DE4311477A1 - Differentialrefraktometer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differentialrefrak­ tometer bzw. Differentialbrechzahlmeßgerät, welches als Detektor für ein Analysegerät verwendet wird, und betrifft einen Flüssigkeitschromatographen, der mit einem derartigen Differentialrefraktometer als Detektor versehen ist.

Ein Differentialrefraktometer bzw. Differentialbrechzahl­ meßgerät hat eine Flußzelle mit zwei Zellen, die durch eine Trennwand unterteilt sind, welche bezüglich einer optischen Achse eines Meßstrahles geneigt angeordnet ist. Eine Lö­ sungsprobe durchläuft eine der Zellen, während eine Refe­ renzlösung die andere der beiden Zellen durchläuft oder in dieser gehalten wird. Das Differentialrefraktometer umfaßt ferner einen Photodetektor zum Empfangen des Meßstrahles, der durch die Flußzelle übertragen wird und durch diese gebeugt wird, sowie ein optisches System zum Anlegen des Meßstrahles an die Flußzelle durch einen Schlitz und zum Führen des Meßstrahles, der die Flußzelle durchläuft, zu dem Photodetektor, so daß ein Schlitzbild auf dem Photodetektor gebildet wird. Eine Änderung des Brechungsindex der Proben­ lösung wird aufgrund des Verschiebungsweges des Schlitz­ bildes auf dem Photodetektor erfaßt.

Wie in Fig. 5A dargestellt ist, hat ein bekanntes Differen­ tialrefraktometer einen Photodetektor, der in zwei Abschnit­ te 2-1 und 2-2 durch eine gerade Linie 4 unterteilt ist, die senkrecht auf einer Bewegungsrichtung X des Schlitzbildes 6 liegt, um die Verschiebung des Schlitzbildes 6 auf dem Photodetektor zu erfassen. Wenn das Schlitzbild 6 in Rich­ tung auf den Photodetektorabschnitt 2-2 bei ansteigendem Brechungsindex der Probenlösung bewegt wird, führt eine Signalverarbeitungsschaltung die folgende Operation aus und erzeugt ausgangsseitig das Ergebnis:

S = C · (s₂-s₁) / (s₂ + s₁)

In dieser Formel bezeichnen s₁ und s₂ die Erfassungsaus­ gangssignale der Photodetektorabschnitte 2-1 und 2-2 und C eine Konstante. Es sei angenommen, daß sich der Brechungs­ index der Probe um Delta n ändert und daß sich das Schlitz­ bild 6 in der Richtung X um eine Entfernung Delta x bewegt, so daß die obige Gleichung in die folgende Gleichung umgeformt wird:

S = 2c·Delta x/d
= 4cL·Delta n/d

In dieser Gleichung bezeichnen c eine Abstandskonstante, L die Entfernung zwischen einer Flußzelle und dem Photodetek­ tor und d die Breite des Schlitzbildes 6. Es sei angenommen, daß eine Trennwand der Flußzelle in einem Winkel von 45° geneigt ist. Daher ist das Ausgangssignal proportional zu der Änderung des Brechungsindex der Probe. Bei diesem Photo­ detektor ist das Signal in nicht erwünschenswerter Weise in einem Sättigungsbereich, falls das gesamte Schlitzbild 6 den Photodetektorabschnitt 2-2 gemäß Fig. 5B erreicht. Bei dem Beginn der Messung ist es daher erforderlich, das Schlitz­ bild 6 auf einem Mittenbereich quer zu der geraden Linie 4 einzustellen, welche den Photodetektor trennt.

Das Differentialrefraktometer wird als Detektor für ein Analysegerät, wie beispielsweise einen Flüssigkeits­ chromatographen, verwendet, welcher für die beiden Zwecke der Analyse und der Preparation verwendet wird. Wenn ein hochauflösendes Differentialrefraktometer für die Analyse zum Zwecke der Preparation verwendet wird, fährt dessen Signal in unerwünschter Weise aufgrund einer Probe mit einer relativ hohen Konzentration, welche die Flußzelle durch­ läuft, in die Sättigung. Um mit diesem Problem fertig zu werden, wird allgemein eine Flußzelle mit einer Trennwand verwendet, die bezüglich ihres Neigungswinkels bei der Analyse und bei der Preparation verändert wird. Wenn sich der Winkel zwischen der Trennwand einer derartigen Flußzelle und einer optischen Achse des Meßstrahles an 90° annähert, vermindert sich die Entfernung Delta x der Bewegung des Schlitzbildes bezogen auf die gleiche Änderung des Bre­ chungsindex, um die Empfindlichkeit zu vermindern.

