RU2589374C1 - Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector - Google Patents
Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589374C1 RU2589374C1 RU2015111096/28A RU2015111096A RU2589374C1 RU 2589374 C1 RU2589374 C1 RU 2589374C1 RU 2015111096/28 A RU2015111096/28 A RU 2015111096/28A RU 2015111096 A RU2015111096 A RU 2015111096A RU 2589374 C1 RU2589374 C1 RU 2589374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cuvette
- detector
- channels
- quartz
- refractometric detector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитическому приборостроению хроматографических приборов, в частности к проточным рефрактометрическим детекторам с лазерным модулем в безметаллическом исполнении, и может быть использовано в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для детектирования реакционных органических и неорганических соединений при температуре 20-50°С.The invention relates to analytical instrumentation of chromatographic instruments, in particular to flow-through refractometric detectors with a laser module in a metal-free design, and can be used in high performance liquid chromatography (HPLC) to detect reactive organic and inorganic compounds at a temperature of 20-50 ° C.
К рефрактометрическим детекторам для ВЭЖХ предъявляются следующие требования: высокая чувствительность, широкий диапазон линейности, низкий уровень шума и особенно дрейфа нулевой линии; к конструкции кварцевой кюветы - небольшой детектируемый объем (3-10 мкл), быстрая промываемость хроматографического тракта детектора; при анализе реакционных соединений - отсутствие контакта соединений и элюента с металлическими поверхностями хроматографического тракта детектора [1-8].The following requirements are imposed on refractometric detectors for HPLC: high sensitivity, a wide range of linearity, low noise and especially zero line drift; to the design of the quartz cuvette - a small detectable volume (3-10 μl), fast washability of the chromatographic path of the detector; in the analysis of reaction compounds, the absence of contact of the compounds and the eluent with the metal surfaces of the chromatographic path of the detector [1-8].
Дрейф нулевой линии рефрактометрического детектора в основном зависит от колебания температуры окружающей среды и температуры внутри корпуса детектора. Для уменьшения влияния температуры на дрейф нулевой линии детектора, кварцевая кювета обычно помещается в массивный оптико-механический блок, изготовленный из материалов обладающих большой теплоемкостью (латуни) и используется термостабилизация оптико-механического блока детектора с помощью теплообменника (водяной рубашки), который соединен с термостатом и насосом [8, 9]. Конструкция обеспечивает стабилизацию нулевой линии детектора, но при длительной работе и температуре окружающего воздуха выше 25°С внутри детектора повышается температура, что приводит к увеличению дрейфа и шума нулевой линии детектора.The zero line drift of a refractometric detector mainly depends on fluctuations in the ambient temperature and the temperature inside the detector body. To reduce the influence of temperature on the drift of the detector’s zero line, a quartz cuvette is usually placed in a massive optical-mechanical block made of materials with high heat capacity (brass) and thermal stabilization of the optical-mechanical block of the detector is used using a heat exchanger (water jacket), which is connected to a thermostat and pump [8, 9]. The design provides stabilization of the zero line of the detector, but with prolonged operation and an ambient temperature above 25 ° C, the temperature inside the detector rises, which leads to an increase in the drift and noise of the zero line of the detector.
Известен рефрактометрический детектор для жидкостной хроматографии [7], который имеет такую оптическую схему и конструкцию кварцевой кюветы, которые позволяют проводить детектирование органических и неорганических веществ при высокой чувствительности и стабильной нулевой линии. Система регистрации основана на использовании двухплощадочного фотодиода, имеющего лучшее соотношение сигнал-шум, по сравнению с двумя отдельными фотодиодами.A refractometric detector for liquid chromatography is known [7], which has such an optical design and design of a quartz cuvette that allows the detection of organic and inorganic substances at high sensitivity and a stable zero line. The registration system is based on the use of a two-site photodiode having a better signal-to-noise ratio compared to two separate photodiodes.
Рефрактометрический детектор [7] содержит оптически связанные и последовательно расположенные светодиод, телескопическую систему линз, щелевую диафрагму, проточную кварцевую кювету с тремя каналами, двухплощадочный фотодиод. Светодиод имеет диаметр светоизлучающей площадки 30 мкм и излучает полихроматический световой поток с длинной волны 610-760 нм с максимумом 650 нм. Телескопическая система линз состоит из трех последовательно установленных линз, положительной, нейтральной и положительной соответственно. Щелевая диафрагма расположена сразу за телескопической системой линз. Проточная кварцевая кювета изготовлена из трех оптических деталей, скрепленных по технологии глубокого оптического контакта. Двухплощадочный фотодиод выполнен на одном полупроводниковом кристалле методом планарной технологии. Размеры каждой фоточувствительной площадки фотодиода 5×5 мм, расстояние между площадками 50 мкм.The refractometric detector [7] contains optically coupled and sequentially located LEDs, a telescopic lens system, a slit diaphragm, a flowing quartz cell with three channels, and a two-site photodiode. The LED has a diameter of a light-emitting area of 30 μm and emits a polychromatic light flux with a wavelength of 610-760 nm with a maximum of 650 nm. The telescopic lens system consists of three sequentially mounted lenses, positive, neutral and positive, respectively. The slit diaphragm is located immediately behind the telescopic lens system. A flowing quartz cuvette is made of three optical parts fastened by deep optical contact technology. The two-site photodiode is made on a single semiconductor chip using planar technology. The dimensions of each photosensitive area of the photodiode are 5 × 5 mm, the distance between the areas is 50 μm.
В рефрактометрическом детекторе [7] проточная кварцевая кювета из стекла К-8, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с последовательно расположенными тремя отдельными сквозными каналами, треугольными в поперечном сечении, а также двухплощадочный фотодиод, установленный перпендикулярно оптической оси кварцевой кюветы детектора с условием равного распределения энергии падающего света по его площадкам при отсутствии анализируемого вещества в аналитическом канале кюветы. Перед проточной кюветой установлена щелевая диафрагма шириной 1200 мкм для формирования полоски света вдоль оси всех трех каналов кюветы, выполненных в виде прямоугольных треугольников с острым углом 45°, при этом гипотенузы треугольных сечений первого и третьего каналов выполнены в непосредственной близости от катетов сечения второго канала и совпадают с ним по длине и ориентации в пространстве.In a refractometric detector [7], a flowing quartz cuvette made of K-8 glass is made in the form of a rectangular parallelepiped with successively three separate through channels, triangular in cross section, as well as a two-site photodiode mounted perpendicular to the optical axis of the detector's quartz cuvette under the condition of equal energy distribution incident light on its sites in the absence of the analyte in the analytical channel of the cell. A 1200 μm wide slit diaphragm is installed in front of the flow cell to form a light strip along the axis of all three channels of the cell, made in the form of rectangular triangles with an acute angle of 45 °, while the hypotenuses of triangular sections of the first and third channels are made in the immediate vicinity of the leg sections of the second channel and coincide with it in length and orientation in space.
Рефрактометрический детектор [7] (фиг. 1) работает следующим образом.The refractometric detector [7] (Fig. 1) works as follows.
