从色谱柱洗脱后,流动相将分离的条带或分析物运送到检测器 – 最终的HPLC组件。虽然有很多 HPLC检测方法,但是没有一种方法可以检测所有可能的分析物。液相色谱工作人员可以在同一次运行中使用两种或更多种HPLC检测方法来更深入地表征样本。

检测方法

分析物要求

检测限

有损检测器?

紫外-可见光 (UVD)

吸收 190 - 800 nm 的紫外-可见光

纳克

荧光 (FLD)

具有荧光基团或用荧光标签标记

毫微微克

折射率 (RID)

无分析物限制

微克

蒸发光散射 (ELSD)

不挥发和半挥发分析物

纳克

电化学 (ECD)

在存在电位的情况下进行氧化还原反应

毫微微克

电雾式 (CAD)

不挥发和半挥发分析物

微微克

质谱分析 (MS)

挥发和半挥发可离子化分析物

微微克

您可详细了解在 HPLC 分析中使用多个检测器的优势

大多数HPLC检测器的工作原理是将分析物的物理化学特性转换为电信号。换言之,在整个样本运行过程中,检测器“观察”样本并在连续的时间点发送信号。

信号强度应与被检测的样本在指定时间点的质量或浓度相关,从而能够以基于时间相关方式来定量和鉴定分离的分析物。

在开发方法时,选择与您的目标分析物和分离条件兼容的检测器至关重要。 如果您使用的HPLC检测方法与目标分析物不兼容,则会遗漏样本信息。

相反,一些流动相的组成或添加剂会针对特定检测器产生嘈杂背景,从而妨碍正确定量分析物。

紫外-可见光检测器的类型

对于紫外-可见光检测,色谱工作人员可以选择三种HPLC检测器:可变波长检测器 (VWD)、二极管阵列检测器 (DAD) 或多波长检测器 (MWD)。在可变波长检测中,会使用从紫外-可见光光谱中选择的单一波长的光照射样本。反之,二极管阵列和多波长检测器则将样本暴露于整个光谱中,而不是所选的单一波长。应用需求或分析物和样本基质的光学特性往往决定了检测器的选择。

可变波长检测器的工作原理

可变波长检测器使用旋转光栅将多色光分散到光谱中。然后选择单波长的光,让其通过出射狭缝。

在光通过出射狭缝后,分束器或半透镜将光束分成两部分:一部分光进入稳压二极管,以测量未吸收时的强度。另一部分通过流通池,样本可在此吸收部分的光。剩余的光强度由检测光电二极管进行测量并转换为定量信号。

在暴露样本前选择波长,就可以使用一个波长的光来测量吸收情况。这种检测方法具有较高的灵敏度(因为同时测量了实际参比品),并且减少了样本在检测过程中的总曝光量。

与DAD相比,VWD具有更高的灵敏度,这对光敏化合物至关重要。  

二极管阵列和多波长检测器的工作原理

二极管阵列和多波长检测器均在光通过流通池后使用光栅将光分散到光电二极管阵列上。因此,同时进行所有波长的吸收,从而得出分析物的完整吸收光谱。

分析复杂混合物或成分未知的样本时,例如在方法开发或峰纯度分析时,首选这种检测方法。

荧光检测器是较灵敏的光学检测器,对于具有荧光特性的分析物或使用荧光基团标记的分析物来说,这是一出色方案,可替代标准基于吸收的紫外-可见光检测器。

荧光检测器的灵敏度可能是紫外-可见光吸收检测器的10-1000倍,但仅限于荧光分子。因此,FLD 不如紫外-可见光检测器常用。

荧光检测器对荧光化合物具有超高选择性,激发和发射可针对特定类别的荧光基团进行调节。

FLD工作原理

荧光检测器的工作原理是,以特定波长激发后测量荧光分子发射的光子。

在电子弛豫过程中,光子发射前存在振动弛豫。这种振动弛豫会导致发射的光子相对于激发光子出现红移,称作斯托克斯位移。

简言之,荧光分子会发射高于原始吸收波长的光,从而失去剩余能量。

折射率检测器通常测量因纯流动相与含分析物的流动相的折射率差异而出现的光束偏转。折射率检测器是通用检测器,只要求分析物可溶于流动相。

RID的缺点是对洗脱液组分、温度和流速变化比较敏感,因此RID无法与梯度分离结合。要保持灵敏度,必须明确界定检测器的恒定温度并精准控制流速。

折射率检测器的检测限明显低于紫外-可见光和FLD检测器,但也存在应将RID作为首选的应用情况。

RID工作原理

折射率是一个无因次数,用于描述光在介质中与真空相比之下的传播速度。Snell 定律将光的折射定义为光穿过不同折射率介质间的边界。

较常见的折射率检测器是偏转型。在这种类型的检测器中,流通池具有样本池流路和参比池流路,以便与流动相进行比较。

当分析物通过样本流通池时,流通池内光的折射率和方向以与分析物浓度成比例的方式发生变化。在针对特定的分析物/流动相组合校准系统时,会应用光强度方向的后续变化来确定浓度。

