрического детектирования.

Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональной проточной кювете для жидкостной хроматографии, содержащей прозрачную диэлектрическую трубку с двумя электродами, герметично установленными в измерительном канале кюветы на концах прозрачной трубки без изменения профиля канала кюветы и имеющими диаметр светового отверстия, равный внутреннему диаметру прозрачной трубки, измерительные электроды герметично установлены без изменения профиля канала кюветы на концах прозрачной диэлектрической трубки между основными электродами, причем дополнительные электроды электрически замкнуты перемычкой между собой и изолированы от основных электродов, которые также замкнуты между собой перемычкой кроме того диаметры световых отверстий дополнительных и основных электродов равны между собой, а толщина дополнительных электродов не менее диаметра из световых отверстий.

Установка в канале кюветы двух дополнительных электродов и расположение их рядом с основными, изоляция дополнительных электродов от основных, например максимально тонкими диэлектрическими шайбами, соединение между собой перемычками дополнительных и отдельно основных электродов позволяет повысить в 10-15 раз точность хроматографического анализа в режиме кондуктометрического детектирования по сравнению с прототипом.

Точность анализа в режиме кондуктометрического детектирования увеличивается фактически только за счет уменьшения расстояния и увеличения эффективной площади взаимодействия между основными и дополнительными электродами. При этом за счет введения дополнительных электродов эффективная площадь взаимодействия увеличивается в два раза по сравнению с прототипом. Поэтому за счет увеличения эффективной площади взаимодействия между электродами точность анализа повышается соответственно в два раза.

Постановкой между электродами фторопластовых прокладок толщиной 0,3-0,2 мм конструктивно расстояние между электродами легко уменьшить в 5-7,5 раз. При этом общее увеличение отношения эффективной площади взаимодействия к расстоянию между электродами соответственно составит 10-15 раз по сравнению с прототипом.

Равенство диаметров световых отверстий электродов не нарушает регулярности измерительного канала, а значит ламинарность потока и не снижает достигаемое повышение точности хроматографического анализа. Выполнением соотношения между толщиной дополнительных электродов и диаметром их световых отверстий, обеспечивается максимально равномерное распределение напряженности электрического поля и плотности тока кюветы по поперечному сечению измерительного канала. При этом все сечение измерительного канала участвуют в измерении электропроводности анализируемой жидкости и поэтому достигаемое повышение точности хроматографического анализа не снижается. Дополнительно к основному эффекту повышения точности хроматографического анализа в режиме кондуктометрического детектирования, предлагаемое техническое решение позволяет иметь в 3-3,5 раза выше точность анализа и в режиме абсорбционного детектирования за счет увеличения длины канала кюветы до 9-10,5 мм. Кроме того дополнительной установкой электрода сравнения предлагаемая кювета может быть легко переключена в режим электрохимического детектирования при сохранении возможности одновременного использования ее в режимах абсорбционного и флуориметрического детектирования.

Сущность изобретения поясняется чертежом фиг.1, на котором изображен фронтальный разрез многофункциональной проточной кюветы. Многофункциональная проточная кювета для жидкостной хроматографии имеет проточный измерительный канал 13, образованный просвечиваемыми круглыми отверстиями в составляющих кювету основных электродах 2 и 10, дополнительных электродах 5 и 9, прозрачной диэлектрической трубке 6, диэлектрических (например из фторопласта) прокладках 4. Измерительный канал 13 с двух сторон заглушен прозрачными для излучения уплотнительными стеклами 3 и 11, которые герметично установлены в основных электродах 2 и 10 с помощью уплотнительных прокладок 4 и гаек 1. Рабочий объем кюветы определяется объемом измерительного канала 13, заключенного между уплотнительными стеклами 3, 11. С помощью прокладок 4 обеспечивается герметичная установка электродов кюветы, прозрачной диэлектрической трубки 6 и электрическая изоляция между основными 2, 10 и дополнительными 5, 9 электродами. Основной электрод 2 имеет подводящий канал 14, по которому анализируемая жидкость поступает в измерительный канал 13 кюветы. Основной электрод 2 имеет подводящий канал 14, по которому анализируемая жидкость поступает в измерительный канал 13 кюветы. Основной электрод 10 имеет канал 12, по которому анализируемая жидкость вытекает из кюветы. Основной электрод 10 имеет канал 12, по которому анализируемая жидкость вытекает из кюветы. С помощью перемычки 8 соединяются между собой основные электроды, а перемычки 7 дополнительные электроды. Диаметры световых отверстий электродов, прокладок и прозрачной диэлектрической трубки, составляющих измерительный канал 13 равны между собой. Через внешние контакты "±" перемычки 7, 8 кюветы могут быть подсоединены к внешним цепям регистрации.