Излучение светового потока светодиода 1 собирается телескопической системой линз 2 в узкий параллельный пучок света, падающий на переднюю грань кюветы под углом 90°. Диафрагма 3 вырезает из круглого сечения пучка, полоску света с направлением, совпадающим с направлением оси каналов 4′, 4″, 4″′, проточной кварцевой кюветы 4. В случае, когда во всех проточных каналах кюветы находится один и тот же хроматографический элюент, световой поток проходит канал 4′, преломляется на большой стороне канала под углом, зависящим от показателей преломления на границе элюент-материал кюветы. Снова преломляясь, световой поток с обратным направлением под таким же углом в проточном канале 4″ попадает на следующую плоскопараллельную пластинку и по тем же правилам преломления проходит канал 4″′. Независимо от показателя преломления используемого хроматографического элюента и температуры жидкости в соответствии с одним из основных законов распространения света направление светового потока с выхода проточной кюветы остается на одной оптической оси с направлением светового потока на входе кюветы. Двухплощадочный фотодиод 5 установлен на некотором расстоянии от выходной грани проточной кварцевой кюветы 4 перпендикулярно оптической оси. Положение фотодиода выбрано таким образом, что энергия падающего светового потока равно распределена на обеих фоточувствительных площадках. При условии включения двухплощадочного фотодиода 5 по дифференциальной схеме, измеряемый ток на выходе равен нулю. Таким образом, независимо от температурных условий, окружающих детектор, нулевая линия остается стабильной. В момент прохождения компонентов анализируемого вещества только через один из каналов направление светового потока на выходе кюветы отклоняется от направления главной оптической оси на угол, пропорциональный изменению показателя преломления в этом канале. Энергетическое равновесие на фоточувствительных площадках фотодиода 5 нарушается пропорционально изменению угла отклонения от оптической оси детектора и, соответственно, также пропорционально изменяется измеряемый ток с фотодиода. Дрейф нулевой линии не превышает 0,1% от полной шкалы детектора за один час измерений.The light flux of the LED 1 is collected by a telescopic lens system 2 into a narrow parallel beam of light incident on the front face of the cell at an angle of 90 °. The diaphragm 3 cuts out from the circular section of the beam, a strip of light with a direction coinciding with the direction of the axis of the channels 4 ′, 4 ″, 4 ″ ”, flowing quartz cuvette 4. In the case when in all flowing channels of the cuvette there is the same chromatographic eluent, the luminous flux passes through the channel 4 ′, is refracted on the large side of the channel at an angle depending on the refractive indices at the boundary of the eluent-material of the cell. Refracting again, the light flux with the opposite direction at the same angle in the 4 ″ flow channel enters the next plane-parallel plate and, according to the same refraction rules, the 4 ″ ”channel passes. Regardless of the refractive index of the chromatographic eluent used and the temperature of the liquid, in accordance with one of the basic laws of light propagation, the direction of the light flux from the outlet of the flow cell remains on the same optical axis as the direction of the light flux at the cell inlet. A two-site photodiode 5 is mounted at a distance from the output face of the flowing quartz cell 4 perpendicular to the optical axis. The position of the photodiode is chosen in such a way that the energy of the incident light flux is equally distributed on both photosensitive sites. Provided that the two-site photodiode 5 is turned on according to a differential circuit, the measured output current is zero. Thus, regardless of the temperature conditions surrounding the detector, the zero line remains stable. At the moment of the passage of the components of the analyte through only one of the channels, the direction of the light flux at the exit of the cell deviates from the direction of the main optical axis by an angle proportional to the change in the refractive index in this channel. The energy balance at the photosensitive areas of the photodiode 5 is violated in proportion to the change in the angle of deviation from the optical axis of the detector and, accordingly, the measured current from the photodiode also proportionally changes. The zero line drift does not exceed 0.1% of the full scale of the detector in one hour of measurement.
Конструктивные недостатки рефрактометрического детектора [7]:Design flaws of the refractometric detector [7]:
- В рефрактометрическом детекторе светодиод со светоизлучающей площадкой диаметром 30 мкм излучает полихроматический световой поток (λ=610-760 нм с максимумом 650 нм) низкой интенсивности, что снижает чувствительность детектора при определении органических и неорганических соединений. Хроматографические пики определяемых органических и неорганических соединений ассиметричны и связано это с тем, что полихроматический световой поток, излучаемый светодиодом, разделяется на призме в кювете и неравномерно распределяется на площадках фотодиода рефрактометрического детектора.- In a refractometric detector, an LED with a light-emitting area of 30 μm in diameter emits a low-intensity polychromatic light flux (λ = 610-760 nm with a maximum of 650 nm), which reduces the sensitivity of the detector when determining organic and inorganic compounds. The chromatographic peaks of the determined organic and inorganic compounds are asymmetric and this is due to the fact that the polychromatic light flux emitted by the LED is separated on the prism in the cuvette and is unevenly distributed on the sites of the photodiode of the refractometric detector.
- В детекторе отсутствует призма для юстировки и плоскопараллельная кварцевая пластина зануления, из-за чего невозможно проведение юстировки детектора по эталонным веществам (с известным коэффициентом преломления света) и приводит к детектированию веществ в виде положительного и отрицательного сигнала. Например, мономерная кремниевая кислота детектируется в виде отрицательного сигнала, а полимерные молекулы кремниевой кислоты в виде положительного сигнала [3]. Это не позволяет определять с высокой точностью мономерную кремниевую кислоту в геотермальной воде, используемой на тепловых и электрических станциях.- The detector does not have a prism for alignment and a plane-parallel quartz grounding plate, which makes it impossible to align the detector with reference substances (with a known light refractive index) and leads to the detection of substances in the form of a positive and negative signal. For example, monomeric silicic acid is detected as a negative signal, and polymeric silicic acid molecules as a positive signal [3]. This does not allow to determine with high accuracy monomeric silicic acid in geothermal water used in thermal and power plants.
- Герметизация кварцевой кюветы в корпусе из нержавеющей стали осуществляется прокладкой из фторопласта, толщиной 0.1 мм, при этом анализируемые вещества и элюент контактируют с металлическим корпусом кюветы. Анализируемые методом ВЭЖХ реакционно-способные соединения - олигомеры этоксисилоксанов, мономерная и полимерные молекулы кремниевой кислоты выпадают на поверхности нержавеющей стали в виде диоксида кремния [1-3], что приводит к закупорке аналитического канала рефрактометрического детектора.- The quartz cuvette is sealed in a stainless steel casing by means of a fluoroplastic gasket 0.1 mm thick, while the analyzed substances and eluent are in contact with the cuvette metal casing. The reactive compounds — ethoxysiloxane oligomers, monomeric and polymeric silicic acid molecules analyzed on the stainless steel surface in the form of silicon dioxide, analyzed by HPLC, block the analytical channel of the refractometric detector.
- При определении методом ВЭЖХ молекулярно-массового распределения хитозана и содержания примесных соединений в препаратах хитозана используют элюент, содержащий уксусную кислоту, которая вызывает коррозию нержавеющей стали и ионы железа, хрома и никеля реагируют с аминогруппами хитозана, хитозан-хитина и хитозан-белкового комплекса [4], что приводит к искажению результатов анализа препаратов хитозана.- When determining the molecular weight distribution of chitosan and the content of impurity compounds in chitosan preparations by HPLC, an eluent containing acetic acid, which corrodes stainless steel, is used, and iron, chromium and nickel ions react with the amino groups of chitosan, chitosan-chitin and the chitosan-protein complex [ 4], which leads to a distortion of the results of the analysis of chitosan preparations.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому детектору, выбранным в качестве прототипа, является дифференциальный рефрактометрический детектор RIDK-102 для жидкостной хроматографии [8, 9] (производства Чехословакии).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed detector, selected as a prototype, is a RIDK-102 differential refractometric detector for liquid chromatography [8, 9] (manufactured in Czechoslovakia).
Рефрактометрический детектор [8, 9] содержит оптически связанные и последовательно расположены: источник света - лампочка с вольфрамовой нитью накала (6 в, 6 ватт); фильтр из стекла синего цвета (пропускает световой поток с λ 450-530 нм); объектив, состоящий из трех линз; щелевая диафрагма шириной 75 мкм выполнена пластинами из нержавеющей стали толщиной 1 мм и расположена между линзами объектива; кварцевая кювета с двумя каналами, крепится пластинами из термообработанного фторопласта 4Д; призма в виде равнобедренной трапеции с острыми углами 45°, плоскопараллельная кварцевая пластина зануления; фотодиод с двумя фоточувствительными площадками (размеры каждой площадки фотодиода 1.875×0.657 мм, расстояние между площадками 125 мкм), установленный перпендикулярно оптической оси кварцевой кюветы детектора с условием равного распределения энергии падающего светового потока по его площадкам при отсутствии анализируемого вещества в аналитическом канале кварцевой кюветы.The refractometric detector [8, 9] contains optically coupled and sequentially arranged: the light source is a bulb with a tungsten filament (6 v, 6 watts); blue glass filter (transmits luminous flux with λ 450-530 nm); a lens consisting of three lenses; a 75 μm wide slotted diaphragm is made of stainless steel plates 1 mm thick and is located between the lenses of the lens; a quartz cuvette with two channels, fastened with plates from heat-treated 4D fluoroplastic; a prism in the form of an isosceles trapezoid with acute angles of 45 °, a plane-parallel quartz grounding plate; a photodiode with two photosensitive pads (the dimensions of each pod of the photodiode are 1.875 × 0.657 mm, the distance between the pads is 125 μm) mounted perpendicular to the optical axis of the detector quartz cuvette with the condition that the incident light flux is equally distributed over its sites in the absence of the analyte in the analytical channel of the quartz cuvette.