Ein UV-Detektor (Ultraviolett Detektor) wird gleichfalls als Detektor für einen Flüssigkeitschromatographen verwendet. Ein derartiger UV-Detektor ist mit einer kassettenartigen Flußzelle derart versehen, daß eine Flußzelle für die Analyse ohne weiteres durch eine solche für die Prepara­ tionsanwendung bzw. präparative Anwendung vertauscht werden kann und umgekehrt. Bei dem Differentialrefraktometer ist jedoch das gesamte optische System einschließlich der Flußzelle temperaturgesteuert, so daß es schwierig ist, die Flußzelle auszutauschen. Das Differentialrefraktometer kann gleichfalls sowohl für den Zweck der Analyse als auch für präparative Anwendungen eingesetzt werden, da sich dessen Empfindlichkeit mit dem Winkel der Trennwand, welche die Zellen teilt, ändert. Allgemein werden jedoch unterschied­ liche Chromatographen unabhängig für die Anwendung der Ana­ lyse und der präparativen Anwendung eingesetzt, da es schwierig ist, die Flußzelle zu ersetzen.

Um diesem Problem zu begegnen, offenbart die japanische Patentoffenlegung Nr. 63-27733 (1988) einen Detektor mit einer lichtemittierenden Diode, welche als Lichtquelle dient, einer Kondensatorlinse, die zwischen der Lichtquelle und einem Schlitz angeordnet ist, einer Flußzelle, die in eine Probenzelle und eine Referenzzelle mit unabhängigen Durchgängen unterteilt ist, und einem Halbleiterlage­ detektor, der als Photodetektorabschnitt dient. Jedoch ist der Halbleiterlagedetektor, der innerhalb dieses Detektors verwendet wird, ungeeignet für die Analyse aufgrund eines hohen Rauschens.

Eine Flußzelle eines Differentialrefraktometers umfaßt eine Probenzelle und einer Referenzzelle. Eine schmale Röhre von ungefähr 0,25 bis 0,5 mm Innendurchmesser ist als Leitung an der Einlaßseite der Probenzelle vorgesehen, um eine Vermin­ derung der Trennung durch dessen Säule zu verhindern. Andererseits sind die Auslaßseite der Probenzelle und die Einlaß- und Auslaßseite der Referenzzelle nicht besonders verengt, wobei die Leitungen für diese Zellen aus Röhren mit einer größeren Dicke als diejenige hergestellt werden, die an der Einlaßseite der Probenzelle vorgesehen ist.

Um ein Differentialrefraktometer sowohl für den Zweck der Analyse als auch für den Zweck der präparativen Anwendung einzusetzen, müssen die beiden folgenden Punkte erfüllt sein:

• a) Ein Erfassungssignal darf nicht bis in einen Hochkon­ zentrationsbereich gesättigt werden, wenn eine Probe mit einer Probenkonzentration in die Zelle mit hoher Geschwindigkeit bei der präparativen Anwendung fließt.
• b) Bei präparativer Anwendung müssen dicke Röhren an der Einlaßseite und an der Auslaßseite der Zellen vorgesehen sein.

Während es möglich ist, den Punkt (b) durch Änderung der Verbindung der Flußleitungen derart zu erfüllen, daß eine Zelle, die als Referenzzelle während der Analyse dient, im Falle der präparativen Anwendung als Probenzelle dient, ist es unmöglich, den Punkt (a) zu erfüllen. Als Ergebnis hiervon werden unterschiedliche Detektoren unabhängig für die Analyse und für die präparative Anwendung benötigt. Daher wird ein Detektor mit einer Trennwand, die in einem Winkel von 45° geneigt ist, bei der Analyse, während derjenige mit einer Trennwand, die in einem Winkel von 6 bis 12° geneigt ist, bei präparativer Anwendung eingesetzt wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegend­ en Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Differentialrefrakto­ meter zu schaffen, das sowohl für Anwendungen mit hoher Empfindlichkeit wie auch für Anwendungen mit niedriger Empfindlichkeit wie beispielsweise Anwendungen der Analyse und präparative Anwendungen durch einen Photodetektor und eine hiermit verbundene Signalverarbeitungsschaltung einsetzbar ist, ohne daß eine Flußzelle ersetzt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch ein Differentialrefraktometer gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Flüssigkeitschromatographen mit einem derartigen Differentialrefraktometer mit den beiden Funk­ tionen der Analyse und der präparativen Anwendung.

Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitschromatographen gemäß Patentanspruch 9 gelöst.

