NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ DETECTOR TRONG SẮC KÝ LỎNG VÀ KHÍ pot

BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
  
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT
SỐ DETECTOR TRONG SẮC KÝ LỎNG
VÀ KHÍ
Giảng viên: ThS LÊ NHẤT TÂM
Tháng 10/2006
Mục lục
Giới thiệu về phương pháp sắc ký……………………………………………… 1
1. Nguyên lý hoạt động của một số detector trong sắc ký khí………………… 1
1.1 Dectector dẫn nhiệt (thermal conductivity dectector)……………………… 3
1.2 Detector ion hóa ngọn lửa (flame-ionization detector)………………………4
1.3 Detector cộng kết điện tử (electron capture dtector):……………………… 6
1.4 Detector phát xạ nguyên tử (atomic-emission detector):…………………… 9
1.5 Detector quang kế ngọn lửa (flame photometric GC detector)………………9
1.6 Detector quang hóa ion (photoionization detector):……………………… 11
1.8 Chemiluminescence Spectroscopy:……………………………………… 12
2. Nguyên lý hoạt động của một sô detector trong sắc ký lỏng:……………… 13
2.1. Nguyên lý hoạt động của một sô detector trong sắc ký lỏng:…………… 13
2.2 The refractive index detector : đầu dò chiết suất RI………………… 14
2.3 Máy dò huỳnh quang ……………………………………………………….15
2.4 Máy dò UV:…………………………………………………………………16
3. Các thông số quan trọng của detector:……………………………………… 17
GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ VÀ ĐẦU DÒ DETECTOR
Sắc ký là phương pháp tách, phân li, phân tích, các chất dựa vào sự phân
bố khác nhau giữa pha động và pha tĩnh.
Khi tiếp xúc với pha tĩnh các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa pha
động và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan )
Trong các hệ thống sắc ký chỉ có các phân tử pha động mới chuyển động dọc

theo hệ sắc ký. Các chất khác nhau sẽ có ái lực khác nhau với pha động và pha
tĩnh. Trong quá trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc ký các chất có ái lực
lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua hệ thống sắc ký so với các chất có
ái lực yếu hơn so với pha này.
Trong phương pháp phân tích sắc ký phải qua nhiều quy trình phân tích
Trong đó thì detector là một trong những bộ phận quan trọng.
Detector có nhiệm vụ chuyển hóa một đại lượng không điện (trong trường hợp
này là nồng độ của các chất được tách khỏi cột sắc ký) thành đại lượng điện và
có chức năng phát hiện và đo độ lớn của các cấu tử khi ra khỏi cột sắc ký. Vì vậy
detector quyết định một phần độ chính xác cũng như độ nhạy của phương pháp.
Nguyên tắc hoạt động của các detector là dựa vào tính chất vật lí của các
cấu tử như: tính chất hấp thụ và phát xạ ánh sáng, tính phân cực, tính khúc xạ,
tính dẫn điện, dẫn nhiệt, khối lượng riêng…
1. Nguyên lý hoạt động của một số detector trong sắc ký khí:
In
Computer
Bơm mẫu
Lò cột
Detector
Detector
Giới hạn phát
hiện
Khỏang tuyến
tính
Độ nhạy A.s/g
Áp dụng cho
Dẫn
nhiệt(TCD)
2,5.10
-6

1:10
5
2000-9000
Tất cả các
chất không
làm hỏng dây
nung
Kiểu dây
2,5.10
-6
1:10
5
2000-9000 đối
với benzen
Sắc ký quá
trình
Kiểu nhiệt
điện trở
2.10
-6
1:2,5:10
4
15000 đối với
không khí
Phân tích khí
Bán dẫn
1,2.10
-7
1:10
4

15000 đối với
heptan
Phân tích khí
Khỏang nhiệt
độ giới hạn
Ion hóa ngọn
lửa (FID)
5.10
-12
1:10
7
2.10
-2
đối với
cacbon
Detector vạn
năng cho tất
cả các chất có
nhóm CH
2
Cộng kết điện
tử (ECD)
2.10
-14
1:10
3
40 đối với
lindan
Đối với các
chất có ái lực

điện tử cao
như các thuốc
trừ sâu, diệt
cỏ, hợp chất
chứa nitơ, hợp
chất dị
nguyên
Quang kế
ngọn lửa
(FPD)
10
-8
đối với
parathion
1:10
2
và thấp
hơn
Phát xạ tối ưu
cho lưu hùynh
ở 394mm và
photpho ở
526mm
Detector ion
hóa heli
5.10
-13
1:10
4
300