При работе кюветы возбуждающее излучение I₀ от источника света через уплотнительное стекло 3, например, в виде коллимированного пучка поступает в измерительный канал 13 кюветы.

В измерительном канале 13 кюветы излучение взаимодействует с жидкостью, которая поступает в кюветы через подводящий канал 12. Возбуждающее излучение I, которое не поглощается жидкостью, проходит через выходное уплотнительное стекло II и может быть подано на фотоприемное устройство для абсорбционного детектирования. Жидкость под воздействием возбуждающего излучения флуоресцирует. Излучение флуоресценции I_ф через прозрачную стеклянную трубку 6 может быть направлено на второе фотоприемное устройство для одновременного флуоресцентного детектирования. Для одновременного кондуктометрического детектирования основные 2, 10 и дополнительные 5, 9 электроды через перемычки 7, 8 соединяются внешними контактами с цепями регистратора для непрерывного измерения тока кюветы, пропорционального электропроводности кюветы и высокочастотному напряжению генератора. При измерении для уменьшения реактивных составляющих электропроводности может, например, использоваться синхронный детектор.

Герметичная установка в измерительном канале двух дополнительных электродов и замыкание между собой перемычками основных электродов и отдельно от них дополнительных электродов, расположение дополнительных электродов на концах прозрачной диэлектрической трубки рядом с основными электродами, электрически изолированными от дополнительных электродов, выполнение соотношения между толщиной дополнительных электродов и диаметром их светового отверстия позволяет: 1. Герметичная установка в измерительной кювете двух дополнительных электродов и замыкание между собой перемычками основных электродов и отдельно от них дополнительных электродов повышает точность хроматографического анализа в два раза за счет увеличения в два раза эффективной площади взаимодействия между основными и дополнительными электродами.

2. Расположение дополнительных электродов на концах прозрачной диэлектрической трубки рядом с основными электродами, электрически изолированными от дополнительных электродов, при конструктивном выборе толщины изоляции в пределах 0,2-0,3 мм дополнительно и мультипликативно повышает точность хроматографического анализа еще в 5-7,5 раз.

3. Равенство диаметров световых отверстий электродов не нарушает регулярности измерительного канала, а значит ламинарность потока, и не снижает достигаемое повышение точности хроматографического анализа.

4. Выполнение соотношения между толщиной дополнительных электродов и диаметрами их световых отверстий, обеспечивает максимально равномерное распределение напряженности электрического поля и плотности тока кюветы по поперечному сечению измерительного канала. При этом все сечение измерительного канала участвует в измерении электропроводности анализируемой жидкости и достигаемое повышение точности хроматографического анализа не снижается.

5. С учетом пп. 1-4 общее повышение точности хроматографического анализа составляет 10-15 раз в режиме кондуктометрического детектирования.

6. Дополнительно к основному эффекту повышения точности хроматографического анализа в режиме кондуктометрического детектирования повышается в 3-3,5 раза и точность в режиме абсорбционного детектирования повышается в 3-3,5 раза и точность в режиме абсорбционного детектирования за счет возможности увеличения длины канала кюветы, не влияющей в рамках предложенного технического решения на точность анализа в режиме кондуктометрического детектирования.

7. Дополнительно к основному эффекту при необходимости установкой электрода сравнения предложенная кювета может быть легко переключена в режиме электрохимического детектирования при сохранении возможности одновременного использования ее в режимах абсорбционного и флуориметрического детектирования.

Предлагаемая кювета проста и надежда при изготовлении и эксплуатации.

По данным изготовления и испытаний многофункциональная кювета обеспечивает повышение точности хроматографического анализа в режиме кондуктометрического анализа в 10-15 раз.

При этом точность хроматографического анализа по сути определяется чувствительностью детектирования (минимально определяемой концентрации анализируемого вещества).

Минимально определяемая концентрация с известной кюветой составляет 5-10^-8г/мл по NaCI.

Минимально определяемая концентрация с предлагаемой кюветой не более 3,3·10^-9oC5·10^-9г/мл по NаCI.

Формула изобретения

Многофункциональная проточная кювета для жидкостной хроматографии, содержащая прозрачную диэлектрическую трубку с двумя электродами, герметично установленными в измерительном канале кюветы на концах прозрачной трубки без изменения профиля канала кюветы и имеющими диаметр светового отверстия, равный внутреннему диаметру прозрачной трубки, отличающаяся тем, что измерительный канал снабжен двумя дополнительными электродами, при этом дополнительные электроды герметично установлены без изменения профиля канала кюветы на концах прозрачной диэлектрической трубки между основными электродами, причем дополнительные электроды электрически замкнуты перемычкой между собой и изолированы от основных электродов, которые также замкнуты между собой перемычкой, кроме того, диаметры световых отверстий дополнительных и основных электродов равны между собой, а толщина дополнительных электродов не менее диаметров их световых отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1