Um eine Umschaltung zwischen Anwendungen mit hoher und niedriger Empfindlichkeit zu erreichen, wird ein Photodetek­ tor, der in dem erfindungsgemäßen Differentialrefraktometer vorgesehen ist, durch eine erste gerade Linie unterteilt, die senkrecht auf einer Bewegungsrichtung eines Schlitz­ bildes steht, und durch eine zweite gerade Linie unterteilt, die geneigt bezüglich der Bewegungsrichtung des Schlitz­ bildes angeordnet ist und die erste gerade Linie schneidet, um die Differenz zwischen Ausgangssignalen von Photodetek­ torabschnitten zu verwenden, welche die erste gerade Linie umfassen, wobei das Schlitzbild quer zu der ersten geraden Linie für eine hochempfindliche Erfassung liegt, während die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der anderen Photode­ tektorabschnitte verwendet wird, die die zweite gerade Linie umfassen, wobei das Schlitzbild quer zu der zweiten geraden Linie liegt, im Falle einer Erfassung mit niedriger Empfindlichkeit.

Daher ist es möglich, zwischen einer Erfassung mit hoher Empfindlichkeit und einer Erfassung mit niedriger Empfindlichkeit lediglich durch Verarbeitung eines Erfassungssignales von einem Photodetektor umzuschalten, der in einer einzigen Vorrichtung enthalten ist, wobei keine Operation in der Art eines Ersatz es einer Flußzelle oder des Photodetektors erforderlich ist.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitschromatograph umfaßt das genannte Differentialrefraktometer und dient sowohl für die Funktion der Analyse als auch für die Funktion der präpara­ tiven Anwendung durch Änderung der Verbindung der Flußlei­ tungen der Probenzelle und der Referenzzelle für die Analyse und die präparative Anwendung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer schematischen Darstellung eines Differentialrefraktometer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine vordere Draufsichtdarstellung der Lage eines Schlitzbildes bei Beginn der Messung in einer Analysebetriebsart eines Photodetektors in einem Differentialrefraktometer gemäß einem Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine vordere Draufsichtdarstellung der Lage eines Schlitzbildes beim Beginn der Messung in einer präparativen Betriebsart des Photodetektors;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Flüssigkeitschromatographen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A ein Flußdiagramm der Verbindung der Flußleitungen in einer Analysebetriebsart des Flüssigkeitschroma­ tographen;

Fig. 4B ein Flußdiagramm der Verbindung der Flußleitungen in einer präparativen Betriebsart des Flüssigkeits­ chromatographen;

Fig. 5A eine vordere Draufsichtdarstellung einer Lage eines Schlitzbildes bei Beginn der Messung eines Photode­ tektors bei einem bekannten Differentialrefrakto­ meter; und

Fig. 5B eine vordere Draufsichtdarstellung eines Sätti­ gungszustandes eines Signales in dem Photodetektor.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Differential­ refraktometer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorlieg­ enden Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, durchläuft das Licht, welches von einer Lichtquelle 8 ausgesandt wird, einen Schlitz 10 zur Erzeugung eines Meßstrahles 12, welcher seinerseits auf eine Flußzelle 16 durch eine Linse 14 einfällt, die vor der Flußzelle 16 liegt. Die Flußzelle 16 umfaßt zwei Zellen 20a, 20b, welche durch eine Trennwand 18 unterteilt sind. Die Zelle 20a hat ein Einlaßtor 22i und ein Auslaßtor 22o für eine Lösung, während die Zelle 20b ein Einlaßtor 24i und ein Auslaßtor 24o für eine andere Lösung hat. Ein Spiegel 26 ist auf der Rückseite der Flußzelle 16 angeordnet. Der Meßstrahl 12, der durch die Flußzelle 16 übertragen wird, wird durch diesen Spiegel 26 reflektiert, um erneut durch die Flußzelle 16 übertragen zu werden. Der Meßstrahl 12, der auf diese Weise durch die Flußzelle 16 übertragen worden ist und durch den Spiegel 26 reflektiert wurde, bildet ein Schlitzbild auf einem Photodetektor 30 durch die Linse 14.

Um das Schlitzbild, welches auf dem Photodetektor 30 gebildet wird, längs der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes aufgrund einer Änderung des Brechungsindex in der Flußzelle 16 zu verschieben, ist ein sogenanntes Null-Glas 28 in dem optischen Weg des Meßstrahles angeordnet. Das Null-Glas 28 kann das Schlitzbild, welches auf dem Photodetektor 30 gebildet wird, mittels eines Pulsmotores 32 bewegen, welcher durch eine Motortreiberschaltung 34 angetrieben wird, oder durch eine manuelle Operation bewegen. Eine Signalverarbei­ tungsschaltung 36 führt eine Signalverarbeitung durch, um die Änderung des Brechungsindex auf der Grundlage des Erfassungssignales von dem Photodetektor 30 zu erhalten.

In der Flußzelle 16 wird das Einlaßtor 22i der Zelle 22a auf einen Innendurchmesser von 0,25 bis 0,3 mm eingestellt, während das Auslaßtor 22o der Zelle 20a und das Einlaßtor sowie das Auslaßtor 24i, 24o der anderen Zelle 20b auf Innendurchmesser zwischen 0,3 mm und 1,0 mm eingestellt werden.