Phân tích
lượng vết khí
vô cơ, độ
nhạy phụ
thuộc vào độ
tinh khiết của
hem
Detectorion
hóa argon:
- Dạng thường
- Dạng miniot
- Dạng triot
4.10
-11
3.10
-12
2.10
-14
1:10
3
1:10
5
1:10
6
1,5
1
15
Bao gồm tất
cả các chất có
năng lượng

ion hóa nhỏ
hơn 11,6eV
1.1. Dectector dẫn nhiệt (thermal conductivity dectector):
Dựa trên nguyên tắc cầu Wheatstone, đôi khi còn được gọi là Katharometer.
Các điện trở của cầu bằng kim loại trơ, có độ dẫn nhiệt tốt, như: vàng, bạch
kim, tungsteng. Cấu tử mẩu ra khỏi cột, đi vào một nhánh của cột. Khi có sự
hiện diện của mẫu làm thay đổi nhiệt độ. Nhiệt độ của nó phụ thuộc vào độ
dẫn nhiệt của chất khí bao quanh nó. Khi các phân tử hữu cơ thay thế chất khí
mang thì tính đãn nhiệt của nó thay đổi do nhiệt độ trong các cấu tử tăng lên
sẽ dẫn đến sự thay đổi trong điện trở. Dựa trên sự thay đổi điện trở của cầu,
gây sự mất cân bằng trong mạch, tạo một tín hiệu dưới dạng mũi sắc ký. Khi
mẫu ra khỏi cột tín hiệu biến mất.
Detector TCD có thể thiết kế theo một số kiểu khác nhau. Trong đó có ba
kiểu thường gặp là: tế bào dòng chảy, tế bào bán khuếch tán và tế bào khuếch
tán.
A-kiểu tế bào dòng chảy
B-kiểu tế bào bán khuếch tán
C-kiểu tế bào khuếch tán
Mẫu
Mẫu
Khuyếch đại
Nguồn
cung
cấp
Loại A ít nhạy hơn cả, thời gian đáp ứng lâu, chỉ thích hợp cho sắc ký điều
chế. Loại B, với thể tích tối thiểu 100µl được sử dụng phổ biến cho sắc ký cột
nhồi. Còn loại C với giới hạn phát hiện 10-100µl có thể sử dụng cho sắc ký
mao quản cột hở.
Độ nhạy của detector TCD phụ thuộc vào hai yếu tố sau:
- Khả năng dẫn nhiệt của khí mang (các khí mang có độ dẫn nhiệt tốt như

hydro, heli thường được ưu tiên sử dụng).
- Độ nhạy tỷ lệ với dòng nuôi cầu. Cần lưu ý rằng dòng điện này điều chỉnh
tùy thuộc vào loại và lưu lượng khí mang, nhiệt độ detector và nhiệt độ
cột tách.
Với detector này, diện tích của các pic không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng
thể tích mà còn phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa độ dẫn nhiệt của cấu tử và
của khí mang. Điều này lý giải tại sao phải dùng hệ số hiệu chỉnh trong phân
tích định lượng.
Đặc điểm:
Đơn giản, dùng được các mẫu hữu cơ và vô cơ, không phân hủy mẫu.
Thời gian cho tín hiệu lớn và kém nhạy
1.2 Detector ion hóa ngọn lửa (flame-ionization detector):
Cách điện
Detector FID là một trong những detector có độ nhạy cao. Nguyên tắc làm
việc của nó dựa trên sự biến đổi độ dẫn điện của ngọn lửa của hydro đặt trong
một điện trường khi có chất hữu cơ cần tách chuyển qua. Nhờ nhiệt độ cao
của ngọn lửa hydro, các chất hữu cơ từ cột tách đi vào detector bị bẻ gãy
mạch, bị ion hóa nhờ có oxy của không khí để tạo thành các ion trái dấu
tương ứng. Cơ chế tạo thành ion trong trường hợp benzen như sau:
C
6
H
6
6CH
6CH + 3O
2
6CHO
+
+ 6e
Các ion tạo thành được chuyển về các bản điện cực trái dấu nằm ở hai phía

