CN102539593B - 蒸发光散射检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸发光散射检测装置，包括依次同心连接的雾化器、蒸发管以及光散射池，所述雾化器侧面具有载气入口，所述蒸发管设于保温套筒内并且蒸发管的外侧通过导线相连分布有加热电阻，所述光散射池侧面分别具有光阱、光电倍增管以及激光光源，所述雾化器的喷雾孔径为180-400μm范围，载气流路长5-12mm；所述雾化器在喷雾孔中插有毛细管，所述毛细管的插入端头与喷雾孔的出口距离为0-0.5mm，所述蒸发管的内径为1-5mm，长度为10-20mm。本发明具有适合于毛细管液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等毛细管分离体系的优点。

Description

蒸发光散射检测装置

技术领域

本发明涉及一种化学分析仪器，具体涉及一种蒸发光散射检测装置。

背景技术

蒸发光散射检测装置(Evaporative light-scattering detector，ELSD)，是一种自上世纪九十年代开始得到广泛应用的通用型高效液相色谱质量检测器，其原理是基于将色谱柱洗脱液雾化形成气溶胶，然后在加热的漂移管中将溶剂蒸发，最后余下的不挥发性溶质颗粒在光散射检测池中得到检测。作为“通用型”质量检测器，ELSD具备诸多优点：可检测任何挥发性低于流动相的样品，尤其适合困难及无发色基团样品的分析；与传统的通用型示差检测器相比，具有更高的灵敏度和稳定性；与梯度洗脱相容，确保分辨率和快速分离；对各种物质具有几乎相同的响应，使浓度测定更加简单易行；尤其在天然产物(包括中草药)、药物及食品分析(氨基酸、糖类、酯类)等领域更具优势。目前，ELSD用于常规高效液相色谱的分离检测，液体流量适用范围在几百微升至毫升级别。

近年来，毛细管液相色谱(capillary LC)、毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)等毛细管分离技术迅速发展，因为其分离过程中使用流动相和样品消耗少，环境污染小，渗透性好，理论柱效高，流动相最佳流速低，易与其他检测方法在线联用等优点，广泛用于生化分析、手性分离、神经科学、蛋白质和多肽研究、医药等分析领域，展现出迅猛的发展势头。但是，目前用于毛细管分离体系的检测手段有紫外吸收法、激光诱导荧光法、电化学检测、质谱及核磁共振检测等。作为毛细管分离体系的检测手段，其中紫外吸收、激光诱导荧光和电化学检测均为特征性检测手段，只有具有紫外、荧光官能团或电活性物质才可以被检测，应用受到很大限制；质谱与核磁共振检测虽然可以作为通用性检测器，但仪器本身的使用和维护成本很高，操作烦琐，不便于推广。通过研究发现，ELSD对纳升级流量下色谱峰展宽的影响很小，非常适合于毛细管分离技术的检测。ELSD作为“通用型”质量检测器，还可克服其他特征性检测器的应用限制，仪器本身成本低，操作简单。但ELSD技术现有发展水平，由于在雾化、蒸发和检测的结构设计及尺寸部件尺寸上，使其只能适用于液体流量范围在几百微升至毫升级别，无法适用于毛细管分离体系的纳升级流量。目前尚无适合于毛细管液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等毛细管分离体系的纳升级ELSD检测器出现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适合于毛细管液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等毛细管分离体系的蒸发光散射检测装置，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种蒸发光散射检测装置，包括依次同心连接的雾化器、蒸发管以及光散射池，所述雾化器侧面具有载气入口，所述蒸发管设于保温套筒内并且蒸发管的外侧通过导线相连分布有加热电阻，所述光散射池侧面分别具有光阱，光电倍增管以及激光光源，其特征在于：所述雾化器的喷雾孔径为180-400范围，载气流路长5-12mm；所述雾化器在喷雾孔中插有毛细管，所述毛细管的插入端头与喷雾孔的出口距离为0-0.5mm，所述蒸发管的内径为1-5mm，长度为10-20mm。

在本发明中，所述毛细管的外径为150～360μm，内径为10-100μm。形状为拉尖锥形结构或直接采用圆柱形管状结构，但以拉尖锥形结构为佳，材质可以采用不锈钢或石英毛细管。