Wie in Fig. 2A dargestellt ist, ist der Photodetektor 30 in vier Abschnitte 44-1, 44-2, 44-3 und 44-4 durch eine erste gerade Linie 40 unterteilt, die senkrecht auf einer Bewe­ gungsrichtung eines Schlitzbildes 6 liegt, sowie durch eine zweite gerade Linie 42, die geneigt bezüglich der Bewegungs­ richtung des Schlitzbildes 6 liegt und sich mit der ersten geraden Linie 40 schneidet. Es sei angenommen, daß S₁ bis S₄ die photoelektrischen Strompegel der Erfassungssignale der jeweiligen Photodetektorabschnitte 44-1 bis 44-4 darstellen und daß R einen Winkel der Neigung der zweiten geraden Linie 42 bezüglich der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes 6 darstellt.

Nachfolgend wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispieles erläutert.

Analytische Betriebsart

Wenn das Differentialrefraktometer für die Analyse verwendet wird, werden die Zellen 20a und 20b der Flußzelle 16 für den Probenzweck und für den Referenzzweck eingesetzt. Beim Beginn der Messung richtet das Nullglas 28 das Schlitzbild 6 auf einen mittigen Abschnitt quer zu der geraden Linie 40, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist.

Wenn das Schlitzbild 6 nach links (in die X-Richtung) in Fig. 2A bei Erhöhung des Brechungsindex einer Probenlösung bewegt wird, verarbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 36 die Erfassungssignale der Photodetektorabschnitte 44-1 bis 44-4 und erzeugt folgendermaßen ein Ausgangssignal:

Sa = c {(S₂+S₃) - (S₁+S₄)} / {(S₂+S₃) + (S₁+S₄)}

Dies ist die gleiche Anwendung wie bei einem bekannten Dif­ ferenzialrefraktometer. Wenn man annimmt, daß die Trennwand 18 der Flußzelle 16 mit einem Winkel von beispielsweise 45° geneigt ist, kann die obige Gleichung folgendermaßen trans­ formiert werden:

Sa = 4cL·DELTA n/d

Präparative Betriebsart

Wenn das Differentialrefraktometer für präparative Anwen­ dungen eingesetzt wird, wird die Verbindung der Flußlei­ tungen derart abgeändert, daß die Zelle 20b mit dem dicken Einlaßtor 24i und dem dicken Auslaßtor 24o für die Proben­ anwendung eingesetzt wird, während die Zelle 20a als Refe­ renzanwendung in der Flußzelle 16 eingesetzt wird, da die Probenströmung in das Refraktometer eine hohe Geschwindig­ keit hat. Wenn in diesem Fall der Brechungsindex seitens der Zelle 20b erhöht wird, bewegt sich das Schlitzbild 6 in einer entgegengesetzten Richtung bezogen auf die Analyse­ richtung. Es wandert nämlich das Schlitzbild 6 nach rechts (in die X′-Richtung) gemäß Fig. 2B. Bei einer derartigen präparativen Anwendung führt die Signalverarbeitungsschal­ tung 36 folgende Operation durch und erzeugt ein entspre­ chendes Ausgangssignal:

Sp = c {(S₁+S₂) - (S₃+S₄)} / {(S₁+S₂) + (S₃+S₄)}

Es sei angenommen, daß die Trennwand 18 der Flußzelle 16 um einen Winkel von 45° geneigt ist. Dann kann die obige Glei­ chung folgendermaßen transformiert werden:

Sp = 4c·tanR·DELTA n·L/h

Der Signaldämpfungsfaktor Sp/Sa kann folgendermaßen ausge­ drückt werden:

Sp/Sa = d·tanR/h

Es sei angenommen, daß das Schlitzbild 6 eine Breite d von 0,5 mm und eine Höhe h von 4 mm hat und das die gerade Linie 42 in einem Winkel R von 15° geneigt ist. In diesem Fall be­ trägt der Signaldämpfungsfaktor 1/30. Dies bedeutet, daß die Empfindlichkeit um einen Faktor 1/30 vermindert wird.

Da das Signal nicht in eine Sättigung läuft, bevor das Schlitzbild 6 ein Ende des Photodetektors 30 in Fig. 2B er­ reicht, ist es möglich, eine Messung bis in einen Bereich einer hohen Konzentration durchzuführen, in dem eine latera­ le Breite des Photodetektors 30 erhöht und der Neigungswin­ kel e der geraden Linie 42 vermindert wird.

