CH636962A5 - Verfahren und vorrichtung zur schnellen erfassung von photometrischen messwerten. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Erfassung von photometrischen Messwerten, die durch optisch integrierbare Flecken von Dünnschichtchromatogrammen gegeben werden.

Neben der rein visuellen Auswertung von Dünnschichtchro- 55 matogrammen ist es auch üblich, dafür spezielle Auswertegeräte einzusetzen. So sind für diesen Zweck Spektralphotometer bekannt, die im Messtisch eine Aufnahme für eine Dünnschichtplatte oder Folie besitzen. Durch eine langsame Bewegung der Dünnschichtplatte, relativ zu der im Messkopf des Photometers 60 installierten Messzelle, ist es möglich, nacheinander die gesamte Oberfläche des Chromatogramms zu erfassen.

Die Erfassung erfolgt dabei so, dass die Dünnschichtplatte durch einen in der Grösse veränderbaren Spalt mit Licht einer bestimmten, bei den meisten Geräten veränderbaren Wellen- 65 länge bestrahlt wird und mit einer Messzelle die von der meist mit einem Fluoreszenzindikator versehenen Sorptionsschicht der Dünnschichtplatte reflektierte oder emittierte Strahlung gemessen wird. Die Intensität der reflektierten oder emittierten Strahlung ist dabei abhängig von Art und Menge der auf der Platte befindlichen Substanzen. Durch Verbinden der Messzelle mit einem Verstärker und Linearschreiber, wobei die in der Messzelle erzeugte veränderliche Spannung zur Auslenkung des Schreibers in der X-Richtung dient, erhält man durch den konstanten Papiervorschub des Schreibers in der Y-Richtung eine Kurve, die die Abhängigkeit der Messzellenspannung von der jeweils beobachteten Chromatogrammfläche zeigt. Durch Auswertung der Kurvenintegrale - diese können sowohl graphisch als auch über einen Integrator ermittelt werden — kann die quantitative Zusammensetzung eines auf der Dünnschichtplatte getrennten Stoffgemisches bestimmt werden.

In prinzipiell der gleichen Weise arbeitet eine im deutschen Gebrauchsmuster Nr. 7 619 310 beschriebene Vorrichtung zur Auswertung von Zirkularchromatogrammen. In Anpassung an die besonderen geometrischen Voraussetzungen eines Zirkular-chromatogrammes wird dort ein motorgetriebener Drehtisch vorgeschlagen, der es ermöglicht, das Zirkularchromatogramm mit gleichmässiger Geschwindigkeit am Messkopf eines Spektralphotometers vorbeizuführen. Auch hier muss die Registrierung der gemessenen Werte z.B. mit einem Linearschreiber und/oder Integrator erfolgen, um eine quantitative Auswertung machen zu können.

Nachteilig bei allen diesen Vorrichtungen ist, dass das Vorbeiführen des Chromatogramms an der Messzelle nur relativ langsam erfolgen kann und somit die Registrierung eines Chromatogrammes relativ lange (einige Minuten) dauert. Dies hat seinen Grund darin, dass zwar die Messzelle des Photometers fast verzögerungsfrei arbeitet, dass die Auswertung der gemessenen Werte jedoch aufgrund der Trägheit bzw. Eigenschaften der zur Registrierung verwendeten Schreiber und Integratoren nur bei relativ langsamem Durchlauf korrekt erfolgt. Die Zahl der pro Zeiteinheit auszuwertenden Chromatogramme ist dadurch erheblich eingeschränkt.

Das Problem, dass photometrische Messwerte zwar ohne grössere Schwierigkeiten sehr schnell gewonnen werden können, dass die Geschwindigkeit der Messwerterfassung aber durch die Trägheit der Registrier- und Auswertungsgeräte begrenzt ist, stellt sich in im Prinzip ähnlicher Weise auch auf anderen Anwendungsgebieten, bei denen photometrische Messzellen Verwendung finden.

Es bestand also die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, das es gestattet, photometrische Messwerte direkt zu erfassen und der Auswertung zugänglich zu machen.