另外，在蒸发管和光散射池之间还同心连接有鞘流喷嘴，该鞘流喷嘴插入鞘流套中，鞘流套上具有辅助载体入口。所述鞘流喷嘴的内径小于蒸发管的内径，其形状为圆柱形或锥形。通过鞘流补充载气，改善峰型，提高检测灵敏度。

采用上述技术方案，本发明具有适合于毛细管液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等毛细管分离体系的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构分解示意图；

图3为试验例1得到的色谱图；

图4为试验例2得到的色谱图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1和图2所示，本发明的适用于毛细管分离体系的蒸发光散射检测装置包括：雾化器1，载气入口2，毛细管13，蒸发管3，加热电阻4，保温套筒5，鞘流喷嘴12，鞘流套6，辅助载气入口7，光散射池10，激光光源11，光阱8，光电倍增管9。雾化器1、毛细管13，蒸发管3、鞘流喷嘴12和光散射池10同心连接。

具体地，毛细管13通过紧固螺纹接头插入雾化器1中心孔(即喷雾孔径)中，雾化器1再通过固定螺母与蒸发管3同心连接，载气入口2通过螺纹接入雾化器1的侧表面，加热电阻4通过导线相连均匀分布在蒸发管3外则，并通过绝缘材料隔离，并且该蒸发管3固定在保温套筒5内，鞘流喷嘴12通过固定螺丝固定在蒸发管3的出口端，鞘流喷嘴12插入鞘流套6中，辅助载气入口7通过螺纹固定在鞘流套6外表面上，鞘流套6通过固定螺母与光散射池10同心连接。激光光源11通过卡套与固定螺母固定在光散射池10上，光电倍增管9通过保护套及固定螺母固定在光散射池10上，激光光源11与光电倍增管9成120度角，激光光源11与光电倍增管9的180度位置上分别有一个光阱8固定在光散射池上。

其中，雾化器1为金属材质，其喷雾孔径在180-400μm范围，载气流路长为5-12mm。

毛细管13外径略小于雾化器11的孔径，外径为150～360μm，内径为10-100μm；形状为拉尖锥形结构或直接采用圆柱形管状结构，但以拉尖锥形结构为佳，材质可以采用不锈钢或石英毛细管。

毛细管13与雾化器1为同心连接，毛细管13的插入端头与雾化器喷雾孔的出口的距离为0-0.5mm，最好是毛细管13的插入端头与雾化器喷雾孔的出口在上述范围内缩进一定距离。

蒸发管3可采用金属、特氟龙或玻璃等惰性材质，形状可采用圆柱形或锥形，直径1-5mm，长度为10-20cm。

鞘流喷嘴12的内径应小于雾化管3的内径，可采用圆柱形或锥形。

光散射池10采用金属或非金属材料作为装置的主体，采用楔形、桶形(圆柱体)、长方体形、或棱锥体形，或者采用渐变形状的光导结构。根据光源和探测器形状决定。

以上就是本发明的蒸发光散射检测装置，其工作过程如下：

毛细管色谱柱的洗脱液(含流动相和样品，简称洗脱液)通过毛细管13直接插入雾化器1，载气从载气入口2进入雾化器1，洗脱液在载气的作用下在毛细管13的插入端头喷雾，形成气溶胶并进入蒸发管3，由于加热电阻4对蒸发管3的加热作用，气溶胶在蒸发管3内运动时，溶剂被完全蒸发，余下不挥发的样品颗粒在载气的带动下通过鞘流喷嘴12进入光散射池10，同时辅助载气通过辅助载气入口7进入鞘流套6，样品颗粒在光散射池10中被激光光源11发射的激光照射，产生散射光信号由光电倍增管9接收，通过信号采集器传输至计算机，得到蒸发光散射检测色谱图。

试验例1：用于检测葡萄糖、蔗糖和乳糖。

试验条件：

雾化器喷雾孔径：400μm

毛细管：360μm O.D.×50μm I.D.