Da die gerade Linie 40 eine endliche Breite hat, wird prin­ zipiell die Linearität nicht aufrecht erhalten, wenn sich das Schlitzbild 6 über die gerade Linie 40 in der präpara­ tiven Betriebsart bewegt. Bei dem Beginn der Messung kann daher das Schlitzbild 6 vorab durch das Nullglas 28 bewegt werden, um vollständig auf den Photodetektorabschnitten 44-1 und 44-4 gemäß Fig. 2B zu liegen zu kommen, so daß die Be­ wegung des Schlitzbildes 6 ausgehend von dieser Position, die als Startposition betrachtet wird, überwacht wird. In diesem Fall kann die Signalverarbeitung gemäß folgender Gleichung durchgeführt werden:

Sp = c (S₁-S₄) / (S₁+S₄)

Wenn der Brechungsindex andererseits bezüglich der Referenz­ seite vermindert wird, wird das Schlitzbild 6 in die entge­ gengesetzte Richtung bewegt, so daß die Meßstartposition in Richtung auf die Photodetektorabschnitte 44-2 und 44-3 ver­ schoben werden kann.

Bezüglich einer derartigen Bewegung des Schlitzbildes 6 in Richtung auf die Startposition hin zum Zwecke der Messung kann das Nullglas 28 manuell betätigt werden. Gleichfalls kann dieses automatisch durch den Pulsmotor 32 betätigt werden, um das Schlitzbild 6 in eine konstante Position zu bewegen.

Nachfolgend wird ein Flüssigkeitschromatograph gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung er­ läutert, welcher das oben beschriebene Differenzialrefrak­ tometer als Detektor verwendet.

Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Flüssigkeitschromato­ graphen. Eine Probeninjektionseinrichtung 54 ist in einer Flußleitung vorgesehen, um ein Extraktionsmittel 50 zu einer Säule 56 mittels einer Zuführpumpe 52 zum Injizieren einer Probe zuzuführen. Ein extrahierter Stoff von der Säule 56 fließt in ein Differentialrefraktometer 58, welches iden­ tisch ist zu demjenigen, welches unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2A und 2B beschrieben wurde, und wird einer Analyse und einer präparativen Anwendung unterworfen. Der auf diese Weise analysierte extrahierte Stoff oder ein Teil des extra­ hierten Stoffes, welcher für die Ansammlung der Fraktion nicht benötigt wird, wird zu einem Abfluß entladen.

Das Differentialrefraktometer 58 hat eine Flußleitungs­ schalteinrichtung für eine Flußzelle, wie dies in den Fig. 4A und 4B dargestellt ist, wobei diese innerhalb eines Ab­ schnittes außerhalb der Motorantriebsschaltung 65 und der Signalverarbeitungsschaltung 36 vorgesehen ist.

Diese Flußleitungsschalteinrichtung wird nunmehr unter Be­ zugnahme auf Fig. 4A beschrieben, welche die Flußleitungen in einer Analysebetriebsart zeigt. Das Dreiwegeventil 62 ist vorgesehen, um das Extraktionsmittel zu einer Referenzzelle als Referenzlösung zuzuführen. Das Dreiwegeventil 62, wel­ ches mit einem Einlaßtor a und zwei Auslaßtoren b und c ver­ sehen ist, wird durch einen Motor 64 derart betätigt, daß das Einlaßtor a entweder mit dem Auslaßtor b oder dem Aus­ laßtor c verbunden werden kann. Die Einlaß- und Auslaßtore 22i, 22o, 24i, 24o einer Flußzelle 16 und die Einlaß- und Auslaßtore a, b und c des Dreiwegeventils 62 sind mit unab­ hängigen Toren P1 bis P7 eines gemeinsamen Abschnittes 60 verbunden. Bezüglich dieser Tore P1 bis P7 ist es möglich, frei die Verbindung zwischen den Toren abzuändern, und zwar diejenige zwischen den Toren und der Säule 56 und diejenige zwischen den Toren und dem Abfluß.

In der Analysebetriebsart werden die Zellen 20a und 20b der Flußzelle 16 für die Proben- und Referenzanwendung einge­ setzt wie dies in Fig. 4A gezeigt ist. Die Flußleitung von der Säule 56 ist mit dem Einlaßtor 22i der Zelle 20a der Flußzelle 16 durch das Tor P1 des Verbindungsabschnittes 60 verbunden. Dieses Einlaßtor 22i der Zelle 20a hat ein gerin­ geres Volumen als die anderen Tore 22o, 24i und 24o. Ande­ rerseits ist das Auslaßtor 22o der Zelle 20a mit dem Einlaß­ tor 22a des Dreiwegeventils 62 durch das Tor P2, eine Fluß­ leitung und das Tor P6 verbunden. Das Auslaßtor b des Drei­ wegeventils 62 ist mit dem Einlaßtor 24i der Zelle 20b durch das Tor P5, eine Flußleitung und das Tor P3 verbunden, wäh­ rend das Auslaßtor 24o der Zelle 20b mit dem Abfluß durch das Tor P4 verbunden ist. Das Auslaßtor c des Dreiwegeven­ tils 62 ist mit dem Abfluß durch das Tor P7 verbunden.