В рефрактометрическом детекторе [8, 9] кварцевая кювета выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя сквозными каналами, имеющие в поперечном сечении прямоугольные треугольники с острым углом 45°, расположенные симметрично общей для обоих каналов большой стороне треугольников. Первый канал кварцевой кюветы аналитический - измеряет показатель преломления анализируемого вещества относительного эталонной жидкости, находящейся во втором канале кюветы.In a refractometric detector [8, 9], a quartz cuvette is made in the form of a rectangular parallelepiped with two through channels, having rectangular triangles with an acute angle of 45 ° in cross section located symmetrically to the large side of the triangles symmetrical for both channels. The first channel of the quartz cell is analytical - it measures the refractive index of the analyte relative to the reference liquid located in the second channel of the cell.
Призма [8, 9] выполнена в виде равнобедренной трапеции с острыми углами 45° обеспечивает поворот луча света на 180°, прошедшего через кварцевую кювету и его перемещение перпендикулярно оптической оси кюветы по площадкам фотодиода при юстировке рефрактометрического детектора по эталонным веществам.The prism [8, 9] is made in the form of an isosceles trapezoid with sharp angles of 45 ° that provides a 180 ° rotation of the light beam passing through the quartz cuvette and its movement perpendicular to the optical axis of the cuvette along the areas of the photodiode when the refractometric detector is aligned with reference substances.
В рефрактометрическом детекторе [8] для исключения контакта элюента с металлической поверхностью жидкостного тракта, кварцевая кювета крепится между нижней и верхней металлическими крышками, в которые установлены две термообработанные фторопластовые пластины, отшлифованные с одной стороны до зеркальной поверхности, установленные в посадочные места верхней и нижней металлических крышек и наложенные на торцы кварцевой кюветы, отшлифованные до зеркальной поверхности. Металлические шпильки, установленные в нижней металлической крышке и проходящие через сквозные каналы верхней металлической крышки стягиваются гайками и обеспечивают крепление кварцевой кюветы. Для ввода и вывода элюента из аналитического и сравнительного каналов кварцевой кюветы в металлических крышках выполнены четыре отверстия с резьбой и конусным окончанием. Соосно с ними в фторопластовых пластинах выполнены отверстия для протекания элюента через аналитический и сравнительный каналы кварцевой кюветы и отверстия для установки в них подводящих и отводящих фторопластовых капилляров, которые крепятся в металлических крышках винтами-феррулами из полиэтерэтеркетона (ПИИК).In a refractometric detector [8], to prevent contact of the eluent with the metal surface of the liquid path, a quartz cuvette is mounted between the lower and upper metal covers, in which there are two heat-treated fluoroplastic plates, ground on one side to a mirror surface, installed in the seats of the upper and lower metal lids and superimposed on the ends of the quartz cuvette, polished to a mirror surface. Metal studs installed in the lower metal cover and passing through the through channels of the upper metal cover are tightened with nuts and provide fastening of the quartz cuvette. For the input and output of the eluent from the analytical and comparative channels of the quartz cuvette, four holes with a thread and a conical end are made in the metal covers. Coaxially with them in the fluoroplastic plates, holes were made for the flow of eluent through the analytical and comparative channels of the quartz cuvette and holes for installation of the inlet and outlet fluoroplastic capillaries in them, which are fastened in metal caps with ferrules made of polyeteretherketone (PIIC).
Конструктивным недостатком прототипа [8] является следующее:The structural disadvantage of the prototype [8] is the following:
- В рефрактометрическом детекторе кварцевая кювета, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя сквозными каналами, треугольными в поперечном сечении с углом 45°, не обеспечивает стабильность нулевой линии при температуре воздуха в рабочем помещении выше 20°С, так как происходит повышение температуры внутри детектора за счет тепловой энергии, выделяющейся от элементов электронных схем и лампочки с вольфрамовой нитью накала (6 ватт).- In a refractometric detector, a quartz cuvette, made in the form of a rectangular parallelepiped with two through channels, triangular in cross section with an angle of 45 °, does not provide zero line stability at an air temperature in the working room above 20 ° C, since there is an increase in temperature inside the detector beyond account of thermal energy released from the elements of electronic circuits and light bulbs with a tungsten filament (6 watts).
- Низкая чувствительность рефрактометрического детектора при детектировании органических и неорганических веществ и связано это с тем, что вольфрамовая нить накала лампочки (6 в, 6 ватт) излучает полихроматический световой поток недостаточной интенсивности и фильтр из стекла синего цвета пропускает световой поток с длинной волны 450-530 нм уменьшает в 2.5 раза интенсивность светового потока, поступающий на фотодиоды.- The low sensitivity of the refractometric detector when detecting organic and inorganic substances and this is due to the fact that the tungsten filament of the bulb (6 V, 6 watts) emits a polychromatic light flux of insufficient intensity and the blue glass filter passes the light flux with a wavelength of 450-530 nm reduces by 2.5 times the intensity of the light flux entering the photodiodes.
- При длительной работе рефрактометрического детектора деформируется в лампочке вольфрамовая нить накала (в виде змейки), что приводит к неравномерности распределения энергии падающего светового потока на фотодиоды и как следствие понижается чувствительность определения органических и неорганических веществ, увеличивается дрейф нулевой линии и детектируются определяемые вещества в виде ассиметричных хроматографических пиков.- During long-term operation of the refractometric detector, a tungsten filament (in the form of a snake) is deformed in the bulb, which leads to uneven distribution of the energy of the incident light flux to the photodiodes and, as a result, the sensitivity of the determination of organic and inorganic substances decreases, the zero-line drift increases and the detected substances are detected in the form asymmetric chromatographic peaks.
- Световой поток, проходящий через щелевую диафрагму, формируется пластинами из нержавеющей стали, толщиной 1 мм, имеют шероховатости и приводит к рассеиванию светового потока, что приводит к увеличению шума нулевой линии детектора.- The luminous flux passing through the slotted diaphragm is formed by stainless steel plates 1 mm thick, have roughness and leads to scattering of the luminous flux, which leads to an increase in the noise of the zero line of the detector.
- Рефрактометрический детектор позволяет проводить анализ только при комнатной температуре и не позволяет проводить анализ при температуре аналитической колонки и измерительного оптико-механического блока 25-50°С.- The refractometric detector allows analysis only at room temperature and does not allow analysis at a temperature of the analytical column and the measuring optical-mechanical unit of 25-50 ° C.
Технический результат заявленного изобретения - создание рефрактометрического детектора, имеющего такую оптическую схему, которая повышает чувствительность определения методом ВЭЖХ органических и неорганических веществ при сохранении стабильной нулевой линии.The technical result of the claimed invention is the creation of a refractometric detector having such an optical scheme, which increases the sensitivity of determination of organic and inorganic substances by HPLC while maintaining a stable zero line.
Технический результат достигается тем, что в рефрактометрическом детекторе для жидкостной хроматографии, содержащем: оптически связанные источник света от лазерного модуля (15×8 мм, 3 в, 1 мВт) излучающий монохроматический световой поток - точку диаметром 3 мм с длинной волны 650 нм; объектив; щелевую диафрагму для формирования полоски света вдоль оси трех каналов кварцевой кюветы и для исключения рассеивания светового потока, выполнена пластинами из черненой латуни толщиной 50 мкм; проточную кварцевую кювету с последовательно расположенными отдельными тремя сквозными каналами, треугольными в поперечном сечении с острым углом 45° (фиг. 2 позиции 12′, 12″, 12″′), при этом гипотенузы треугольных сечений первого и третьего каналов кюветы выполнены в непосредственной близости от катетов сечения второго канала и совпадают с ним по длине и ориентации в пространстве; призму в виде равнобедренной трапеции с острыми углами 45° обеспечивает поворот луча света на 180°, прошедшего через кварцевую кювету и его перемещение перпендикулярно оптической оси кюветы по площадкам фотодиода при юстировке детектора по эталонным веществам; плоскопараллельную кварцевую пластину зануления и двухплощадочный фотодиод, установленный перпендикулярно оптической оси кварцевой кюветы с условием равного распределения энергии падающего светового потока по его площадкам при отсутствии анализируемого вещества в аналитическом канале кварцевой кюветы; стабилизированный источник постоянного напряжения (3 В) для питания лазерного модуля; тепловой замкнутый контур, содержащий теплообменники измерительного оптико-механического блока и аналитической колонки, термостат для нагревания воды в контуре и насос для циркуляции воды; измерительный оптико-механический блок детектора изолируют перегородкой от электронного блока; вентилятор для охлаждения воздушным потоком электронного блока детектора.The technical result is achieved in that in a refractometric detector for liquid chromatography, containing: optically coupled light source from a laser module (15 × 8 mm, 3 v, 1 mW) emitting monochromatic light flux - a point 3 mm in diameter with a wavelength of 650 nm; lens; a slit diaphragm for forming a strip of light along the axis of the three channels of the quartz cuvette and to prevent light scattering, is made of blackened brass plates with a thickness of 50 μm; flowing quartz cuvette with successive separate three through channels, triangular in cross section with an acute angle of 45 ° (Fig. 2
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawings, which show the following.