của ngọn lửa (thế hiệu giữa hai bản điện cực này khỏang 250-300V).
Dòng ion đưộc giảm áp trên một điện trở có chỉ số rất cao (10
8
-10
12
Ω) và độ
giảm hiệu điện thế này được khuếch đại và ghi lại trên máy tự ghi. Số lượng
của ion tạo thành (chính là độ nhạy của detector) phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
- Cấu trúc hình học của detector
- Tỷ lệ thành phần của hydro/không khí
- Nhiệt độ của ngọn lửa.
- Cấu trúc của các phần tử mẫu cần xác định
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của detector ion hóa ngọn lửa (FID)
Các hợp chất hữu cơ được đốt cháy bằng ngọn lửa hydro/không khí tạo thành
các ion. Khí mang từ cột sẽ được được trộn trước với hydro và đốt cháy bằng
ngọn lửa ở buồng đốt. Một điện cực hình trụ đựợc đặt cách vài mm phía trên
ngọn lửa để thu thập các ion sinh ra. Dòng ion này sẽ được đo bằng cách đặt
một điện thế giữa đầu phun của ngọn kửa và điện hình trụ để hạn chế đến
mức tối đa sự tái kết hợp của các ion, phải đặt điện thế chọn lọc vào vùng bảo
hòa (vùng mà khi tăng điện thế sẽ không làm tăng dòng ion) các tính hiệu tạo
thành sẽ được khuếch đại bằng bộ khếch đại điện tử rồi qua bộ sử lý và ghi
tính hiệu.
Đặc điểm:
Không bị ảnh hưởng bởi vận tốc khí mang.
Thời gian chi tín hiệu nhỏ hơn 0,1giây và có độ nhạy gấp 1000 detector TCD
Giới hạn phát hiện dưới 10-12g/s
Tuy nhiên cũng có những điểm bất lợi là phải dùng thêm hệ thống khí đốt,
ngoài khí mang không được dùng khi mẫu có các khí như: SO
2

, CO
2
,
H
2
O,NO
x
. Ngoài ra cấu tử mẫu bị phân hủy trong ngọn lửa nên không thể
dùng trong trường hợp muốn cho cấu tử qua tiếp một thiết bị phân tích khác
(thí dụ máy hồng ngoại)
Chỉ đáp ứng với các hợp chất hữu cơ, không có đáp ứng đối với các khí bền
và nước.
Độ ổn định cao ít bị ảnh hưởng tới sự thay đổi nhiệt độ và tốc độ dòng.
Khỏang động học từ 10
6
-10
7
.
Nhiệt độ làm việc tới 400
0
C.
Phân hủy chất đòi hỏi 3 khí: khí mang, hydro, oxi
1.3Detector cộng kết điện tử (electron capture dtector):
ECD sử dụng hoạt độ phóng xạ β phóng ra để ion hóa các khí mang và phát
sinh ra dòng điện ở giữa cặp điện cực. khi những phân tử hữu cơ có chứa
nhóm electron mang điện tích như: halogen, photpho và nhóm nitro đi qua
detector, detector giữa lại một vài electron và làm biến đổi số đo của dòng
điện giữa các điện cực.
Detector gồm có điện trường, bên trong có nguồn phát tia β (do Ni
63

, được
phủ bên ngoài tấm bạch kim hay titan), khí mang được dùng là Ar. Điện tử sơ
cấp của tia β sẽ ion hóa phân tử khí mang làm bắn ra điện tử thứ cấp, tạo dòng
điện trong điện trường, phản ứng dây chuyền xảy ra. Khi có sự hiện diện của
mẫu, thường là chất có độ âm điện cao, sẽ nhận điện tử thứ cấp, làm giảm
cường độ dòng điện, tương ứng với sự xuất hiện mũi sắc kí
Detector hoạt động dựa trên đặt tính của các chất có khả năng cột kết các điện
tử tự do trong pha khí (trừ trường ngoại lệ của các khí trơ) khả năng cộng kết
điện tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào các hợp chất cần được phát hiện. Khả
năng đó tương đối nhỏ đối với các hợp chất hdrocacbon no. Ngược lại, khi
các hợp chất có chứa các nhóm chức hoặc đa liên kết (đôi hoặc ba) thì khả
năng các điện tử sẽ tăng hẳn lên. Đặc biệt là nếu trong phân tử của hợp chất
này có chứa các nguyên tử halogen (Cl, Br….) Bởi vậy, độ nhạy phát hiện
của detector ECD rất đặc thù cho các nhóm chức và có thể dao động trong
phạm vi khá rộng (1-10
6
)
Bộ phận chính của detector ECD là một buồng ion. Tại đây diễn ra quá trình
ion hóa, bắt giữa điện tử và tái kết hợp.
M: là phân tử khí mang, EC: và phân tử của chất có khả năng bắt giữ điện tử.
Cũng chính vì khả năng bắt giữ điện tử (electron-capture) mà detector còn
được gọi là detector bắt giữ điện tử.
* Quá trình ion hóa: một nguồn tia phóng xạ được lắp sẵn trong detector, phát
ra một chùm tia β
-
với tốc độ 10
8
-10
9
hạt/s. Các hạt β