In der Analysebetriebsart wird das Dreiwegeventil 62 umge­ schaltet, um das Einlaßtor a mit dem Auslaßtor b vor der Analyseoperation zu verbinden, so daß das Extraktionsmittel, das aus der Säule 56 herausfließt, durch die Zelle 20b über die Zelle 20a und das Dreiwegeventil 62 fließt, um in Rich­ tung zu dem Abfluß hin entladen zu werden. Daraufhin wird das Dreiwegeventil 62 umgeschaltet, um das Einlaßtor a mit dem Auslaßtor c zu verbinden, wodurch der extrahierte Stoff von der Säule 56 lediglich durch die Zelle 20a hindurchläuft um durch die Zelle 20a erfaßt zu werden. Ein Teil des Ex­ traktionsmittels, welches vorher in der Zelle 20b floß, bleibt in dieser als Referenzlösung.

Fig. 4b zeigt die Flußleitungen in einer präparativen Be­ triebsart. Die Durchlaufverbindung in dem Verbindungsab­ schnitt 60 ist derart geschaltet, daß die Zellen 20b und 20a ihrerseits für die Probenanwendung bzw. für die Referenzan­ wendung eingesetzt werden. Die Flußleitung von der Säule 56 ist mit der Zelle 20b durch das Tor P3 verbunden, während das Ausgangstor 24o der Zelle 20b mit dem Einlaßtor a des Dreiwegeventils 62 durch das Tor P4, eine Flußleitung und das Tor P6 verbunden ist. Das Auslaßtor b des Dreiwegeven­ tils 62 ist mit dem Einlaßtor 22i der Zelle 20a durch das Tor P5, eine Flußleitung und das Tor P1 verbunden, während das Auslaßtor 22o der Zelle 20a mit dem Abfluß durch das Tor P2 verbunden ist. Das Auslaßtor c des Dreiwegeventils 62 ist mit dem Abfluß verbunden.

Auch in der präparativen Betriebsart fließt das Extraktions­ mittel, das vor dem Beginn der präparativen Betriebsart aus der Säule 56 herausfließt, von der Zelle 20b zu der Zelle 20a durch das Dreiwegeventil 62. Daraufhin wird das Drei­ wegeventil 62 derart umgeschaltet, daß das Extraktionsmittel in der Zelle 20a als Referenzlösung verbleibt. In der präpa­ rativen Betriebsart fließt ein gelöster Stoff in die Zelle 20b von der Säule 56, um in dieser erfaßt zu werden, wobei die Fraktion gesammelt wird, bevor diese in Richtung zu dem Abfluß hin entladen wird.

Claims (16)

1. Differentialrefraktometer, mit
einer Flußzelle (16) mit zwei Zellen (20a, 20b), welche durch eine Trennwand (18) unterteilt sind, die bezüglich einer optischen Achse eines Meßstrahls (12) geneigt ist, wobei eine Probenlösung durch eine der beiden Zellen (20a, 20b) und eine Referenzlösung durch die andere der beiden Zellen (20a, 20b) hindurchläuft oder in dieser gehalten wird; und
einem optischen System (8, 10, 14, 30) zum Hindurchlas­ sen des Meßstrahles (12), der einen Schlitz (10) durch­ läuft durch die Flußzelle (16), zum Reflektieren des übertragenen Meßstrahles (12) mittels eines Spiegels (26) und zum Übertragen des Meßstrahles (12) erneut durch die Flußzelle (16) und zum darauffolgenden Erzeu­ gen eines Schlitzbildes (6) auf einem Photodetektor (30) aufgrund des Meßstrahles (12) von der Flußzelle (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Photodetektor (30) in vier Abschnitte (44-1, . . . , 44-4) durch eine erste gerade Linie (40), die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) liegt, und eine zweite gerade Linie (42), die bezüglich der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) geneigt ist und sich mit der ersten geraden Linie (40) schneidet, unterteilt ist; und
daß eine Operationseinrichtung (36) vorgesehen ist, welche Ausgangssignale von den unterteilten Abschnitten (44-1, . . . , 44-4) des Photodetektors (30) empfängt, um die Differenz zwischen Ausgängen der Photodetektorab­ schnitte, welche die erste gerade Linie (40) umfassen, wobei das Schlitzbild (6) quer zu der ersten geraden Linie (40) liegt, zum Zwecke einer hochempfindlichen Erfassung zu bilden, während die Differenz zwischen den Ausgängen der Photodetektorabschnitte, die die zweite gerade Linie (42) umfassen, wobei das Schlitzbild (6) quer zu der zweiten geraden Linie (42) liegt, zum Zwecke einer Erfassung mit niedriger Empfindlichkeit zu bilden.

2. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch,
eine Schlitzbild-Bewegungseinrichtung (28), die zwischen der Flußzelle (16) und dem Photodetektor (30) vorgesehen ist, um das Schlitzbild (6), das auf dem Photodetektor (30) erzeugt wird, in der Bewegungsrichtung des Schlitz­ bildes (6) zu bewegen, um eine Anfangsposition des Schlitzbildes (6) auf dem Photodetektor (30) einzustel­ len.

3. Differentialrefraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die anfängliche Position des Schlitzbildes (6) quer zu der zweiten geraden Linie (42) auf einer Seite der ersten geraden Linie (40) eingestellt wird, welche senk­ recht zu der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) aufgrund der Änderung des Brechungsindex in der Flußzel­ le (16) ist.

4. Differentialrefraktometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine erste Flußleitungsschalteinrichtung (62), die zwischen den beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) vorgesehen ist, um eine Flußleitung zum Ablassen einer Lösung von einer Probenzelle durch eine Referenzzelle und eine Flußleitung zum Ablassen einer Lösung von einer Probenzelle durch keine Referenzzelle zu schalten, wobei die erste Flußleitungsschalteinrichtung (62) die Flußleitungen derart schaltet, daß die Lösung von der Probenzelle auch zu der Bezugszelle fließt, bevor eine Analyseoperation oder Präparationsoperation begonnen wird, und daß keine Lösung zu der Referenzzelle fließt, nachdem die Analyseoperation oder die Präparationsopera­ tion begonnen wurden, so daß ein Teil der Lösung, der in der Referenzzelle verbleibt, als Referenzlösung dient.

5. Differentialrefraktometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flußleitungsschalteinrichtung (62) ein Drehventil ist.

6. Differentialrefraktometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) ein Einlaßtor hat, welches einen kleineren Durchmesser als dasjenige der anderen Zelle hat, und
daß das Differentialrefraktometer ferner eine zweite Flußleitungsschalteinrichtung (60) zum Umschalten der Flußleitungen derart hat, daß die Zelle mit dem Einlaß­ tor des kleineren Durchmessers als Probenzelle und die andere Zelle als Referenzzelle in einer Analysebetriebs­ art dient, während die erstgenannte als Referenzzelle und die letztgenannte als Probenzelle in einer Präpara­ tionsbetriebsart dient.

7. Differentialrefraktometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flußleitungsschalteinrichtung (60) ein Verbindungsabschnitt ist, der zur Änderung der Verbin­ dung der Flußleitungen geeignet ist.

8. Differentialrefraktometer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) ein Einlaßtor hat, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der anderen Zelle,
daß das Differentialrefraktometer ferner ein Drehventil (62) umfaßt, das ein Lösungseinlaßtor und zwei Lösungs­ auslaßtore aufweist, welche wahlweise mit dem Lösungs­ einlaßtor verbindbar sind und
daß das Differentialrefraktometer einen Verbindungsab­ schnitt (60) mit Toren aufweist, die mit den jeweiligen Einlaß- und Auslaßtoren der beiden Zellen (20a, 20b) und dem Lösungseinlaßtor und dem Lösungsauslaßtor des Dreh­ ventiles (62) verbunden sind, wobei der Verbindungsab­ schnitt dazu geeignet ist, die Verbindung zwischen den Toren sowie diejenige zwischen den Toren und einer äuße­ ren Flußleitung zu verändern.

