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Q&A-液相色谱仪

1.     二极管阵列检测器中二极管数目的多少对分析结果或对检测器性能的影响? 岛津公司的SPD-M10Avp512个二极管数目与安捷伦公司的DAD1024个二极管数目对比论证仪器性能的差别?

  答:

首先我们先谈为什么用户要购买二极管阵列检测器?80年代初二极管阵列检测器研发成功并成为商业化产品,但那时的二极管阵列检测器不能表现出其真正的特点,即二极管阵列检测器应具备在高灵敏下得到高分辨率,分辨率是说化合物光谱结构指纹信息,光谱图代表了化合物的特性,所以可利用光谱信息对所分离的化合物进行结构分析、纯度判断、检索库文件等工作。接下来我们来讨论二极管阵列检测器是如何得到高分辨率的,分辨率与二极管数目的关系如何。

真实有效的二极管阵列数目影响检测器的光学分辨率,有效二极管数目越多,光学分辨率越好,但光学分辨率与检测器的灵敏度是一对矛盾的概念; Agilent1024的指标只是一个数字游戏, 其分辨率是数字分辨率, 而实际应用时其检测器中至少有2-3个二极管接受同一组信号, 所以有效的光学分辨率小于512个二极管数目的; 另外AgilentDAD中狭缝是可调的, 其样本中灵敏度的指标是在8nm条件下测定的,需调节狭缝宽度来改变分辨率与灵敏度,要有高分辨率,必须牺牲灵敏度(当分辨率为 1nm时灵敏度很差,好多小峰检测不到),反之亦是(当灵敏度调为1×105AU,分辨率很差,8nm,相邻的峰会分不开),狭缝宽度的变化,使谱图不可比,谱库检索不方便; 而岛津公司的SPD-M10Avp的狭缝是优化后得到的为固定型, 新型光路设计很好地解决了两者的矛盾,数字和光学分辨率皆为相同(灵敏度同时达到0.8×105AU,分辨率为3.4同时到达最高响应),不需牺牲分辨率来提高灵敏度,亦不需牺牲灵敏度来提高分辨率,谱图可比,谱库检索方便.

 

2.     输液泵的核心性能指标? 各公司的指标?

答:

输液泵的核心指标是泵的流量精度, 每台泵工作时永远处在极限精度下工作。

Shimadzu:   10ATvp:   0.1%RSD,   10ADvp: 0.1%RSD,    LC-2010:  0.075%RSD

Waters:      515:      0.1%RSD    600E: 0.1%RSD,      2695:     0.075%RSD

Agilent:     1100:      0.3%RSD,    四元泵: 0.3%RSD (典型的0.15%RSD)

   

3.     系统(滞后)体积? 系统体积对仪器分析的影响? (Agilent经常在此点上攻击对手)

答:

有关以上各概念WatersAgilent公司对其计算稍有不同:

Waters的计算如下: 滞后体积也是系统体积,是指缓冲液混合开始至检测器尾端的系统体积,包括进样器, 阻尼器, 混合器及其管路部分, 一般HPLC的滞后体积为2~4mL,(Agilent经常利用死体积概念混乱客户). 死体积是指进样器后的管路至检测器的尾端(不含色谱柱)。

并认为影响如下: 滞后体积太大容易引起梯度变化的延迟; (微柱实验时, 0.1mL/min的流速, 2mL滞后体积延迟时间为20min, 不可接受; 但一般分析1mL/min的流速, 延迟时间2min, 可接受)

滞后体积的不同会使方法的转换麻烦. 死体积太大容易引起峰扩散。  结论: 滞后体积对一般的液相色谱的影响不大.

Agilent的计算如下:系统体积是指系统内部所有的体积(除色谱柱);延迟体积是色谱柱前的所有体积,认为走梯度时影响重现性;死体积是指进样口到检测器的体积(除色谱柱),会引起峰扩散。

    Agilent在标书中经常提及的800~1000μL应该是指其死体积。

 

4.     各公司输液泵配置灵活性对比?

答:

岛津公司的10Avp系列可以组合成二元, 甚至三元高压梯度系统, 也可以组合成四元低压梯度系统;

   Agilent公司的1100系列仅可以组合成二元高压和四元低压系统;

Waters公司的515泵可以组合成二元, 三元高压系统,不能组合成四元低压系统;

 

5.     并联型泵头与串联型泵头的区别?各公司之间的区别?

答:

从传统的液相输液方式来讲,主要分为串联泵和并联泵两种,

   串联泵:  串联双柱塞 岛津柱塞采用浮动式安装机构(激光同心定位校正),提高柱塞的使用寿命。柱塞在一次推动流动相时为24uL(柱塞体积),低脉动性输液单元适合高压梯度及低压梯度。进出口单向阈少,成本低,故障率低较为经济实用。      

    并联泵: 岛津公司LC-10ADvp并联双柱微体积往复泵, 柱塞在一次推动流动相时仅为10uL,微体积的概念是为了解决低脉动的作用,采用微步驱动机构(分辨率6nL)实现了高精度输液,即使低流量梯度洗脱时也可得到高稳定输液(适合半微量分析)。实现了超低脉动性平稳输液,发挥出高灵敏度检测器的最大效率力。进出口单向阈多,成本高,其总体误差为两个柱塞误差中最大的一个,所以精度高,结果可靠,一般用于超过灵敏度研究工作与RFRIDECDMS等检测器联用是最佳的选择。

6.     高压混合系统与低压混合系统的混合效率的区别?