-
này sẽ ion hóa phân tử
khí mang (M) tạo ra các ion dương của phân tử khí mang và điện tử tự do sơ
cấp (e
-
). So với các điện tử của chùm tia β
-
các điện tử tự do này chậm hơn
hẳn. Chúng được gia tốc nhờ một điện trường và được chuyển dịch về phía
anôt. Tại đây chúng bị lấymất điện tích và qua đó cho dòng điện nền của
detector.
* Quá trinh công kết điện tử các nguyên tử hoặc là phân tử của các chất (EC),
sau khi rời bỏ cột tách, được đưa thẳng vào buồng ion cùng với khí mang.
Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này, các điện tử tự do sơ cấp nói trên
sẽ bị các phân tử đó bắt giữ và do vậy tạo ra các ion âm.
* Quá trình tái kết hợp: các ion âm được tạo ra như vậy sẽ kết hợp với các ion
dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hòa.
Như vậy do khả năng cột kết điện tử của chất cần phân tích, điện tử bị lấymất
khỏi hệ và dòng điện nền bị giảm đi so với lúc chỉ có khí mang tinh khiết đi
qua detector. Mức độ suygiảm của dòng điện nền trong thời điểm có chất đi
qua được thể hiện bằng pic sắc ký của chất đó.
Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào :
- Độ lớn của dòng điện nền
- Mức năng lượng ái điện tử của chất cần phát hiện
- Bản chất của khí mang
- Điện thế được đặt vầo detector
Rõ ràng những chất có ái lực điện tử cao sẽ cho các tính hiệu mạnh, để tạo ra
các điện thế cần thiết cho quá trình vận chuyển ion, có thể đặt vào detector
thế một chiều không đổi hoặc là thế một chiều dưới dạng xung. Trong trường
hợp sử dụng thế một chiều không đổi, vùng làm việc tối ưu của điện thế đặt

vào detector phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu và nhiệt độ của
detector các giá trị này thường dao động giữ 1-30V. ngược lại, nếu sử dụng
điện thế dạng xung khỏang làm việc tối ưu của detector sẽ không phụ thuộc
vào bản chất của chất nghiên cứu, mà chỉ phụ thuộc khỏang cách giữ các
xung trong một điều kiện nhất định. Thông thường sử dụng thé hiệu một
chiều gián đọan khỏang 50V, với độ dài xung từ 0,75-3µs và khỏang cách giữ
hai xung 5-200 µs.
Đặc điểm:
Độ nhạy cao, nhất là khi mẫu thuộc các nhóm chức: halogenua, peroxid,
quinon, nitro…Đặc biệt dùng phân tích thuốc sát trùng.
Lớp cách điện
ống hình trụ
Vỏ detector
Tay đòn
Kẹp lớn
Đầu nhận xung từ buồng detector
Nhưng để độ nhạy cao, phải dùng khí Ar (giá trị cao), vì N
2
có độ liên kết khá
bền nên khó tạo điện tử thứ cấp.
1.4Detector phát xạ nguyên tử (atomic-emission detector):
Một trong những bổ sung mới nhất cho máy sắc kí khí là detector phát xạ
nguyên tử (AED). Detector này khá đắt tiền so với detector GC nhưng nó có
thế mạnh không thể thay thế được. Thật vậy, thay vì đo đơn giản pha khí cung
cấp ( chứa cacbon) để tạo ra các ion trong ngọn lửa bằng detector ion hóa
ngọn lửa. AED có thể thay đổi nền hiện tại vì sự bắt phần tử không phải điện
tử của những điện tử nhiệt với electron bắt điện tử. AED có nhiều tính khó
dùng hơn bởi vì nó dựa vào sự dò tìm của những phát xạ nguyên tử.
Đây là loại hiện đại. Cấu tử ra khỏi cột được đưa qua trường plasma (tạo bởi
heli) có năng lượng của bức xạ vùng vi sóng. Cấu tử mẫu nhận năng lượng, bị

