DE2245396A1

DE2245396A1 - Detektor zur bestimmung der leitfaehigkeit eines schmalen fluessigkeitsbereiches in einer kapillaren saeule

Info

Publication number: DE2245396A1
Application number: DE19722245396
Authority: DE
Inventors: Juraj Dr Boziceric; Frans Dr Everaerts
Original assignee: LKB Produkter AB
Current assignee: Pfizer Health AB
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1973-03-29
Also published as: JPS4838780A; SE355959B; FR2154024A5

Description

2245396 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Llsal a München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

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LKB-Produkter AB, S-161 25 BROMMAl, Schweden

Detektor zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines schmalen Flüssigkeitsbereiches in einer kapillaren Säule

Die Erfindung betrifft einen Detektor zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines vorzugsweise schmalen, genau festgelegten Bereiches einer Flüssigkeit in einer kapillaren Säule.

Bei der Trennung von Substanzen in Säulen, beispielsweise mittels Flüssigkeitschromatographie oder Elektrophorese, wird der Durchfluß aufeinander folgender Bereiche von Probenkomponenten erreicht, nachdem die Trennung vorgenommen worden ist. Diese Bereiche können durch

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Mittel eines Detektors, der an der ^säule angeordnet 1st, aufgezeichnet werden. Zur Aufzeichnung können Unterschiede bei verschiedenen Eigenschaften verwendet werden, beispielsweise die UV-Absorption oder die Leitfähigkeit. Welche physikalische Eigenschaft bei der Aufzeichnung ge« rade verwendet wird hängt von der Probe ab, d. h. es werden die Parameter ausgewählt, welche die beste Selektivität gewährleisten· Ein Detektor soll eine hohe Empfindlichkeit aufweisen und die axiale Ausdehnung des zu messenden Bereiches soll so klein wie möglich sein. Außerdem soll die Messung die getrennten Bereiche nicht beeinflussen oder zerstören.

Bei der Leitfähigkeitsmessung werden an der Säule Elektroden angeordnet und es wird eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung an die Elektroden angelegt, wobei der Widerstand zwischen den Elektroden gemessen wird. Bevorzugt wird eine Wechselspannung angelegt, damit eine Polarisation der Flüssigkeit in der ^säule vermieden wird. Wenn Wechselspannungen zur Anwendung kommen, können die Elektroden entweder in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit oder durch dielektrische Mittel Von dieser isoliert sein. Die Vorteile einer Isolierung der Elektroden von der Flüssigkeit sind darin zu sehen, daß chemische Reaktionen an den Elektroden vermieden werden. Die Nachteile dieser Messung bestehen darin, daß die Messung durch die Eigenschaften des Dielektrikums beeinflußt ist. Wenn jedoch

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die Elektroden in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit stehen, werden zwar diese Nachteile beseitigt, es besteht jedoch die Gefahr, daß unerwünschte chemische Reaktionen an den Elektroden auftreten. Um diese Reaktionen zu unterbinden, werden die Elektroden aus chemisch widerstandsfähigem Material, beispielsweise aus Platin, gefertigt. Weiterhin weisen die Elektroden eine derartige Gestalt auf, daß an ihnen hohe elektrische Feldstärken nicht auftreten können. Um dies zu erreichen, können die inneren Wände der Säule mit zwei- oder meh^zyllndrlschen Metall -schichten mit einem bestimmten Abstand voneinander beschichtet sein und es wird durch Anlegen einer Wechselspannung die Leitfähigkeit zwl-

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sehen diesen Schichten gemessen. Bei einer derartigen Anordnung der Elektroden wird innerhalb der Säule ein elektrisches Feld aufgebaut, dessen Ausdehnung in Längsrichtung der Säule genau festgelegt ist, d. h, die Länge des Meßbereiches ist genau bestimmt und es können verhältnismäßig große Elektrodenoberflächen zur Anwendung kommen. Hierdurch läßt sich eine niedrigere Feldstärke an den Elektroden erreichen, als wenn stabförmige Elektroden in die Säule eingeführt wären. Die Nachteile dieser beiden Elektrodentypen bestehen darin, daß bei der Messung des Leitwertes bei Wechselspannung zwischen den Elektroden eine Kapazität erhalten wird, deren Wert großen relativen Veränderungen unterworfen ist, wenn verschiedene Flüssigkeiten durch den Detektor hindurchfließen. Es ist schwierig den Einfluß dieser Kapazitätsänderungen auf das Meßergebnis zu kompensieren. Weiterhin ist es äußerst schwierig Leitwertsmessungen in kapillaren Säulen mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit und Aufspaltung durchzuführen, wenn zylindrische Elektroden innerhalb der Kapillaren in der Weise anzuordnen sind, daß der Durchfluß in der Kapillare nicht gestört ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin einen Detektor zur Leitwertsmessung vorzuschlagen, bei welchem zylindrische Elektroden in einfacher Weise in Kontakt mit dem flüssigen Inhalt einer Kapillare gebracht werden, ohne daß der Durchfluß gestört wird und ohne daß Kapazitätswertsänderungen zwischen den Elektroden, welche aufgrund von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstariten entstehen, keinen bedeutenden Einfluß auf die Messungen des Widerstandes zwischen den Elektroden ausüben.