Diese Aufgabe wurde durch die vorliegende Erfindung gelöst, so wie sie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 umschrieben ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Anspruch 2 umschrieben.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung liegen vor allem darin, dass es damit möglich ist, die Auswertung von Chromatogrammen innerhalb von wenigen Sekunden vornehmen zu können.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.

Figur 1 zeigt die schematische Anordnung einer Vorrichtung zur Auswertung von Linearchromatogrammen. Figur 2 zeigt die schematische Anordnung einer Vorrichtung zur Auswertung von Zirkularchromatogrammen.

Mit 1 ist dabei der Strahlengang der Messstrahlung angedeutet, der von der Lichtquelle 2 über einen Umlenkspiegel 3 durch den die Messfläche begrenzenden Spalt 4 auf die Chro-matogrammfolie oder -platte 5 und von dort reflektiert zur Messzelle 6 führt. 7 soll den Oszillographen symbolisieren und 8 die Verbindung von Messzelle und Oszillograph. 9 ist jeweils eine Rotationsachse, um die die Walze 10 oder der Drehtisch 11 rotiert. Mit 12 schliesslich sind die Substanzflecken auf dem

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entwickelten Chromatogramm bezeichnet.Die erfindungsge- deutung erlangen, vorzugsweise ist jedoch die Kippfrequenz mässe Vorrichtung kann im Prinzip mit jedem für die Auswer- gleich der Drehfrequenz.

tung von Chromatogrammen üblichen Spektralphotometer be- Die prinzipiell gleiche Messwerterfassung ist auch bei Line nutzt werden. Die in den Zeichnungen nur schematisch ange- archromatogrammen möglich. Aufgrund der anderen geometri-deutete Messstrahlen-, Spalt- und Messzellenanordnung wird 5 sehen Anordnung der Substanzflecken eines Linearchromato-dabei unverändert übernommen. Verändert wird gegenüber be- grammes, die nicht kreisförmig sondern linear angeordnet sind, kannten Geräten nur der Messtisch und die Messwerterfassung. kann hierbei nicht mit einem Drehteller gearbeitet werden, son-

Wesentlich bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dem es wird dazu eine zylinderförmige Walze 10 verwendet.

dass der Messtisch so eingerichtet ist, dass die auszuwertenden Durch Aufspannen der entwickelten Chromatogrammfolien Chromatogrammflecken 12 sehr schnell und mit konstanter Ge- 10 (Platten sind hierbei nicht zu verwenden) auf diese Walze 10 schwindigkeit den Spalt 4 des Auswertegerätes passieren kön- und Rotieren der Walze 10 um die Drehachse 9 (Figur 1) wird nen, und dass, nachdem alle gleichzeitig zu vermessenden Sub- auch hier erreicht, dass die in gleicher Entfernung vom Folien-stanzflecken 12 den Spalt 4 passiert haben, wieder der Aus- rand liegenden Substanzflecken 12 nacheinander den Spalt 4

gangspunkt der Bewegung erreicht ist, so dass das gleichförmige passieren. Bezüglich der Drehgeschwindigkeit, der Kippfre-Durchfahren aller Messpositionen beliebig schnell und beliebig 15 quenz und der Messwertanzeige liegen also analoge Verhältnis-oft wiederholt werden kann. se vor, wie vorstehend für Zirkularchromatogramme ausführlich

Bei Zirkularchromatogrammen sind die Substanzflecken 12 beschrieben.