На Фиг. 1 представлен рефрактометрический детектор по патенту №9391 [7] Республики Беларусь, где 1 - светодиод; 2 - телескопическая система линз; 3 - диафрагма; 4 - проточная кварцевая кювета с тремя каналами; 5 - двухплощадочный фотодиод.In FIG. 1 shows a refractometric detector according to patent No. 9391 [7] of the Republic of Belarus, where 1 is an LED; 2 - telescopic lens system; 3 - aperture; 4 - flowing quartz cell with three channels; 5 - two-site photodiode.
На Фиг. 2 представлен оптико-механический блок заявляемого рефрактометрического детектора, гдеIn FIG. 2 presents the optical-mechanical unit of the inventive refractometric detector, where
6 - лазерный модуль (15×8 мм, 3 в, 1 мВт), излучающий монохроматический световой поток в виде точки диаметром 3 мм с длинной волны 650 нм;6 - a laser module (15 × 8 mm, 3 v, 1 mW) emitting a monochromatic light flux in the form of a point with a diameter of 3 mm with a wavelength of 650 nm;
7 - объектив;7 - lens;
8-10 - линзы объектива;8-10 - lenses of the lens;
11 - диафрагма в виде щели шириной 50-100 мкм выполнена пластинами из черненой латуни, толщиной 50 мкм и расположена между линзами (9, 10) объектива;11 - a diaphragm in the form of a slit with a width of 50-100 μm is made of blackened brass plates with a thickness of 50 μm and is located between the lenses (9, 10) of the lens;
12 - проточная кварцевая кювета с тремя сквозными каналами (12′, 12″, 12″′) крепится между пластинами из термообработанного фторопласта в корпусе кюветы 13 из нержавеющей стали с помощью крышки 14 и четырех винтов 15;12 - a flowing quartz cuvette with three through channels (12 ′, 12 ″, 12 ″ ″) is mounted between the plates of the heat-treated fluoroplastic in the casing of the
16-18 - каналы для крепления капилляров из фторопласта в нижней части корпуса кюветы;16-18 - channels for attaching fluoroplastic capillaries in the lower part of the cuvette body;
19-21 - каналы для крепления капилляров из фторопласта в верхней части корпуса кюветы;19-21 - channels for attaching fluoroplastic capillaries in the upper part of the cuvette body;
22 - призма для юстировки детектора по эталонным веществам;22 - a prism for aligning the detector with reference substances;
23 - плоскопараллельная кварцевая пластина зануления;23 - plane-parallel quartz grounding plate;
24 - фотодиод с двумя фоточувствительными площадками (размеры каждой площадки фотодиода 1.875×0.657 мм, расстояние между площадками 125 мкм);24 — a photodiode with two photosensitive pads (the dimensions of each pod of the photodiode are 1.875 × 0.657 mm, the distance between the pads is 125 μm);
25, 26 - патрубки теплообменника измерительного оптико-механического блока детектора.25, 26 - pipes of the heat exchanger of the measuring optical-mechanical block of the detector.
На фиг. 2 приведен монтаж кварцевой кюветы в латунном корпусе измерительного оптико-механическом блоке рефрактометрического детектора, крепление и герметизация кварцевой кюветы с тремя каналами в безметаллическом исполнении. Проточная кварцевая кювета прямоугольной формы с тремя каналами была изготовлена из оптического стекла К-8 по патенту [7] частным научно-производственным унитарным предприятием «Хромдетект», республика Беларусь. Световой поток сформированный щелевой диафрагмой проходит перпендикулярно оптической оси кварцевой кюветы.In FIG. Figure 2 shows the installation of a quartz cuvette in the brass body of the measuring optical-mechanical unit of a refractometric detector, fastening and sealing of a quartz cuvette with three channels in a non-metallic design. A flowing quartz cuvette of a rectangular shape with three channels was made of K-8 optical glass according to the patent [7] by the private scientific-production unitary enterprise “Khromdetect”, the Republic of Belarus. The luminous flux formed by the slit diaphragm passes perpendicular to the optical axis of the quartz cell.
Для работы лазерного модуля дополнительно установлен стабилизированный источник постоянного напряжения 3 в.For the operation of the laser module, a stabilized 3-V DC voltage source is additionally installed.
Устанавливается кварцевая кювета в измерительный оптико-механический блок, при этом сохраняется теплообменник рефрактометрического детектора и это позволяет проводить анализ методом ВЭЖХ органических веществ при температуре 25-50°С. Для этого к детектору подсоединяют теплообменник аналитической колонки, термостат для нагревания воды и насос для циркуляции воды по тепловому контуру.A quartz cuvette is installed in the measuring optical-mechanical unit, while the heat exchanger of the refractometric detector is stored and this allows the analysis of organic substances by HPLC at a temperature of 25-50 ° C. To do this, an analyzer column heat exchanger, a thermostat for heating water, and a pump for circulating water along the thermal circuit are connected to the detector.
Первый канал кварцевой кюветы - аналитический, измеряет показатель преломления анализируемого вещества относительного эталонной жидкости, находящейся во втором и третьем каналах кюветы.The first channel of the quartz cell - analytical, measures the refractive index of the analyte relative to the reference liquid located in the second and third channels of the cell.
Для исключения контакта элюента и реакционных органических и неорганических веществ с металлической поверхностью жидкостного тракта в детекторе крепление кварцевой кюветы выполнено между пластинами из фторопласта 4Д, которые термообработанны в атмосфере азота для устранения хладотекучести [8]. Пластины из фторопласта, контактирующие с кварцевой кюветой, отшлифованы до зеркальной поверхности, устанавливают в посадочные места корпуса кюветы из нержавеющей стали и накладывают на торцы кварцевой кюветы, отшлифованные до зеркальной поверхности. Болты стягивают корпус кюветы с помощью крышки и четырех болтов и обеспечивают крепление и герметизацию кварцевой кюветы между пластинами из фторопласта. Для ввода и вывода элюента из аналитического и сравнительных каналов кварцевой кюветы, в корпусе кюветы и крышке выполнены шесть отверстий с резьбой и конусным окончанием. Соосно с ними в фторопластовых пластинах выполнены отверстия диаметром 0.3 мм для протекания элюента через аналитический и сравнительные каналы кюветы и отверстия для установки в них подводящих и отводящих фторопластовых капилляров, которые крепятся в корпусе кюветы винтами-феррулами из ПИИК. В пластинах из фторопласта соосно этим каналам выполняют каналы диаметром 1.5 мм на глубину 0.5 мм для крепления трех подводящих и трех отводящих капилляров из фторопласта. При завинчивании винтов-ферул из ПИИК конусная часть уплотняет фторопластовые капилляры, которые также герметизируются в пластинах из фторопласта.To exclude contact of the eluent and the reaction organic and inorganic substances with the metal surface of the liquid path in the detector, the quartz cuvette is mounted between 4D fluoroplastic plates, which are heat-treated in a nitrogen atmosphere to eliminate cold flow [8]. The fluoroplastic plates in contact with the quartz cuvette are ground to a mirror surface, installed in the seats of the cuvette casing made of stainless steel and placed on the ends of the quartz cuvette polished to a mirror surface. Bolts tighten the cuvette body with a lid and four bolts and secure and seal the quartz cuvette between the fluoroplastic plates. For the input and output of the eluent from the analytical and comparative channels of the quartz cell, six holes with a thread and a conical end are made in the cell body and the lid. Holes with a diameter of 0.3 mm are made coaxially with them in the fluoroplastic plates for the flow of eluent through the analytical and comparative channels of the cuvette and the holes for installing the inlet and outlet fluoroplastic capillaries in them, which are fastened in the cuvette with ferrules made from PIIK. In fluoroplastic plates coaxially with these channels, channels are made with a diameter of 1.5 mm to a depth of 0.5 mm for fastening three inlet and three outlet capillaries from the fluoroplastic. When screwing ferrules from PIIC, the conical part seals the fluoroplastic capillaries, which are also sealed in fluoroplastic plates.
В аналитическом канале и каналах сравнения кварцевой кюветы, подводящие (вн. 