喷针与雾化器相对位置：0mm

蒸发管：5mmI.D.×15cm

载气：2L/min N₂

压力：2.6bar

蒸发温度：80度

10cm长250μm内径填充5μm氨基填料的毛细管色谱柱，流动相为80％乙腈，流动相流速为600nL/min。检测结果见图3，图3中三色谱峰依次为1.葡萄糖2.蔗糖3.乳糖。

试验例2：检测1ng葡萄糖。

实验条件：

雾化器孔径：180μm

毛细管：150μm O.D.×20μm I.D.

喷针与雾化器相对位置：0.2mm

蒸发管：1mmI.D.×15cm

载气：0.5L/min N₂

压力：2.0bar

蒸发温度：80度

流动相：80％甲醇水

流动相流速：500nL/min

样品：1ng葡萄糖

检测结果见图4。

从上述两试验例可以看出，本发明的蒸发光散射检测装置能够对葡萄糖、蔗糖和乳糖进行检测，并且1ng葡萄糖完全可以被检出。从检测的图谱中可以看出，检测结果具有柱效、高选择性、高分辨率的特点，因此，本发明的蒸发光散射检测装置可以适用于毛细管分离体系。

采用上述技术方案，本发明的蒸发光散射检测装置具有如下显著优点：

1、蒸发光散射检测技术微型化，使之适用于纳升级毛细管分离体系，扩大目前各种毛细管分离技术的应用领域，使之可以分离检测无紫外、无荧光特征官能团及无电活性的物质。

2、毛细管与雾化器的独特设计和使用，包括毛细管与雾化器微米级孔径配合，毛细管与雾化器顶端相对位置关系，毛细管形状设计，才可以实现每分钟纳升级液体流量的雾化，使之适用于毛细管流量系统。

3、微升体积蒸发系统，其蒸发管的孔径及长度的选择，保证纳升级流量雾化后在蒸发管内可以充分蒸发，同时避免了雾化气溶胶在蒸发管内的凝聚及挂壁现象，保证了流动相充分蒸发与溶质分离，降低样品扩散，提高信噪比。

4、雾化与蒸发温度一体控制，雾化与蒸发温度差值被控制在40℃，样品和流动相在雾化过程中被预加热，促进流动相在蒸发管中更充分的蒸发，提高检测灵敏度。

5、本发明装置舍弃了现有蒸发光散射检测装置雾化结构中的雾化管和撞击器，一方面保证雾化气溶胶全部蒸发系统并检测，避免了样品的分流和浪费；另一方面大大减小了蒸发光散射检测装置本身的死体积，避免了由于检测器死体积带来的样品扩散，提高了检测灵敏度。检测限1ng，可实现对不挥发及半挥发性物质的毛细管色谱分离和蒸发光散射检测。

综上所述，本发明具有适合于毛细管液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等毛细管分离体系的优点。

以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种蒸发光散射检测装置，包括依次同心连接的雾化器、蒸发管以及光散射池，所述雾化器侧面具有载气入口，所述蒸发管设于保温套筒内并且蒸发管的外侧通过导线相连分布有加热电阻，所述光散射池侧面分别具有光阱、光电倍增管以及激光光源，其特征在于：所述雾化器的喷雾孔径为180-400μm，载气流路长5-12mm；所述雾化器在喷雾孔中插有毛细管，所述毛细管的插入端头与喷雾孔的出口距离为0-0.5mm；所述蒸发管的内径为1-5mm，长度为10-20mm；所述毛细管的外径为150～360μm，内径为10-100μm。 

2.根据权利要求1所述的蒸发光散射检测装置，其特征在于：所述毛细管形状为拉尖锥形结构或圆柱形管状结构。 

3.根据权利要求1所述的蒸发光散射检测装置，其特征在于：所述蒸发管和光散射池之间还同心连接有鞘流喷嘴，该鞘流喷嘴插入鞘流套中，鞘流套上具有辅助载体入口。 

4.根据权利要求3所述的蒸发光散射检测装置，其特征在于：所述鞘流喷嘴的内径小于蒸发管的内径。 

5.根据权利要求4所述的蒸发光散射检测装置，其特征在于：所述鞘流喷嘴形状为圆柱形或锥形。 

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