nguyên tử hóa và nguyên tử bị kích thích, do đó chúng có khả năng phát xạ.
Cường độ phát xạ được ghi nhận và chuyển thành mũi sắc kí.
Đặc điểm:
Độ nhạy rất cao, thời gian phát xạ tính hiệu nhỏ.
Đặc biệt máy có thể ghi nhận đồng thời nhiều cấc tử.
Tuy nhiên chi phí phân tích rất cao vì phải dùng khí heli.
Thế mạnh của detector AED là nó có khả năng xác định những phát xạ
nguyên tử của nhiều phân tử trong một phép phân tích Elute từ cột mao quản
GC. Khi Elute ra khỏi cột mao quản, chúng được đưa vào trong một trường
plasma (hoặc sự phóng điện) nơi mà cấu tử mẫu nhận năng lượng và bị kích
thích bởi năng lượng từ plasma, do đó chúng có khả năng phát xạ. Máy tính
có ghi lại cường độ phát xạ và chuyển thành mũi sắc kí.
1.5Detector quang kế ngọn lửa (flame photometric GC detector)
Nguyên nhân để ta sử dụng detector GC nhiều hơn những loại detector khác
trong biểu đồ khí cromate là do nó có độ nhạy cao và hiệu quả trong việc dò
Lãnh vực
Xả khí
máy lọc nhiệt
Cung cấp
điện thế cao
máy lọc
giao thoa
Kim loại
chịu nhiệt
các hợp chất riêng biệt. Trong quá trình phân tích biểu đồ cromate đặc trưng.
Chất định phân của sulfur hay phosphorus chứa hợp chất là nhân tố chính của
detectỏ trắc quang ngọn lửa (FPD). Thiết bị này sử dụng những phản ứng
quang hóa của những hỗn hợp này trong ngọn lửa hydrogen/không khí như là
một nguồn của quá trình phân tích mà nó có quang hệ đặc biệt với những hợp
chất chứa hai loại nguyên tử. Khi thích S

2
thì tỏa ra hỗn hợp sunfur bước sóng
cực đại của năng lượng tỏa ra được kích thích từ S
2
có giá trị gần đúng
394nm. Năng lượng tỏa ra của hỗn hợp photphorus trong ngọn lửa được kích
thích từ HPO (λ
max
=510-526nm) để độ nhạy máy đò của một hay nhiều hỗn
hợp khác giống như nó giải hấp từ cột GC, một phễu lọc giao thoa được dùng
giữa gọn lửa và ống phổ trắc quang (PMT) để phân tách vùng tỏa năng lượng.
Việc cần xem lại ở đây là phễu lọc phải được chuyển đổi giữa vùng chạy của
biểu đồ cromate nếu hỗn hợp khác của chúng có thể được đò.
Khí mang thóat từ cột được trôn với hydro và đi tới cuối ống. dòng không khí
theo một đường khác và được trộn với hổn hợp Hydro – khí mang tại ống tạo ra
ngọn lửa hydro. Khi mẫu cuốn theo khí mang, được đốt cháy bằng ngọn lửa
hydro trong ống phát ra ánh sáng ở bước sóng nào đó. Ánh sáng phát ra bởi ngọn
lửa hydro đi qua ống thạch anh để tránh cho bộ lọc quang và bộ nhân quang khỏi
bị nhiễm bẩn bởi hơi và sản phẩm đốt cháy và đi đến bộ lọc quang. Bộ lọc cản
chỉ cho ánh sáng có độ dài sóng đặc thù đi qua. Bộ lọc kiểu S 394nm được dùng
để phát hiện các hợp chất chứa lưu hùynh và loại P 526nm dùng cho hợp chất
chứa photpho.
Nếu những hợp chấc chứa lưu hùynh hoặc photpho có trong khí mẫu, chúng
được đốt cháy trong ống, phát ra ánh sáng 394nm hoặc 526nm tương ứng.
Chỉ có ánh sáng có độ dài sóng này mới qua được bộ lọc cản và bộ nhân
quang. Cường độ của ánh sáng được chuyển thành tính hiệu thông qua bộ
nhân quang. Tín hiệu này được khuếch đại trong điện kế và chuyển qua bộ xử
lý số liệu.
1.6Detector quang hóa ion (photoionization detector):
Vỏ bọc cách ly