Насос жидкостного хроматографа соединяют с инжектором капилляром из ПИИК с хроматографической колонкой и аналитическим каналом кварцевой кюветы и через отводящий капилляр элюент поступает в сборник. Два канала сравнения кварцевой кюветы соединяют последовательно и через подводящий фторопластовый капилляр с помощью шприца заполняют элюентом.The liquid chromatograph pump is connected to the injector with a PIIK capillary with a chromatographic column and an analytical channel of a quartz cuvette and through the outlet capillary the eluent enters the collector. The two channels for comparing the quartz cuvette are connected in series and are filled with an eluent through a fluoroplastic supply capillary using a syringe.
Рефрактометрический детектор юстируют по эталонным веществам для детектирования органических и неорганических веществ в виде положительного сигнала. Юстировка детектора проводится по инструкции в соответствии с [9].The refractometric detector is aligned with reference substances to detect organic and inorganic substances in the form of a positive signal. Alignment of the detector is carried out according to the instructions in accordance with [9].
Для поддержания заданной температуры колонки и измерительного оптико-механического блока детектора 25-50°С, создан замкнутый контур, состоящий из теплообменников оптико-механического блока и колонки, насоса и термостата, в котором нагревается вода. Соединительные трубки контура и теплообменник колонки покрывают теплоизолирующим материалом - лентой из вспененного полиэтилена.To maintain the set temperature of the column and the measuring optical-mechanical block of the detector 25-50 ° C, a closed loop has been created consisting of heat exchangers of the optical-mechanical block and column, a pump and a thermostat, in which water is heated. The connecting tubes of the circuit and the column heat exchanger are coated with a heat insulating material - a tape made of foamed polyethylene.
Изготовлен опытный образец рефрактометрического детектора для ВЭЖХ согласно изобретению и испытан в составе жидкостного хроматографа. Для термостатирования аналитической колонки и детектора в составе контура использовали ультратермостат с насосом, обеспечивающий поддержание температуры 25-50°C с точность ±0,1°С.A prototype of a refractometric detector for HPLC according to the invention was made and tested as part of a liquid chromatograph. For temperature control of the analytical column and the detector, an ultra-thermostat with a pump was used as part of the circuit, which ensured that the temperature was maintained at 25–50 ° C with an accuracy of ± 0.1 ° C.
Рефрактометрический детектор с лазерным модулем и хроматографическим трактом в безметаллическом исполнении для жидкостной хроматографии работает следующим образом.A refractometric detector with a laser module and a chromatographic path in a metal-free design for liquid chromatography works as follows.
В измерительном оптико-механическом блоке детектора монохроматический световой поток от лазерного модуля проходит через объектив, щелевую диафрагму, которая вырезает полоску светового потока с направлением, совпадающим с направлением оси трех каналов проточной кварцевой кюветы. В случае, когда во всех проточных каналах находится один и тот же хроматографический элюент, световой поток проходит первый канал (аналитический), преломляется на большой стороне канала под углом, зависящим от показателей преломления на границе элюент-материал кюветы. Снова преломляясь с обратным направлением под таким же углом во втором проточном канале, попадает на следующую плоскопараллельную пластинку и по тем же правилам преломления проходит третий канал. Независимо от показателя преломления используемого хроматографического элюента и температуры жидкости, в соответствии с одним из основных законов распространения света, направление светового потока с выхода проточной кюветы остается на одной оптической оси с направлением светового потока на входе кварцевой кюветы.In the measuring optical-mechanical unit of the detector, the monochromatic light flux from the laser module passes through the lens, a slit diaphragm, which cuts a strip of light flux with a direction coinciding with the direction of the axis of the three channels of the flowing quartz cell. In the case when the same chromatographic eluent is present in all flow channels, the light flux passes through the first channel (analytical) and is refracted on the large side of the channel at an angle depending on the refractive indices at the interface between the cell eluent and material. Again, refracting with the opposite direction at the same angle in the second flow channel, it falls onto the next plane-parallel plate and the third channel passes by the same refraction rules. Regardless of the refractive index of the chromatographic eluent used and the temperature of the liquid, in accordance with one of the basic laws of light propagation, the direction of the light flux from the outlet of the flow cell remains on the same optical axis as the direction of the light flux at the input of the quartz cell.
Монохроматический световой поток, сформированный щелевой диафрагмой, проходит через кварцевую кювету, призму, которая поворачивает световой поток на 180°, плоскопараллельную кварцевую пластину зануления и далее на двухплощадочный фотодиод, установленный перпендикулярно оптической оси кварцевой кюветы детектора при условии равного распределения энергии падающего светового потока по его площадкам при отсутствии анализируемого вещества в аналитическом канале кварцевой кюветы.A monochromatic light flux formed by a slit diaphragm passes through a quartz cuvette, a prism that rotates the light flux through 180 °, a plane-parallel quartz grounding plate and then onto a two-site photodiode mounted perpendicular to the optical axis of the quartz cuvette of the detector provided that the energy of the incident light is equally distributed over the incident light flux over the incident light flux sites in the absence of the analyte in the analytical channel of the quartz cell.
Высокая чувствительность определения методом ВЭЖХ органических и неорганических веществ на рефрактометрическом детекторе достигается при ширине щели диафрагмы 75 мкм и для исключения рассеивания светового потока, щель диафрагмы выполнена пластинами из черненой латуни, толщиной 50 мкм.High sensitivity of the determination by the HPLC method of organic and inorganic substances on a refractometric detector is achieved with a slit width of the aperture of 75 μm and to prevent light scattering, the diaphragm slit is made of blackened brass plates with a thickness of 50 μm.
Для детектирования органических и неорганических веществ в виде положительного сигнала, юстируют рефрактометрический детектор по эталонным веществам с коэффициентом преломления света 1.3333-1.4795 по инструкции в соответствии с [9].To detect organic and inorganic substances in the form of a positive signal, a refractometric detector is aligned with reference substances with a refractive index of 1.3333-1.4795 according to the instructions in accordance with [9].
Для стабилизации дрейфа нулевой линии при температуре аналитической колонки 25-50°С, измерительный оптико-механический блок рефрактометрического детектора изолируют перегородкой от электронного блока, который принудительно охлаждают воздухом.To stabilize the zero line drift at an analytical column temperature of 25-50 ° C, the measuring optical-mechanical unit of the refractometric detector is isolated by a partition from the electronic unit, which is forcedly cooled by air.
Эффективность заявленного технического решения подтверждена экспериментально на нижеследующих примерах.The effectiveness of the claimed technical solution is confirmed experimentally in the following examples.
Пример 1 (прототип). Для анализа водных растворов глюкозы и хлористого калия использовали жидкостный хроматограф, в котором хроматографический тракт выполнен в безметаллическом исполнении. Жидкостный хроматограф включал: рефрактометрический детектор RIDK-102 фирмы Laboratorni pristroje Praha (Чехословакия) [9] с жидкостным трактом из фторопласта с проточной кварцевой кюветой с двумя каналами, ширина диафрагмы 75 мкм [8] и использовании в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала (6 в, 6 ватт). Световой поток от лампочки проходит через фильтр из стекла синего цвета и пропускает световой поток с длинной волны 450-530 нм. Насос фирмы «Knauer» (Германия) с жидкостным трактом из капилляров (вн. 
Условия анализа: анализ проб 0.2%-х водных растворов глюкозы и хлористого калия проводили без колонки; инжектор с дозирующей петлей из ПИИК с объем 10 мкл; скорость элюента - дистиллированной воды 0.1 мл/мин; температура колонки, инжектора, рефрактометрического детектора 20°С; сигналы детектора записывали через интерфейс с помощью компьютерной программы «Экохром».Analysis conditions: analysis of samples of 0.2% aqueous solutions of glucose and potassium chloride was carried out without a column; PIIK metering loop injector with a volume of 10 μl; the speed of the eluent is distilled water 0.1 ml / min; temperature of the column, injector,
Пример 2. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 1 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 50 мкм (табл. 1).Example 2. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 1 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 50 μm (table. 1).
Пример 3. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 1 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 100 мкм (табл. 1).Example 3. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 1 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 100 μm (table. 1).
Из табл. 1 примеров 1-3 следует, что рефрактометрический детектор юстированный по дистиллированной воде (D=1.3333), детектирует глюкозу и хлористый калий в виде положительного сигнала при чувствительности 8×10-7 ед. рефракции.From the table. 1 of examples 1-3 it follows that the refractometric detector aligned with distilled water (D = 1.3333), detects glucose and potassium chloride in the form of a positive signal with a sensitivity of 8 × 10 -7 units. refraction.