答:

首先梯度的目的是为了解决多组分之间不易分离的样品化合物而采取的一种手段,就是在一段时间内将两种或两种以上的流动相随时间变化(浓度的变化)用以使化合物达到完全分离。

低压梯度是一台泵与比例阀的组合,比例阀通过开关次数的改变使流动相发生浓度的变化,在通过混合室加以混合均匀,但由于是比例阀的作用溶液在管路中呈现的是一段一段的,所以混合均匀是有一定的困难的。

高压梯度混合系统是由两台或两台以上泵组成,梯度的变化是由泵输液的流速的变化而完成的,溶液在管路中呈现的是连续的变化,之后通过混合室混合流动相,混合均匀的程度相对低压梯度容易的多,表现出的现象就是在多组分同时分析时,保留时间的重现性远好于低压梯度。

另二元高压梯度是由两台泵组合而成,如用户的配置有多个检测器,可分为两套单泵系统。

高压混合系统的混合效率优于低压混合系统的混合效率,岛津公司推荐用户使用高压梯度。

 

7.     岛津紫外检测器的优点?

答:

一、          双波长同时监测,可进行纯度验证;

二、          LC-2010采用汞灯进行波长校正,有效的校正了紫外区的短波长处的波长度准确,完全符合FDA法规的要求(FDA在仪器波长校正时特意提到,仅用两个波长对检测器进行波长校正是不够的,传统的紫外检测器在进行波长校正使用的是用D2656.1486.0两条锐线光谱,但是单色器的色散元件是光栅,光栅是非线性色散元件,也就是说长波校正准确了并不能代表短波波长准确,HPLC在分析时使用最频繁波长段为200-300nmHg灯自身只能发出254 nm的锐线光谱,正是用其这一特性用锐线254nm进行波长校正,使检测器短波处于准确的状态)并避免了用滤光片进行波长校正可能会产生的漂移;

三、          10mm的流通池长度提高增加灵敏度,8μL的体积最大减小扩散效应(岛津公司池体积最小);

四、          样品池与参比池的同时检测避免示差效应的产生,并可避免由于电压不稳而产生的信号波动(Agilent的避免方式是通过软件中设定参考波长,假设该参考波长下无吸收而进行的);

五、          目前最高的灵敏度:SPD-10Avp噪音0.35x10-5AU     漂移 2x10-4AU/h

六、          波长扫描功能:(SPD-10Avp具有停泵扫描光谱功能,Agilent无此功能,Waters方法与岛津公司不同。

 

8.     根据安捷伦的二极管阵列检测器的工作方式论证其检测器的数据并非真实的检测数据而是模拟数据?

答:

一、          其接口为网线接口,数据传输量较小;岛津采用大容量的数据传输卡SCSI,数椐传输量大

二、          安捷伦的工作站软件中在操作DAD时需设定5个参考波长,安捷伦利用这5个波长进行数据模拟,岛津SPD-M10vp可在设定波长范围内每间隔1nm采集一色谱图,并随意调用所设定范围内的任意一波长下的色谱图,并可对16个波长下的色谱图下数据比较。

9.     脱气方式的介绍:

答:

低压梯度系统中需对流动相进行脱气, 方式有四种: 加热脱气, 氦气脱气, 真空脱气, 超声脱气:

    a. 加热脱气效果最好, 但不实用, 因挥发组份会损失掉.其脱气效果约为95%;

    b. 氦气脱气效果较好, 因氦在溶剂中溶解度很小, 连续氦脱气可防止空气的再溶入和反扩散; 但十分的麻烦, 且工作室内放置钢瓶也有不安全因素; 效果约为80%;

    c. 真空脱气(在线脱气机)利用抽真空的方法使溶解的气体溢出, 效果比氦脱气稍差, 但比较方便使用, 脱气效率在70%以上,目前广泛使用。

    d. 超声脱气效果最差, 一般用于流动相前处理. 脱气效率在30%左右

10.GPC 分析原理?

答:GPC是按分子大小顺序进行分离的一种色谱方法。其固定相为化学惰性多孔物质凝胶,它类似于分子筛,但孔径比分子筛大。凝胶内具有一定大小的孔穴,体积大的分子不能渗透到孔穴中去而被排阻,较早的被淋洗出来;中等体积的分子部分渗透;小分子可完全渗透入内,最后洗出色谱柱。这样样品分子基本按其分子大小,排阻先后由柱流出。渗透过程如下图所示

以水溶液为流动相的凝胶色谱适用于水溶性样品;以有机溶剂为流动相的凝胶色谱适用于非水溶性样品。

 

 

11氨基酸柱前衍生化和柱后衍生化的区别?

 

答:

上图:柱后衍生化;下图:柱前衍生化

 

柱前衍生化方法:

样品溶液的衍生是在样品进入分析柱之前进行,柱前衍生化和反相分离结合完成水解蛋白氨基酸的快速分析,通常无需特殊的附件。氨基酸柱前衍生化的常用试剂为邻苯二甲醛(OPA

 

柱后衍生化方法:

衍生化试剂在色谱柱之后加入,与分离后的氨基酸反应。此方法的突出优点:容易实现操作自动化。柱后衍生化和阳离子交换相结合可完成游离氨基酸和蛋白水解氨基酸的分析。柱后衍生化的常用试剂是邻苯二甲醛(OPA)或 茚三酮

色谱柱的选择

Li 型阳离子交换柱用于生物氨基酸;Na型阳离子交换柱用于水解蛋白氨基酸