gleicher Rf-Werte auf konzentrischen Kreisen um den Mittel- Im Gegensatz zur Auswertung von Zirkularchromatogram-

punkt der Chromatogrammplatte oder -folie angeordnet. Ein men, bei der nur Substanzflecken gleichen Rf-Wertes gleichzei-gleichmässiges Vorbeibewegen der Substanzflecken gleicher Rf- 20 tig erfasst und ausgewertet werden können, ist es bei der Aus-Werte am Messspalt 4 ist also dann gegeben, wenn, wie in Figur Wertung von Linearchromatogrammen möglich, wahlweise ent-2 angedeutet, die Chromatogrammplatte oder -folie so auf ei- weder Substanzflecken gleichen Rf-Wertes oder aber die auf nem Drehteller 11 plaziert wird, dass der Mittelpunkt des Zir- einer chromatographischen Bahn liegenden Substanzflecken kularchromatogramms genau auf der Drehachse 9 liegt und der (die vom Auftragsort des Substanzgemisches aus in Steigrich-Messspalt 4 sich über der Kreislinie befindet, auf der die auszu- 25 tung des Eluens entwickelten, aufgetrennten Substanzflecken) wertenden Chromatogrammflecken eines Rf-Wertes liegen. auszuwerten. Dies wird einfach dadurch erreicht, dass zur Erfas-

Durch Drehen des Drehtellers 11 um die Drehachse 9 passieren sung der Substanzflecken gleicher Rf-Werte die entwickelte Fo-so nacheinander alle Substanzflecken 12 eines Rf-Wertes den lie so auf die Walze gespannt wird, dass die bei der Entwicklung Messspalt 4. gewählte Steigrichtung des Eluens parallel zur Drehachse 9

Bei den nach dem Stand der Technik üblichen Vorrichtun- 30 liegt, und dass zur Erfassung einer chromatographischen Bahn gen ist eine solche Drehbewegung aufgrund der Trägheit bzw. die entwickelte Folie so auf die Walze gespannt wird, dass die Eigenschaften der zur Registrierung der gemessenen Werte ver- bei der Entwicklung gewählte Steigrichtung des Eluens senkwendeten Linearschreiber und Integratoren nur sehr langsam, recht zur Drehachse 9 liegt.

z.B. mit einer Geschwindigkeit von etwa 5- 30 mm/Min., mög- Die Drehgeschwindigkeit des Drehtellers 11 oder der Walze lieh, wodurch sich eine Registrierzeit für die Erfassung der 35 10 kann an sich in relativ weiten Grenzen variiert werden (wo-Messwerte der Substanzflecken eines Rf-Wertes (1 Umdrehung bei natürlich die gegenseitige Abhängigkeit zu beachten ist), des Drehtisches) von mehreren Minuten ergibt. Nach unten ist die Drehgeschwindigkeit an sich nur begrenzt

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird dagegen die durch das Ziel, eine möglichst schnelle Auswertung zu errei-Platte oder Folie mit einer sehr grossen Geschwindigkeit von chen. Nach oben, das heisst zu grossen Drehgeschwindigkeiten, z.B. 1000 Umdrehungen/Min. oder sogar mehreren Tausend 40 ist eine Grenze durch die Ansprechzeit der Messzelle gegeben, Umdrehungen/Min. gedreht. Auf diese Weise werden alle die bei zu schnellem Drehen nicht mehr erreicht wird, so dass

Messpositionen in Bruchteilen einer Sekunde durchlaufen. Eine die einzelnen Messwerte nicht mehr aufgelöst werden. Auch Registrierung der so gewonnenen Messwerte auf herkömmliche durch die Materialbeanspruchung bei sehr grossen Drehzahlen Weise ist dabei natürlich nicht möglich. ist nach oben eine Grenze gesetzt. In der Regel wird man des-

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es jedoch 45 halb Drehzahlen von etwa 1000 bis etwa 5000 Umdrehungen/ überraschenderweise möglich, auch diese in sehr kurzer Zeit Min. bevorzugen.

gewonnen Messwerte zu registrieren. Erfmdungsgemäss wird Um diese Drehzahlen zu erreichen, werden Drehteller 11

nämlich die Messzelle 6 des Auswertegerätes mit einem Oszillo- und Walze 10 zweckmässig durch einen regelbaren Elektromo-graphen so verbunden, dass die in der Messzelle erzeugte Span- tor angetrieben. Die Art der Installation des Antriebs und der nung nach entsprechender Verstärkung zur Auslenkung des Os- 50 Anbringung von Walze 10 oder Drehteller 11 im Messtisch sind zillographen benutzt wird. Wenn nun die Drehfrequenz des dem Fachmann an sich bekannt und sind nicht Gegenstand der