Из табл. 1 примеров 1-3 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала при ширине диафрагмы 50, 75 и 100 мкм и фильтра из стекла синего цвета, высокая чувствительность анализируемых веществ - глюкозы и хлористого калия достигается при ширине диафрагмы 75 мкм.From the table. 1 of examples 1-3 it follows that when using a tungsten filament lamp with a diaphragm width of 50, 75 and 100 μm and a blue glass filter as a light source in a refractometric detector, high sensitivity of the analyzed substances - glucose and potassium chloride is achieved with a width aperture 75 microns.
Пример 4. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят на жидкостном хроматографе с рефрактометрическим детектором с проточной кварцевой кюветой прямоугольной формы с тремя каналами из стекла К-8 по патенту [7] при ширине диафрагмы 75 мкм и использовании в качестве источника света лазерного модуля, который излучает монохроматический световой поток с длинной волны 650 нм интенсивностью 1 мВт в виде точки диаметром 3 мм (табл. 2). Условия анализа проб по примеру 1.Example 4. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out on a liquid chromatograph with a refractometric detector with a rectangular quartz flow cell with three channels made of K-8 glass according to the patent [7] with a diaphragm width of 75 μm and using a laser module as a light source, which emits a monochromatic light flux with a wavelength of 650 nm with an intensity of 1 mW in the form of a point with a diameter of 3 mm (Table 2). The conditions for the analysis of samples in example 1.
Пример 5. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 4 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 50 мкм (табл. 2).Example 5. Analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 4 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 50 μm (table. 2).
Пример 6. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 4 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 100 мкм (табл. 2).Example 6. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 4 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 100 μm (table. 2).
Из табл. 2 примеров 4-6 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лазерного модуля, излучающий монохроматический световой поток с длинной волны 650 нм интенсивностью 1 мВт в виде точки диаметром 3 мм при ширине диафрагмы 50, 75 и 100 мкм, высокая чувствительность анализируемых веществ - глюкозы и хлористого калия достигается при ширине диафрагмы 75 мкм и высота пиков составляет глюкозы 4060 мв и хлористого калия 6460 мв.From the table. 2 examples 4-6 it follows that when using a laser module as a light source in a refractometric detector, emitting a monochromatic light flux with a wavelength of 650 nm, an intensity of 1 mW in the form of a point with a diameter of 3 mm with an aperture width of 50, 75 and 100 microns, high sensitivity analytes - glucose and potassium chloride is achieved with a diaphragm width of 75 μm and the peak height is 4060 mv glucose and 6460 mv potassium chloride.
При использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лазерного модуля, излучающий монохроматический световой поток (λ=650 нм) интенсивностью 1 мВт в виде точки, глюкоза и хлористый калий детектируются в виде симметричных пиков и высота пиков анализируемых веществ при ширине диафрагмы 75 мкм по сравнению прототипом -вольфрамовой нитью накала (ширина диафрагмы 75 мкм) выше в 6.4 раз по глюкозе и в 7.3 раз - хлористому калию.When using a laser module as a light source in a refractometric detector, emitting a monochromatic light flux (λ = 650 nm) of intensity 1 mW in the form of a point, glucose and potassium chloride are detected in the form of symmetrical peaks and the height of the peaks of the analyzed substances with a diaphragm width of 75 μm compared the prototype is a tungsten filament (diaphragm width 75 μm) is 6.4 times higher in glucose and 7.3 times higher in potassium chloride.
Повышение чувствительности анализируемых веществ на рефрактометрическом детекторе связано с использованием в качестве света лазерного модуля, излучающий монохроматический световой поток (λ=650 нм) интенсивностью 1 мВт в виде точки, по сравнению с полихроматическим световым потоком, излучающим вольфрамовой нитью накала (λ=450-530 нм) и светодиодным модулем (диаметр светоизлучающей площадкой 850 мкм, спектр излучения 430-520 нм с максимумом 460 нм).An increase in the sensitivity of the analytes on a refractometric detector is associated with the use of a laser module emitting a monochromatic light flux (λ = 650 nm) of intensity 1 mW in the form of a point, compared with a polychromatic light flux emitting a tungsten filament (λ = 450-530 nm) and an LED module (diameter of a light-emitting area of 850 microns, emission spectrum of 430-520 nm with a maximum of 460 nm).
Пример 7. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят на жидкостном хроматографе с рефрактометрическим детектором с проточной кварцевой кюветой с тремя каналами при ширине диафрагмы 75 мкм и использовании в качестве источника света светодиодного модуля со светоизлучающей площадкой диаметром 850 мкм, спектр излучения 430-520 нм с максимумом 460 нм (табл. 2). Условия анализа проб по примеру 1.Example 7. Analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out on a liquid chromatograph with a refractometric detector with a flowing quartz cuvette with three channels with a diaphragm width of 75 μm and using an LED module with a light-emitting area of 850 μm in diameter, the emission spectrum is 430-520 nm with a maximum of 460 nm (table. 2). The conditions for the analysis of samples in example 1.
Пример 8. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 7 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 50 мкм (табл. 2).Example 8. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 7 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 50 μm (table. 2).
Пример 9. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 7 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 100 мкм (табл. 2).Example 9. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 7 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 100 μm (table. 2).
Из табл. 2 примеров 7-9 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света светодиодного модуля со светоизлучающей площадкой диаметром 850 мкм, спектр излучения 430-520 нм с максимумом 460 нм, при ширине диафрагмы 50, 75 и 100 мкм, высокая чувствительность анализируемых веществ - глюкозы и хлористого калия достигается при ширине щелевой диафрагмы 75 мкм и составляет для глюкозы 1275 мв и хлористого калия 1780 мв.From the table. 2 examples 7-9 it follows that when used in a refractometric detector as a light source, an LED module with a light emitting area with a diameter of 850 μm, the emission spectrum of 430-520 nm with a maximum of 460 nm, with a diaphragm width of 50, 75 and 100 μm, the high sensitivity of the analyzed substances - glucose and potassium chloride is achieved with a slit diaphragm width of 75 microns and is 1275 mv for glucose and 1780 mv for potassium chloride.
Из табл. 2 примера 7 также следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света светодиодного модуля при ширине диафрагмы 75 мкм, высота пиков анализируемых веществ по сравнению с лазерным модулем (пример 4) ниже в 3.2 раза по глюкозе и 3.6 раза - хлористому калию. Хроматографические пики глюкозы и хлористого калия ассиметричны и связано это с тем, что спектр излучения светодиодного модуля λ=430-520 нм разделяется на призме в кварцевой кювете и неравномерно распределяется по ширине диафрагмы и, соответственно, на площадках фотодиода рефрактометрического детектора.From the table. 2 of example 7 also implies that when using an LED module as a light source in a refractometric detector with a diaphragm width of 75 μm, the peak heights of the analytes compared to the laser module (example 4) are lower by 3.2 times lower in glucose and 3.6 times lower in potassium chloride. The chromatographic peaks of glucose and potassium chloride are asymmetric and this is due to the fact that the emission spectrum of the LED module λ = 430-520 nm is divided on a prism in a quartz cuvette and is unevenly distributed across the width of the diaphragm and, accordingly, on the sites of the photodiode of the refractometric detector.
Пример 10. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят на жидкостном хроматографе с рефрактометрическим детектором с проточной кварцевой кюветой с тремя каналами при ширине диафрагмы 75 мкм и использовании в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала (6 в, 6 ватт) и фильтра из стекла синего цвета (табл. 2). Условия анализа проб по примеру 1.Example 10. Analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out on a liquid chromatograph with a refractometric detector with a flowing quartz cuvette with three channels with a diaphragm width of 75 μm and using a lamp with a tungsten filament (6 v, 6 watts) and a filter from blue glass (table. 2). The conditions for the analysis of samples in example 1.
Пример 11. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 10 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 50 мкм (табл. 2).Example 11. The analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 10 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 50 μm (table. 2).
Пример 12. Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 10 с той разницей, что анализ проводят на рефрактометрическом детекторе при ширине диафрагмы 100 мкм (табл. 2).Example 12. Analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 10 with the difference that the analysis is carried out on a refractometric detector with a diaphragm width of 100 μm (table. 2).