chắn tia UV
Cung cấp
điện
Cửa trong suốt cho UV
đi qua
Khí hoặc máy dò kết nối có
thể tích nhỏ
Buồng gia
nhiệt sự ion
hóa
Phản ứng sử dụng hơn một loại detector cho sắc phổ khí, nó đạt được độ
nhạy cao nhờ hiệu quả của các hợp chất đặc biệt với kĩ thuật phân tích sắc
phổ riêng biệt. Sự xác địnhcó chọn lọc của hydrocacbon thơm hoặc nhóm
organo-heteroatom là công việc của đầu dò quang phổ PID. Thiết bị sử dụng
năng lượng ánh sáng cực tím như phương tiện của kĩ thuật phân tích rừ cột
GC. Các ion tạo ra từ quá trình này bởi tiến trình hoạt động của electron.
Dòng điện phát ra được tập trung cho kĩ thuật phân tích.
1.7Chemiluminescence Spectroscopy:
Sự phát quang bằng phản ứng hóa học, giống như nguyên tử phát ra quang
phổ, dùng để định lượng sự phát quang từ những nguyên tử bị kích thích
trong phép phân tích cô đặc, tuy nhiên không giống AES.
Sự phát quang bằng phản ứng hóa học thường phát ra những phân tử mạnh để
thay thế khi chúng bị kích thích, dãy ánh sáng được xác định bởi kĩ thuật bắt
nguồn từ việc tạo ra phân tử, từ đơn giản đến phức tạp.
Hơn nữa sự trắc quang bằng phản ứng hóa học có thể xảy ra bên trong pha
lỏng hay pha khí. Trong khi đó AES gần như chính xác so với pha khí. Tuy
nhiên sự phát quang bằng phản ứng hóa học trong pha lỏng đóng vai trò quan
trọng trong kĩ thuật phân tích phòng thí nghiệm. Phương pháp này thường sử
dụng với sắc kí lỏng. Chúng ta sẽ tập trung vào những phản ứng của sự phát
quang bằng phản ứng hóa học ở pha khí với những chất cấu thành nên nó có

phần đơn giản hơn.
Những máy dò tìm này cũng được sử dụng như những máy dò tìm cho kĩ
thuật phân tích thành phần các chất.
Tín hiệu
Cột mao quản từ
sắc ký khí
máy bơm chân không
Thế mạnh của phương pháp trắc quang bằng phản ứng hóa học trong đầu dò
của bức xạ điện tử có tiêu chuẩn thấp.
Vấn đề đầu tiên của loại hình phản ứng này là tạo ra năng lượng cần thiết,
kích thích các electron lên mức năng lượng cao hơn, nhờ những chấn động và
tình trạng xoay vòng (từ đó chúng bị phá hủy trạng thái này bằng sự phát xạ
chứ không đơn giản như ánh sáng phát từ ngọn đèn hay tia laze.
1.8 Detector Nitơ-photpho NPD:
Detector NPD còn gọi là detector ion hóa ngọn lửa sử dụng muối kiềm hay
detector nhiệt ion (AFID-Alkali flame ionization detector ), detector ion hóa
nhiệt ngọn lửa (FTD- flame thermionic detector) detector này cho độ nhạy
cao khi phân tích các hợp chất có chứa nitơ-photpho, phụ thuộc vào điều kiện
phân tích nó tỏ ra rất hữu hiệu trong việc phân tích các dược phẩm, dư lượng
của các hợp chất cacbamat và photphat sử dụng trong nông nghiệp và phân
tích lượng vết các hợp chất chứa nitơ và photpho như nitrosamin,
trimetylamin, acrylomitricl trong các chất tổng hợp nhân tạo.
Mặt dù cơ chế phản ứng chính xác của detector này vẫn chưa được hiểu một
cách đầy đủ nhưng có thể đưa ra một cơ chế phản ứng chấp nhận được như
sau:
Các hợp chât chứa nitơ đi ra từ cột sắc ký trở thành gốc CN
*
. Sau khi phân
hủy nhiệt trên bề mặt kim loại kiềm nung đỏ gốc CN
*