Drehtellers mit der Kippfrequenz des Oszillographen überein- vorliegenden Erfindung. Bei der Anbringung von Walze 10 und stimmt, dann erscheinen die Messwerte sämtlicher durchlaufen- Drehteller 11 im Messtisch des Auswertegerätes muss lediglich der Messpunkte in Form von «Peaks», analog denen von einem dafür gesorgt werden, dass Walze bzw. Drehteller relativ zum Linearschreiber registrierten, als stehendes Bild auf dem Bild- 55 Spalt 4 positionierbar sind, so dass die gesamte Chromato-schirm des Oszillographen. grammfläche einer Auswertung zugänglich ist.

Die Auswertung kann dann entweder unmittelbar durch Wie bereits erwähnt, kann zusammen mit der erfindungsge-

Ausmessen der Peaks auf dem Oszillographenschirm erfolgen, mässen Vorrichtung jedes, auch bisher für diesen Zweck ver-es kann jedoch z.B. auch das Schirmbild photographisch erfasst wendete Auswertegerät verwendet werden, wobei lediglich im und auf dem so gewonnenen Bild ausgewertet werden, wobei 60 Messtisch die notwendigen Modifikationen vorgenommen wer-die erfassten Messwerte gleichzeitig konserviert werden. den müssen. Die gleiche Analogie gilt auch für die Art der

Die Kippfrequenz des Oszillographen kann jedoch auch Auswertung der erhaltenen Messwerte. Da mit Hilfe der erfin-

grösser oder kleiner sein als die Drehfrequenz des Drehtellers. dungsgemässen Vorrichtung nicht die Messmethode selbst, son-Ist die Drehfrequenz grösser als die Kippfrequenz, so erschei- dem nur die Art und Geschwindigkeit der Messwerterfassung nen die Messwertpeaks des Chromatogrammes mehr als einmal 65 geändert wird, gelten auch hier die bekannten Voraussetzungen, auf dem Oszillographenbildschirm. Ist die Drehfrequenz kleiner die bezüglich einer quantitativen Auswertung der Messwerte an als die Kippfrequenz, so wird nur ein Teil der Messwertpeaks die Abmessungen des Spaltes 4 in Bezug auf die Grössen der beobachtet. Beide Möglichkeiten können für Spezialfälle Be- Substanzflecken 12 zu stellen sind. Die Abmessungen des Spai-

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tes 4 sollten dabei vorzugsweise auf die Abmessungen der aus- Auf einer HP-TLC (High Performance Thin Layer Chroma-

zuwertenden Substanzflecken 12 abgestimmt sein. tography) Glasplatte mit Kieselgel 60 für die Nano-DC ohne

Die Abmessungen des Drehtisches 11 und der Walze 10 Fluoreszenzindikator, (Artikel Nr. 5631 der Firma E. Merck, sind vor allem durch die Grösse der Chromatogrammplatten Darmstadt) in der Grösse 10 X 10 cm wurden konzentrisch um oder -folien bestimmt. Vorzugsweise werden zusammen mit der 5 den Mittelpunkt der Platte folgende Mengen Chinin aufge-erfindungsgemässen Vorrichtung quadratische Platten oder Fo- tragen :

lien verwendet, wobei für Zirkularchromatogramme sowohl beschichtete Glasplatten als auch beschichtete Kunststoff- oder 1. 6,25 ng Aluminiumfolien verwendet werden können, für Linearchroma- 2. 12,5 ng togramme jedoch nur die biegsamen Folien. 10 3. 25 ng