Из табл. 2 примеров 10-12 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала и фильтра из стекла синего цвета при ширине диафрагмы 50, 75 и 100 мкм, высокая чувствительность анализируемых веществ - глюкозы и хлористого калия достигается при ширине щелевой диафрагмы 75 мкм и составляет для глюкозы 1480 мв и хлористого калия 2020 мв.From the table. 2 examples 10-12 it follows that when used in a refractometric detector as a light source bulbs with a tungsten filament and a blue glass filter with a diaphragm width of 50, 75 and 100 μm, high sensitivity of the analyzed substances - glucose and potassium chloride is achieved with a width the slit diaphragm is 75 μm and amounts to 1480 mv for glucose and 2020 mv for potassium chloride.
Из табл. 2 примера 10 также следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала при ширине диафрагмы 75 мкм, высота пиков анализируемых веществ по сравнению с лазерным модулем (пример 4) ниже в 2.7 раза по глюкозе и 3.2 раза - хлористому калию. Хроматографические пики глюкозы и хлористого калия ассиметричны и связано это с тем, что спектр излучения от вольфрамовой нити накала 450-530 нм разделяется на призме в кварцевой кювете и неравномерно распределяется по ширине диафрагмы и, соответственно, на площадках фотодиода рефрактометрического детектора.From the table. 2 of example 10 also follows that when using a tungsten filament bulb with a diaphragm width of 75 μm as a light source in a refractometric detector, the height of the peaks of the analyzed substances in comparison with the laser module (example 4) is 2.7 times lower than glucose and 3.2 times potassium chloride. The chromatographic peaks of glucose and potassium chloride are asymmetric and this is due to the fact that the emission spectrum from a 450–530 nm tungsten filament is divided on a prism in a quartz cuvette and is unevenly distributed along the diaphragm width and, accordingly, on the areas of the photodiode of the refractometric detector.
Из табл. 2 примеров 10-12 и табл. 1 примеров 1-3 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света лампочки с вольфрамовой нитью накала и фильтра из стекла синего цвета при ширине диафрагмы 50, 75 и 100 мкм, чувствительность детектора с кварцевой кюветой с тремя каналами по сравнению детектором с кварцевой кюветой с двумя каналами выше в 2.3-3.0 раза по глюкозе и в 2.3-4.4 раза -хлористому калию.From the table. 2 examples 10-12 and table. 1 of examples 1-3 it follows that when using a tungsten filament lamp and a blue glass filter with a diaphragm width of 50, 75 and 100 μm, the sensitivity of the detector with a quartz cuvette with three channels as compared to a detector with a refractometric detector as a light source quartz cuvette with two channels above 2.3-3.0 times for glucose and 2.3-4.4 times higher for potassium chloride.
Предложенная конструкция рефрактометрического детектора с кварцевой кюветой с тремя каналами повышает чувствительность определения органических и неорганических веществ и связано с тем, что при детектировании определяемых веществ вычитается коэффициент преломления подвижной фазы. Это снимает ограничения в ВЭЖХ по применению подвижных фаз, которые имеют коэффициент преломления выше определяемых органических и неорганических веществ.The proposed design of a refractometric detector with a quartz cell with three channels increases the sensitivity of the determination of organic and inorganic substances and is associated with the fact that the refractive index of the mobile phase is subtracted when detecting the substances being determined. This removes the limitations in HPLC for the use of mobile phases, which have a refractive index higher than the determined organic and inorganic substances.
Приме 13 (аналог). Анализ водных растворов глюкозы и хлористого калия на рефрактометрическом детекторе фирмы «Хромдетект» с кварцевой кюветой с тремя каналами изготовленной по патенту [7] и использовании в качестве источника света светодиода с излучающей площадкой диаметром 30 мкм, спектр излучения 610-760 нм с максимумом 650 нм, при ширине диафрагмы 1200 мкм (табл. 2). Условия анализа по примеру 1.Example 13 (analogue). Analysis of aqueous solutions of glucose and potassium chloride on a Chromdetect refractometric detector with a quartz cuvette with three channels made according to the patent [7] and using an LED with a radiating area of 30 μm in diameter as a light source, emission spectrum 610-760 nm with a maximum of 650 nm , with a diaphragm width of 1200 μm (table. 2). The analysis conditions of example 1.
Из табл. 2 примера 13 следует, что при использовании в рефрактометрическом детекторе в качестве источника света светодиода с излучающей площадкой диаметром 30 мкм, высота пиков анализируемых веществ по сравнению с лазерным модулем (пример 4) ниже в 16 раз по глюкозе и в 17 раз - хлористому калию.From the table. 2 of Example 13, it follows that when a LED with a radiating area of 30 μm in diameter is used as a light source in a refractometric detector, the peak heights of the analytes compared to the laser module (Example 4) are 16 times lower in glucose and 17 times lower in potassium chloride.
Пример 14. Анализ 0.01%-х водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 4 с той разницей, что анализ проводят на колонке из стекла (150×3 мм) с высокосшитым полидивинилбензольным сорбентом, фр. 10 мкм, приготовленной в соответствии с [10], при расходе элюента - дистиллированной воды 0.3 мл/мин при температуре 20°С (табл. 3).Example 14. Analysis of 0.01% aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 4 with the difference that the analysis is carried out on a glass column (150 × 3 mm) with a highly cross-linked polydivinylbenzene sorbent, fr. 10 μm, prepared in accordance with [10], at a flow rate of eluent — distilled water of 0.3 ml / min at a temperature of 20 ° С (Table 3).
Пример 15. Анализ 0.01%-х водных растворов глюкозы и хлористого калия проводят аналогично примеру 14 с той разницей, что анализ проводят при температуре воды 50°С в контуре - термостат, насос для циркуляции воды через теплообменники аналитической колонки и оптико-механического блока рефрактометрического детектора (табл. 3). Принудительно охлаждают воздушным потоком электронный блок рефрактометрического детектора, который разделен перегородкой от измерительного оптико-механического блока детектора.Example 15. The analysis of 0.01% aqueous solutions of glucose and potassium chloride is carried out analogously to example 14 with the difference that the analysis is carried out at a water temperature of 50 ° C in the circuit — a thermostat, a pump for circulating water through the heat exchangers of the analytical column and the optical-mechanical refractometric unit detector (table. 3). The electronic block of the refractometric detector, which is separated by a partition from the measuring optical-mechanical block of the detector, is forcedly cooled by air flow.
Из табл. 3 примеров 14 и 15 видно, что при анализе методом ВЭЖХ водных растворов глюкозы и хлористого калия на колонке с высокосшитым полидивинилбензольным сорбентом, фр. 10 мкм, при температуре 20 и 50°С и детектировании на рефрактометрическом детекторе с кварцевой кюветой с тремя каналами при ширине диафрагмы 75 мкм и использовании в качестве источника света лазерного модуля, излучающий монохроматический световой поток с длинной волны 650 нм интенсивностью 1 мВт в виде точки диаметром 3 мм, минимально детектируемое количество глюкозы 25 нг и хлористого калия 15 нг. Дрейф нулевой линии рефрактометрического детектора за 1 час измерений при температуре 20°С - 0.1% и 50°С - 0.3%.From the table. 3 examples 14 and 15 shows that when analyzing by HPLC aqueous solutions of glucose and potassium chloride on a column with a highly cross-linked polydivinylbenzene sorbent, FR. 10 μm, at a temperature of 20 and 50 ° С and detection with a refractometric detector with a quartz cuvette with three channels with an aperture width of 75 μm and using a laser module as a light source, emitting a monochromatic light flux with a wavelength of 650 nm and an intensity of 1 mW in the form of a point 3 mm in diameter, the minimum detectable amount of glucose is 25 ng and
Предложенная конструкция рефрактометрического детектора с лазерным модулем повышает чувствительность определения органических и неорганических веществ по сравнению с прототипом выше в 6-7 раза и аналогом - 16-17 раз и обеспечивает проведение анализа при температуре аналитической колонки и оптико-механического блока детектора при температуре 20-50°С.The proposed design of a refractometric detector with a laser module increases the sensitivity of determining organic and inorganic substances compared to the
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2280252, МПК7 G01N 30/26, бюл. №20, 2006. С. 374-375. Способ определения молекулярно-массового распределения олигомеров этоксисилоксанов в гидролизованных и негидролизованных этилсиликатах // Пронин А.Я., Хабаров В.Б., Оспенникова О.Г., Пикулина Л.В., Антипин Л.М., Ларионов О.Г.1. RF patent No. 2280252, IPC 7 G01N 30/26, bull. No. 20, 2006. S. 374-375. A method for determining the molecular weight distribution of ethoxysiloxane oligomers in hydrolyzed and non-hydrolyzed ethyl silicates // Pronin A.Ya., Khabarov VB, Ospennikova OG, Pikulina LV, Antipin LM, Larionov OG
2. Патент РФ №2296645, МПК7 В22С 1/20, бюл. №10, 2007. С. 384. Способ изготовления керамических оболочковых форм для точного литья металлов по выплавляемым моделям // Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Оспенникова О.Г., Пикулина Л.В.2. RF patent No. 2296645, IPC 7 В22С 1/20, bull. No. 10, 2007. P. 384. A method of manufacturing ceramic shell molds for precision casting of metals by investment casting // Khabarov VB, Pronin A.Ya., Ospennikova OG, Pikulina LV
3. Патент РФ №2330280, МПК7 G01N 30/26, бюл. №21, 2008. С. 972. Способ определения форм существования и молекулярно-массового распределения полимерных молекул кремниевой кислоты в геотермальных водных растворах // Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Буряк А.К.3. RF patent No. 2330280, IPC 7 G01N 30/26, bull. No. 21, 2008. P. 972. A method for determining the forms of existence and molecular weight distribution of polymeric silicic acid molecules in geothermal aqueous solutions // Khabarov VB, Pronin A.Ya., Buryak AK
4. Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Буряк А.К. Исследование хитозана и примесных соединений методом ВЭЖХ при использовании хроматографического тракта жидкостного хроматографа в металлическом и безметаллическом исполнении // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. Вып. 3. С. 292-298.4. Khabarov VB, Pronin A.Ya., Buryak A.K. The study of chitosan and impurity compounds by HPLC using the chromatographic path of a liquid chromatograph in metallic and non-metallic design // Sorption and chromatographic processes. 2011.V. 11. Vol. 3, pp. 292-298.
5. Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Буряк А.К., Самуйленко А.Я. Возможности молекулярного химического анализа методом ВЭЖХ при использовании полимерного сорбента на основе высокосшитого полидивинилбензола // Доклады академии наук. 2009. Т. 427. №1. С. 57-60.5. Khabarov VB, Pronin A.Ya., Buryak A.K., Samuilenko A.Ya. The possibilities of molecular chemical analysis by HPLC using a polymer sorbent based on highly crosslinked polydivinylbenzene // Doklady Akademii Nauk. 2009.V. 427. No. 1. S. 57-60.
6. Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Буряк А.К., Оспенникова О.Г., Пикулина Л.В. Молекулярный химический анализ методом ВЭЖХ олигомеров этоксисилоксанов, получаемых при кислотном гидролизе этилсиликата // Доклады академии наук. 2009. Т. 429. №4. С. 496-499.6. Khabarov VB, Pronin A.Ya., Buryak A.K., Ospennikova O.G., Pikulina L.V. Molecular chemical analysis by HPLC of ethoxysiloxane oligomers obtained by acid hydrolysis of ethyl silicate // Doklady Akademii Nauk. 2009.V. 429. No. 4. S. 496-499.
7. Патент республики Беларусь №9391, G01N 21/00, опубл. 30.06.2007. Рефрактометрический детектор для жидкостной хроматографии // Анисимов А.В., Булат О.Э., Попкович Г.Б., Лобазов А.Ф., Хаджинов Е.М.7. Patent of the Republic of Belarus No. 9391,
8. Патент РФ №2362143, МПК7 G01N 21/05, бюл. №20, 2009. С. 1079. Устройство крепления и герметизации кварцевой кюветы в рефрактометрическом детекторе для жидкостной хроматографии // Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Панина Л.И., Буряк А.К.8. RF patent No. 2362143, IPC 7 G01N 21/05, bull. No. 20, 2009. S. 1079. The device for fastening and sealing a quartz cell in a refractometric detector for liquid chromatography // Khabarov VB, Pronin A.Ya., Panina LI, Buryak AK
9. Техническая товаросопроводительная документация. Рефрактометр тип RIDK 102. Laboratorni pristroje. Прага, 1987, 22 с.9. Technical shipping documentation. Refractometer type RIDK 102. Laboratorni pristroje. Prague, 1987, 22 pp.
10. Патент РФ №2278379, МПК7 G01N 30/56, бюл. №17, 2006. Способ приготовления высокоэффективных колонок с полимерными сорбентами для жидкостной хроматографии // Хабаров В.Б., Пронин А.Я., Ермаков В.В., Буряк А.К., Хабаров М.В.10. RF patent No. 2278379, IPC 7 G01N 30/56, bull. No. 17, 2006. A method of preparing high-performance columns with polymer sorbents for liquid chromatography // Khabarov VB, Pronin A.Ya., Ermakov VV, Buryak AK, Khabarov MV
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111096/28A RU2589374C1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111096/28A RU2589374C1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2589374C1 true RU2589374C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56371149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111096/28A RU2589374C1 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2589374C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11262335B2 (en) * | 2019-01-28 | 2022-03-01 | Shimadzu Corporation | Chromatography detector |
| RU2820424C2 (en) * | 2021-12-02 | 2024-06-03 | Ирлан Витальевич Шабельников | Method for laser scanning of fluids in hollow prisms |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1550376A1 (en) * | 1985-06-05 | 1990-03-15 | Научно-Техническое Объединение Ан Ссср | Method of refractometric detecting in microcolumn liquid chromatography |
| SU1684629A1 (en) * | 1989-04-19 | 1991-10-15 | Предприятие П/Я А-1742 | Refractometer |
| RU2362143C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-07-20 | Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук | Device to mount and seal quartz pan in refractometre detector for liquid chromatography |
| CN104240572A (en) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 江南大学 | Refractometer for measuring refractive index of transparent liquid |
-
2015
- 2015-03-27 RU RU2015111096/28A patent/RU2589374C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1550376A1 (en) * | 1985-06-05 | 1990-03-15 | Научно-Техническое Объединение Ан Ссср | Method of refractometric detecting in microcolumn liquid chromatography |
| SU1684629A1 (en) * | 1989-04-19 | 1991-10-15 | Предприятие П/Я А-1742 | Refractometer |
| RU2362143C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-07-20 | Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук | Device to mount and seal quartz pan in refractometre detector for liquid chromatography |
| CN104240572A (en) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 江南大学 | Refractometer for measuring refractive index of transparent liquid |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11262335B2 (en) * | 2019-01-28 | 2022-03-01 | Shimadzu Corporation | Chromatography detector |
| RU2820424C2 (en) * | 2021-12-02 | 2024-06-03 | Ирлан Витальевич Шабельников | Method for laser scanning of fluids in hollow prisms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5430541A (en) | High efficiency fluorescence flow cell for capillary liquid chromatography or capillary electrophoresis | |
| US3985441A (en) | Multi-channel spectral analyzer for liquid chromatographic separations | |
| US20220034855A1 (en) | Integrated illumination-detection flow cell for liquid chromatography | |
| EP2264437B1 (en) | Improved apparatus for measuring the scattered light signals from a liquid sample | |
| CN1758052B (en) | Enhanced sensitivity differential refractometer incorporating a photodetector array | |
| Krattiger et al. | Hologram-based refractive index detector for capillary electrophoresis: separation of metal ions | |
| US9222876B2 (en) | Light scattering flow cell device | |
| US10126229B2 (en) | Optical measurement device | |
| JPH05240774A (en) | Optical cell and optical detecting device and sample separating/detecting device using them | |
| US3999856A (en) | Diffractometric refractometer | |
| US5545567A (en) | Luminoscopic analytic device and method | |
| RU2589374C1 (en) | Refractometric detector with laser module and chromatographic channel in non-metal design for liquid chromatography and method of detecting organic and inorganic substances with refractometric detector | |
| US7350970B2 (en) | Dew point measurement method and device for carrying out said method | |
| US4011015A (en) | Refractometric densitometer | |
| WO2011136158A1 (en) | Automatic analyzer | |
| EP0116746A2 (en) | Apparatus and method for measuring refractive index of liquids | |
| JPS6327733A (en) | Differential refractive index detector for liquid chromatography | |
| SE503289C2 (en) | Ways to determine the concentration of substances in a liquid | |
| US3506360A (en) | Turbidity indicator using superimposed converging light beams | |
| US5231466A (en) | Capillary fluid stream concentration measuring apparatus and method | |
| FI112540B (en) | Method for illuminating particles in a medium for optical analysis and optical particle analyzer | |
| CN103884684A (en) | Optical system of high-accuracy digital V-prism refractometer | |
| JPS60144644A (en) | Detector for liquid chromatograph | |
| US3989948A (en) | Dual beam optical system | |
| Coelfen et al. | Ultrasensitive Schlieren optical system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180522 |