kết hợp với các electron
thóat ra từ bề mặt kiêm lọai kiềm nung đỏ (Rb) và trở thành ion CN
-
. Các ion
này kết hợp với các nguyên tử hyro. Trong khi đó nguồn kiêm lọai kiềm (Rb)
trở thành cation sau khi giải thóat các electron, tạo ra một dòng tập hợp và
chuyển thànhtín hiệu.
Trong Detector ( NPD-17) nguồn ion là một kim lọai kiềm được phủ lên một
dây palatin dạng xoắn ốc. nguồn này được nối với dòng Ac để nung nóng sợi
palatin.
Mẫu chất rửa từ cột được tách ra khỏi miệng ống sau khi trộn với một lượng
nhỏ hydro, tiếp xúc với nguồn kim lọai kiềm nung đỏ ở trên. Nhiều phản ứng
diễn ra tại bề mặt và ở môi trường xung quanh. Phần mẫu được thóat ra ngòai
qua trung tâm của bộ phận thu mẫu.
2. Nguyên lý hoạt động của một sô detector trong sắc ký lỏng:
Trong sắc ký lỏng người ta thường dùng các quang phổ kế đo quang có độ nhạy
cao, nhờ đó có thể nhận dạng các hợp chất đến nồng độ cực nhỏ 10
-10
M trong
miền ánh sáng tử ngoại nhìn thấy (miền quang phổ 190 – 800 nm). Để dò tìm các
chất không màu ( không có hiệu ứng phổ hấp thụ ) người ta thường dùng các máy
đo chiết suất vi sai. Khi phân tích các chất có khả năng oxyhóa – khử người ta
dùng các bộ dò tìm điện hóa (đo điện thế, cực phổ). Người ta cũng dùng các bộ
dò tìm huỳnh quang, đo độ dẫn điện. Bộ dò tìm kiểu đo độ dẫn điện thường được
dùng trong sắc ký trao đổi ion.
Sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một vài loại detector trong sắc ký lỏng
2.1 Electrolytic conductivity detector:
Đầu dò độ dẫn điện: CD (Conductivity detector)
Được dùng trong sắc ký trao đổi ion
Đầu dò của cột sắc ký phát ra điện một cách liên tục, kết quả phân tích nhận được

là do sự thay đổi độ dẫn điện.
Đầu dò độ dẫn điện thường cho phép một lượng thể tích rất nhỏ.
Đầu dò độ dẫn điện được sử dụng rộng rãi chủ yếu trong sắc ký trao đổi ion
(cation và anion). Nhưng nói chung nó chỉ đựoc dùng trong những trường hợp
đặc biệt.
Nguyên tắc:
Các cấu tử sau khi ra khỏi cột được cho chảy xuyên qua thiết bị mao dẫn có cấu
tạo gồm hai điện cực (cực âm và cực dương) bằng kim loại đặt ở hai đầu mao
dẫn, mao dẫn làm bằng vật liệu không dẫn điện như: SILICA, PEEK,
TEFLON…. Sau khi tác động một hiệu điện thế xoay chiều vào hai điện cực, sự
phân chia điện tích trong pha động xảy ra, sự biến đổi tính dẫn điện của pha động
xảy ra, tách rời các cấu tử trong mẫu (các cấu tử mang điện tích dương sẽ bị kéo
về cực âm và ngược lai). Các kết quả trên sẽ được khuyếch đại, liên tục được ghi
nhận lại.
Đầu dò độ dẫn điện được sử dụng rộng rãi chủ yếu trong sắc ký trao đổi ion
(cation và anion). Nhưng nói chung nó chỉ đựoc dùng trong những trường hợp
đặc biệt.
2.2 The refractive index detector : đầu dò chiết suất RI
Nguyên tắc hoạt động:
Principles
Đầu dò chiết suất RI là một đầu dò được sử dụng trong sắc ký lỏng cao áp.
Nguyên tắc làm việc,của đầu dò chiết suất liên quan đến sự thay đổi chỉ số chiết
suất khi các cấu tử mẫu sau khi đi qua cột sắc ký
Sự khác biệt lớn về chỉ số chiết suất giữa mẫu và pha động càng lớn càng tạo ra
một sự mất cân bằng lớn. Do đó, tính nhạy của đầu dò sẽ cao hơn nếu có sự cách
Cấu tạo: CONDUCTIVITY DETECTOR
biệt về chỉ số chiết suất giữa mẫu và pha động. Mặt khác, trong một hỗn hợp
phức tạp, các thành phần trong mẫu có thể được bao phủ bởi một dải rộng của giá
trị chỉ số khúc xạ và trong một vài trường hợp có thể gần với tính chất pha động,
kết quả có được từ detector không rõ ràng,