Handelsüblich sind Platten und Folien in den Grössen 10 X 4. 50 ng 10 cm und 20 X 20 cm. Für einen Drehteller 11, der sowohl für die Grösse 10 X 10 cm als auch für die Grösse 20 X 20 cm Nach der Entwicklung des Chromatogramms mit Chloro-

geeignet ist, ergibt sich damit also ein Mindestdurchmesser von form/Methanol/Eisessig (80/20/3 Volumenteile) wurde die etwa 30 cm. Beschränkt man sich auf die Auswertung von Chro-15 Platte in einen am Photometer befindlichen Drehteller eingelegt matogrammen der Grösse 10 X 10 cm, so benötigt der Drehtel- und mit 1200 U/min gedreht. Dabei passierten die Substanzler 11 natürlich nur einen Durchmesser von etwa 15 cm. Bei der flecken nacheinander den Messspalt des Photometers. Die Walze 10 ergeben sich für die beiden Chromatogrammformate Messzelle des Photometers war mit einem Oszillographen verDurchmesser von etwa 4 bis 7 cm. Für Linearchromatogramme bunden, dessen Kippfrequenz 20 Hz betrug.

in Verbindung mit der Walze 10 können selbstverständlich auch 20 Aus der Anzeige auf dem Oszillographenbildschirm konnrechteckige Formate, z.B. in den Grössen 5 X 10 cm, 5 X 20 ten die folgenden Peakhöhen ermittelt werden:

cm oder 10 X 20 cm, verwendet werden. Auch die Anpassung der erfindungsgemässen Vorrichtung an andere Formate ist je- 1. 4,5 mm derzeit möglich. 2. 9 mm

Beidererfindungsgemässen Vorrichtung ist vorgesehen, die 25 3. 15 mm Messzelle 6 so mit einem Oszillographen zu verbinden, dass die 4. 28 mm in der Messzelle 6 erzeugte Spannung zur Auslenkung des Oszillographen dient. Die dazu notwendige Schaltungsanordnung Zur Überprüfung dieser in wenigen Sekunden ermittelten mit einem ggf. zwischengeschalteten Verstärkerteil ist dadurch Messwerte wurde das Chromatogramm ein zweites Mal mit dem gekennzeichnet, dass die bei Wechselstromverstärkern erfor- 30 gleichen Spektralphotometer ausgewertet, diesmal jedoch auf derliche Modulation des Messlichtes nicht elektronisch oder konventionelle Weise, d.h. durch sehr langsames Rotieren der mechanisch erfolgt, sondern durch die rotierende Platte oder Platte und Registrierung der Messwerte mit einem Linearschrei-Walze selbst. Man erreicht dies durch einfaches Stillegen des ber. Dabei ergaben sich die folgenden Peakhöhen: entsprechenden Verstärkerteiles.

Als Oszillograph kann dabei jeder übliche Kathodenstrahl- 35 1. 6,5 mm oszillograph benutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dabei 2. 13 mm einen registrierenden Schleifenoszillographen zu verwenden. 3. 26 mm Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung steht somit eine 4. 49,5 mm Möglichkeit zur Verfügung, die Auswertung von Zirkular- und

Linearchromatogrammen mit Hilfe von üblichen Auswertegera- 40 Der Vergleich zeigt, dass die nach den beiden Methoden ten so zu verbessern, dass die durch das Auswertegerät gewon- ermittelten relativen Peakhöhen sehr gut übereinstimmen, wo-nenen Messwerte innerhalb von wenigen Sekunden zugänglich mit demonstriert ist, dass nach dem erfindungsgemässen Versind und so die Zeit zur Auswertung von Chromatogrammen fahren in wenigen Sekunden genauso zuverlässige Ergebnisse wesentlich verkürzt wird. erzielt werden können wie nach konventionellen in mehreren

Das der Vorrichtung und dem Verfahren zugrunde liegende 45 Minuten.