电化学检测器具有选择性和非常高的灵敏度,通常用于测量复杂生物基质中的低水平、氧化还原活性分析物。虽然ECD性能通常与FLD的灵敏度进行比较,但电化学检测的优势为可直接测量分析物而无需使用复杂、耗时的衍生化程序

ECD工作原理

电化学检测器测量的是因施加电位导致电化学活性化合物在电极表面发生氧化或还原反应时产生的电流。根据法拉第定律,产生的电流与发生电化学反应的分析物浓度直接成正比。

电雾式检测 (CAD)极为普遍。 高灵敏度、宽动态范围和一致的响应使CAD非常适合多种应用。使用CAD有三个主要优势:

  1. 灵敏的检测
    无论是否存在发色团,也无论化合物是否形成气相离子,检测都不受影响

  2. 一致的响应
    无论分析物结构如何,对所有组分的响应均相同

  3. 定量未知物质时,无需使用标准品
    当杂质和降解物没有参比标准品时,此功能非常重要

CAD工作原理

在CAD中,分析物以带正电荷的气溶胶进行检测,总电荷以电流进行测量,而不受光学特性的影响。电荷大小取决于粒径,因此,质量越大,产生的颗粒越大、电荷越多。较大粒径可导致信号响应更高。

所有电雾式检测器都利用蒸发技术,而将分析物转换为可检测信号均包含相同的连续步骤:

  1. 通过从洗脱液流形成液滴进行雾化
  2. 通过选择特定尺寸范围的液滴进行调节
  3. 通过将液滴转换形成由不挥发分析物组成的残留不带电气溶胶颗粒来实现蒸发
  4. 将正电荷从电离气体转移到蒸发的气溶胶颗粒中
  5. 通过静电计定量分析带电气溶胶颗粒

蒸发光散射检测(ELSD)

与电雾式检测器一样,蒸发光散射检测器是非线性的,也极为普遍。这些检测器可测量许多半挥发和不挥发分析物,并且不要求分析物具有发色团或可离子化基团。

ESLD工作原理

在ELSD中,气溶胶检测取决于分析物的光散射特性,光强度则与存在的分析物数量相关。所有蒸发光散射检测器的工作原理均相同:

  1. 通过从洗脱液流形成液滴进行雾化
  2. 洗脱液蒸发,留下干燥的分析物颗粒
  3. 干燥的分析物颗粒暴露于光束中
  4. 干燥颗粒产生光散射
  5. 用光电倍增管测量散射光
  6. 用光电倍增管定量分析物

CAD和ELSD均是非线性的,蒸发气溶胶检测器能够检测不挥发化合物和许多半挥发化合物。但是,这两种技术的颗粒检测方式有所不同。

CAD测量的是颗粒电荷,而ELSD测量的是颗粒散射光的能力,此差异可显著影响检测器性能。   

ELSD也不如CAD灵敏,线性动态范围更窄,并且会因光散射而产生复杂的校准曲线。

此外,ELSD中的分析物间响应可能因颗粒的光学特性(例如折射率、吸收和荧光)而发生变化,这可改变检测器的灵敏度。

液相色谱分析系统通常与质谱仪配套使用。MS检测可结合从LC分离获得的保留时间,以测定样本所含分析物的质荷比,从而提供另一层面的信息。

质谱包含有关分析物元素和同位素组成的信息,这些信息可带来较高的检测特异性且有助于结构鉴定。这些检测器与许多可形成气相离子的分析物都兼容,小到无机盐,大到蛋白质等大分子。

MS检测比紫外-可见光等其他检测方法更灵敏,不需要发色团或氧化还原基团,并且能够对多种分子进行鉴别和结构鉴定。

质谱分析的工作原理

质谱仪有三个主要组件:离子源、质量分析仪和检测器(有时称为静电计)。在MS中,分析物被转化成气相,荷电,过滤,然后根据质荷 (m/z) 比进行检测。

离子源首先从洗脱液流中生成气相离子并为质量分析仪提供聚焦离子束。接下来,质量分析仪根据各自的 m/z 在时间或空间上分离离子。最后,检测器将离子转换为基于时间的电信号并输出在扫描范围内选定的 m/z 的光谱。

质谱仪之间的主要区别在于质量分析仪。既有示例包括离子阱、四极杆、飞行时间和轨道阱,使用不同分析仪来提供分辨率、速度和灵敏度优势。

 
 
 
常见问题解答

大多数 HPLC 检测器的工作原理是将分析物的物理化学特性转换为电信号。

HPLC 检测器的种类繁多。常用HPLC检测器种类有紫外-可见光、荧光、质谱、电雾式、蒸发光散射和折射率检测器,这些不同种类的HPLC检测器有着不同的特点。

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