Đầu dò chiết suất RI là một dụng cụ đòi hỏi có độ chính xác cao, bất cứ sự thay
đổi nào trong thành phần của các cấu tử cần tách cũng đòi hỏi sự tái lặp cân bằng
của đầu dò. Đây là một trong những hạn chế của đầu dò chiết suất RI. Trong việc
ứng dụng đầu dò vào việc phân tích đòi hỏi gradient của sự giải hấp, nơi mà các
thành phần của pha động thay đổi trong suốt quá trình phân tích ảnh hưởng đến
quá trình tách.
Biểu đồ thể hiện cách hoạt động của Đầu dò chiết suất RI được thể hiện theo hình
sau:
Cho kết quả nhay, chính xác.
Ít nhạy cảm với bụi và các bọt khí trong cấu tử mẫu.
Có khả năng bao phủ toàn bộ chỉ số khúc xạ trong khoảng từ 1000 đến 1750, đễ
dàng thiết lập cân bằng các cấu tử
2.3 Máy dò huỳnh quang
Máy dò huỳnh quang là một trong những máy dò LC có độ nhạy cao nhất, vì lý
do này nó thường được sử dụng để phân tích. Biểu đồ máy dò huỳnh quang được
biểu diễn như hình vẽ.
Khi một hợp chất có một nhóm chất đặc biệt được kích thích bởi bước sóng có
năng lượng thấp, bức xạ cao được gọi là Huỳnh Quang. Thông thừơng sự phát xạ
này đều đặn ở một góc 90
0
khi có sự kích thích.
Hình biểu diễn quang học của máy dò Huỳnh Quang đặc trưng
2.4 Máy dò UV:
Máy dò này đo sự tập trung của mẫu dưới một dãy bước sóng trong giới hạn nhất
định khi chúng rời khỏi cột và đi xuyên qua detector của dòng pin. Khi không có
bước sóng đi xuyên qua detector tín hiệu là một giá trị không đổi. Khi mẫu có
bước sóng đi qua detector, detector sẽ phản ứng lại tin hiệu được hiển thị trên
màn hình
Dưới hình thức đơn giản nhất đầu dò UV bao gồm: Nguồn sáng, dòng Pin, dòng
cảm biến

Biểu đồ đơn giản của đầu dò UV
Nguyên tắc hoạt động: Khi không có mẫu qua detector ánh sáng đi qua dòng pin
và phát ra tín hiệu lớn nhất tại dòng cảm biến nếu một mẫu có bước sóng đi qua
detector, mẫu này làm giảm lượng ánh sáng ở dòng cảm biến và là nguyên nhân
làm thay đổi tín hiệu ở detector. Tín hiệu này chuyển một dòng electron và xuất
hiện sắc phổ trên giấy. Tín hiệu hiển thị tăng lên tập trung tại mẫu của dòng pin.
Detector cũng phản ứng lại để thay đổi theo nội dung của dòng pin.
Ngày nay có 2 loại đầu dò UV được sử dụng phổ biến.
- Đầu dò có bước sóng thay đổi được.
- Photodiode Array.
Đầu dò UV có bước sóng thay đổi sử dụng ánh sáng đơn sắc
( cho ánh sáng đi qua khe và tấm cách )
Để chọn 1 bước sóng ánh sáng đi qua mẫu
Đầu dò UV có bước sóng thay đổi sử dụng ánh sáng đơn sắc
( cho ánh sáng đi qua khe và tấm cách )
Để chọn 1 bước sóng ánh sáng đi qua mẫu
3. Các thông số quan trọng của detector:
Phân tích định tính trong sắc ký khí chỉ cần pic không bị biến dạng nhiều
nhằm xác định chính xác đỉnh pic, còn trong phân tích định lượng thì yêu cầu đạt
cao hơn như độ lặp lại, độ so sánh, độ chính xác. Để đáp ứng được các yêu cầu
đó, cần phải đảm bảo sự ổn định đủ lớn các thông số detector: dòng điện nuôi
mạch cầu, nhiệt độ trong detector, tỷ lệ giữ khí đốt và khí mang cũng như thế
phân cực khi dùng detector FID.
Sự đáp ứng (độ nhạy thích ứng phụ thuộc vào chất) của một detector không
được phụ thuộc qua về mặt kĩ thuật. Và điều quan trọng hơn cả đối với phân tích
định lượng là độ tuyến tính của detector.
Để nhận biết và xác định lượng vết thì sự “nhạy cảm” của detector là quyết
định.