Diese Aufgabe wird bei einem Detektor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Säulenwand des Detektors wenigstens zwei ringförmige, leitfähige Schichten aufweist, welche die Elektroden

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des Detektors bilden und deren innere Oberfläche die innere Umhüllungsflache der Säule bilden, daß zwischen den Elektroden eine eberfalle ringförmige Schicht aus dielektrischem Material angeordnet ist und daß der Detektor ferner Mittel zur Bestimmung des Leitwertes, der zwischen den Elektroden herrscht, aufweist, wobei der Leitwert einen Meßwert für die Leitfähigkeit des Säuleninhaltes zwischen den Elektroden abgibt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll an einem Ausführungsbeisplel die Erfindung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Säule, welche mit einem erfindungsgemäßen Detektor ausgestattet ist und

Fig. 2 ein Schaltbild, welches veranschaulicht, wie ein erfindungsgemäßer Detektor mit einer Leitf ähigke its me ßvor richtung verbunden werden kann.

In der Fig. 1 ist eine Säule K vorgesehen, durch welche Flüssigkeitsbereiche strömen, deren Leitfähigkeit gemessen werden soll. Die Flüssigkeit strömt in Richtung der Pfeile. Die Wand der Säule enthält zwei leitfähige Schichten IA und lB, welche die entsprechenden Elektroden des Detektors bilden. Der irinere Durchmesser dieser Schichten ist gleich dem Durchmesser der Säule. Zwischen den Elektroden ist eine dünne dielektrische Schicht 2 angeordnet. Die Elektroden sind ferner mit zwei Polen A und B verbunden, an die ein elektrisches Feld angelegt werden kann. Der Scheinleitwert zwischen den Polen A und B wird teilweise gebildet von einem Blindleitwert und einem Wirkleitwert, welche hauptsächlich von der Flüssigkeit zwischen den Elektroden herrühren. Durch Messung des Wirkleitwertes kann somit die Leitfähigkeit des Teiles der Flüssigkeit, welcher zwischen den Elektroden sich befindet, bestimmt werden. Der Bereich der Flüssigkeit,dessen Kondukt a nz bzw. Wirkleitwert gemessen wird,. kann

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sehr schmal gehalten werden, indem die dielektrische Schicht 2 dünn bemessen wird. Die Meßzelle ist in geeigneter Weise so aufgebaut, daß die Elektroden auf die dielektrische Schicht durch Aufdampfen oder durch Kathodenzerstäubung aufgebracht sind. Anschließend wird der Detektor mit einer Bohrung mit gewünschtem Durchmesser versehen und in die Säule eingebaut. Auf diese Weise wird ein Detektor hergestellt, dessen zylindrische Berührungsflächen mit der Flüssigkeit in einer konstruktiv einfachen Weise erzielt werden. Dieser Detektor erreicht eine hohe Auflösungs- bzw. Aufspaltungsschärfe in Längsrichtung der Säule, da die dielektrische Schicht zwischen den Elektroden in einfacher Weise sehr dünn gehalten werden kann. Aufgrund dessen ist die Kapazitätsänderung zwischen den Elektroden sehr gering, da die Kapillare nur einen äußerst geringen Teil von dem Volumen zwischen den leitfähigen Schichten ausmacht. Ein weiterer Vorteil dieser Elektrodenanordnung besteht darin, daß infolge der radialen Ausdehnung der leitfähigen Schichten niedere Feld τ Stärkenkonzentrationen an der Säulenwand entstehen. Hierdurch ist die Gefahr unerwünschter chemischer Reaktionen verringert.

In der Fig. 2 ist ein Beispiel dargestellt, welches zeigt, wie der Detektor gemäß der Fig. 1 mit einem Meßgerät für die Wirkleistung zwischen den beiden Elektroden verbunden werden kann. Die Meßzelle ist als Widerstand r, der parallel zu einem Kondensator C zwischen den Polen A und B liegt, bezeichnet. Zwischen diesen ist ebenfalls eine Spule L geschaltet, deren Induktivität so gewählt ist, daß Resonanz erreicht wird, für die Frequenz, welche von einem Hochfrequenzgenerator HF über einen großen Widerstand R an den Schaltkreis gelegt ist. Die Spannung zwischen den Polen A und B wird dann proportional zum Widerstand (Wirkleitwert) des Detektors sein und kann mittels des Voltmeters V gemessen werden. Dieses Voltmeter ist an die Pole angeschlossen. Da nun die Vorrichtung bei Resonenzfrequenz betrieben wird, beeinflussen die geringen Änderungen des Wertes der Kapazität C das Meßsignal nur unbedeutend, so daß eine hohe Genauigkeit bei der Messung des Wirkleitwertes erzielt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Detektor zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines vorzugsweise schmalen, genau festgelegten Bereiches einer Flüssigkeit in einer kapillaren Säule, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenwand am Detektor wenigstens zwei ringförmige, leitfähige Schichten aufweist, welche die Elektroden des Detektors bilden und deren innere Oberflächen die innere Umhüllungsfläche der Säule bilden, daß zwischen den Elektroden eine ebenfalls ringförmige Schicht aus einem dielektrischen Material angeordnet ist und daß der Detektor ferner Mittel zur Bestimmung des Leitwertes zwischen den Elektroden aufweist, wobei dieser Leitwert einen Meßwert für die Leitfähigkeit des Säuleninhaltes zwischen den Elektroden abgibt.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung auf die dielektrische Schicht aufgebracht sind.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bestimmung der Leitfähigkeit einen Hochfrequenzgenerator, der mit den Elektroden verbunden ist und eine Spule, welche zwischen die Elektroden geschaltet ist, aufweist, wobei die Induktivität der Spule so gewählt ist, daß die Resonanzfrequenz des aus der Spule und den Elektroden gebildeten Schaltkreises in Übereinstimmung liegt mit der Frequenz des Hochfrequenzgenerators und die Spannung an den Elektroden einen Meßwert für den Wirkleitwert zwischen den Elektroden bildet.

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