Prinzip der Messwerterfassung kann auch auf andere Anwendungsgebiete übertragen werden. Voraussetzung ist dafür ledig- Beispiel 2 lieh, dass die auf dem jeweiligen Anwendungsgebiet anfallenden Auswertung eines Linearchromatogramms.

photometrischen Messwerte ausreichend schnell gewonnen wer- Chinin in den Mengen 6,25,12,5,25 und 50 wurde linear den können, so wie es in dem speziellen Fall der DC-Auswer- so auf eine HP-TLC Alufolie mit Kieselgel 60 für die Nano-DC tung durch schnelle Rotation der Chromatogramme möglich ist. ohne Fluoreszenzindikator (Artikel Nr. 5547 der Firma E.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Anwendung des Merck, Darmstadt) aufgetragen. Nach der Entwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens auf die Auswertung von Zirku- Chromatogramms wurde die Folie so auf eine am Photometer lar- und Linear-Chromatogrammen demonstriert. Es wurde angebrachte Walze aufgespannt, dass die bei der Entwicklung dabei die erfindungsgemässe Vorrichtung in Verbindung mit ei- 55 gewählte Steigrichtung des Eluens parallel zur Walzenachse lag. nem Chromatogramm-Spektral-Photometer der Firma Carl Die Walze rotierte mit einer Geschwindigkeit von 3600 U/min, Zeiss verwendet. Die Spaltbreite im Messkopf des Photometers wobei die einzelnen Substanzflecken sehr schnell nacheinander betrug 2 mm. den Messspalt des Photometers passierten. Die Kippfrequenz des Oszillographen betrug 60 Hz. Die aus der Anzeige auf dem Beispiel 1 60 Oszillographenbildschirm ermittelten Peakhöhen entsprachen

Auswertung eines Zirkularchromatogramms. denen im Beispiel 1.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. 636 962

   PATENTANSPRÜCHE
2. 1 .Verfahren zur schnellen Erfassung von photometrischen Messwerten, die durch optisch integrierbare Flecken von Dünn-schichtchromatogrammen gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass 5

   a) die Messungen in Remission durchgeführt werden,

   b) eine Mehrzahl von Messpositionen, welche auf einem Träger lokalisiert sind, nacheinander so durchlaufen werden,

   dass anschliessend an die letzte Messposition wieder die erste Messposition erreicht wird und dieses Durchlaufen der Messpo- io sitionen während der gesamten Messzeit ständig und mit hoher Geschwindigkeit wiederholt wird,

   c) die dabei in einer photometrischen Messzelle erzeugte Spannung zur Auslenkung eines Oszillographen dient und d) die Durchlauffrequenz der Messpositionen mit der Kipp- 15 frequenz des Oszillographen abgestimmt wird.
3. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Erfassung von optisch integrierbaren Flecken von Dünnschichtchromatogrammen in einem Chromatogramm-Auswertegerät, welche Vorrichtung eine Lichtquelle, eine Auf- 20 nähme für das auszuwertende Chromatogramm, eine Messzelle und eine Registriereinheit umfasst, dadurch gekennzeichnet,

   dass a) im Messtisch des Chromatogramm-Auswertegerätes eine zum Messkopf positionierbare, drehbare Aufnahme vorgesehen 25 ist, durch die das Chromatogramm mit konstanter hoher Drehgeschwindigkeit so am Messkopf des Auswertegerätes vorgeführt wird, dass nach einer bestimmten konstanten Zeit die Ausgangsposition wieder erreicht ist,

   b) die Messzelle so mit einem Oszillographen verbunden ist, 30 dass die in der Messzelle erzeugte Spannung zur Auslenkung eines Oszillographen dient und c) die Umlauffrequenz des Chromatogramms mit der Kippfrequenz des Oszillographen abgestimmt ist.
4. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 in einem Auswertegerät 35 zur Auswertung von Zirkularchromatogrammen, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtisch mit einem zum Messkopf des Auswertegerätes positionierbaren Drehtisch versehen ist, der zur Aufnahme der auszuwertenden Chromatogrammplatte ausgerüstet ist und der es gestattet, die Chromatogrammflecken 40 gleichen Rf-Wertes nacheinander am Messkopf vorbeizuführen.
5. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 in einem Auswertegerät zur Auswertung von Linearchromatogrammen, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtisch mit einer zum Messkopf des Auswertegerätes positionierbaren, drehbaren Walze versehen ist, 45 die ihrerseits mit Halterungen zur Befestigung der Chromato-grammfolien auf der Walzenoberfläche versehen ist.

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