9. Flüssigkeitschromatograph mit einer Flußleitung zum Zuführen eines Extraktionsmittels zu einer Säule (56) mittels einer Zuführpumpe (52), einer in der Flußleitung angeordneten Probeninjektionseinrichtung und einem Differenzialrefraktometer als Detektor, welches in einer anderen Flußleitung angeordnet ist, die den Auslaß der Säule (56) mit einem Abfluß verbindet,
wobei das Differentialrefraktometer folgende Merkmale aufweist:
eine Flußzelle (16), mit zwei Zellen (20a, 20b), die durch eine Trennwand (18) unterteilt sind, die bezüglich einer optischen Achse eines Meßstrahles (12) geneigt ist, so daß eine Probenlösung eine der beiden Zellen (20a, 20b) durchläuft und eine Referenzlösung die andere der beiden Zellen durchläuft oder in dieser gehalten wird; und
ein optisches System (8, 10, 14, 30) zum Übertragen eines Meßstrahls (12), der einen Schlitz (10) durch­ läuft, durch die Flußzelle (16), zum Reflektieren des übertragenen Meßstrahles (12) mittels eines Spiegels (26) zum erneuten Übertragen des Meßstrahls (12) durch die Flußzelle (16) und zum anschließenden Erzeugen eines Schlitzbildes (6) auf einem Photodetektor (30) aufgrund des Meßstrahls (12) von der Flußzelle (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Photodetektor (30) in vier Abschnitte (44-1, . . . , 44-4) durch eine erste gerade Linie (40), die senk­ recht auf einer Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) steht, und eine zweite gerade Linie (42) unterteilt ist, die bezüglich der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) geneigt angeordnet ist und die erste gerade Linie (40) schneidet; und
daß eine Operationseinrichtung (36) vorgesehen ist, die die Ausgangssignale von den jeweiligen unterteilten Ab­ schnitten (44-1, . . . , 44-4) des Photodetektors empfängt, um die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Photodetektorabschnitte, die die erste gerade Linie (40) umfassen, wobei das Schlitzbild (6) quer zu der ersten geraden Linie (40) angeordnet ist, für eine hochempfind­ liche Erfassung zu verarbeiten, während die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Photodetektorabschnit­ te, welche die zweite gerade Linie (42) umfassen, wobei das Schlitzbild (6) quer zu der zweiten geraden Linie angeordnet ist, für eine Erfassung mit niedriger Emp­ findlichkeit verarbeitet wird.

10. Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
eine Schlitzbild-Bewegungseinrichtung (28), die zwischen der Flußzelle (16) und dem Photodetektor (30) vorgesehen ist, um das Schlitzbild (6), das auf dem Photodetektor (30) erzeugt wird, in der Bewegungsrichtung des Schlitz­ bildes (6) zu bewegen, um eine Anfangsposition des Schlitzbildes (6) auf dem Photodetektor (30) einzustel­ len.

11. Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Position des Schlitzbildes (6) quer zu der zweiten geraden Linie (42) auf einer Seite der ersten geraden Linie (40) eingestellt wird, welche senk­ recht zu der Bewegungsrichtung des Schlitzbildes (6) aufgrund der Änderung des Brechungsindex in der Flußzel­ le (16) ist.

12. Flüssigkeitschromatograph nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch
eine erste Flußleitungsschalteinrichtung (62), die zwischen den beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) vorgesehen ist, um eine Flußleitung zum Ablassen einer Lösung von einer Probenzelle durch eine Referenzzelle und eine Flußleitung zum Ablassen einer Lösung von einer Probenzelle durch keine Referenzzelle zu schalten,
wobei die erste Flußleitungsschalteinrichtung (62) die Flußleitungen derart schaltet, daß die Lösung von der Probenzelle auch zu der Bezugszelle fließt, bevor eine Analyseoperation oder Präparationsoperation begonnen wird, und daß keine Lösung zu der Referenzzelle fließt, nachdem die Analyseoperation oder die Präparationsopera­ tion begonnen wurden, so daß ein Teil der Lösung, der in der Referenzzelle verbleibt, als Referenzlösung dient.

13. Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flußleitungsschalteinrichtung (62) ein Drehventil ist.

14. Flüssigkeitschromatograph nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) ein Einlaßtor hat, welches einen kleineren Durchmesser als dasjenige der anderen Zelle hat, und
daß das Differentialrefraktometer ferner eine zweite Flußleitungsschalteinrichtung (60) zum Umschalten der Flußleitungen derart hat, daß die Zelle mit dem Einlaß­ tor des kleineren Durchmessers als Probenzelle und die andere Zelle als Referenzzelle in einer Analysebetriebs­ art dient, während die erstgenannte als Referenzzelle und die letztgenannte als Probenzelle in einer Präpara­ tionsbetriebsart dient.

15. Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flußleitungsschalteinrichtung (60) ein Verbindungsabschnitt ist, der zur Änderung der Verbin­ dung der Flußleitungen geeignet ist.

16. Flüssigkeitschromatograph nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der beiden Zellen (20a, 20b) der Flußzelle (16) ein Einlaßtor hat, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der anderen Zelle,
daß das Differentialrefraktometer ferner ein Drehventil (62) umfaßt, das ein Lösungseinlaßtor und zwei Lösungs­ auslaßtore aufweist, welche wahlweise mit dem Lösungs­ einlaßtor verbindbar sind und
daß das Differentialrefraktometer einen Verbindungsab­ schnitt (60) mit Toren aufweist, die mit den jeweiligen Einlaß- und Auslaßtoren der beiden Zellen (20a, 20b) und dem Lösungseinlaßtor und dem Lösungsauslaßtor des Dreh­ ventiles (62) verbunden sind, wobei der Verbindungsab­ schnitt dazu geeignet ist, die Verbindung zwischen den Toren sowie diejenige zwischen den Toren und einer äuße­ ren Flußleitung zu verändern.