Brevet FR2480434A1 — publié le 19811016

"Dispositif de détection pour la chromatographie en phase liquide". L'invention concerne un dispositif de dé- tection, notamment pour la chromatographie en phase liquide. Pour la chromatographie en phase liquide, la phase mobile est amenée, après la séparation chromato- graphique de mélanges de substances, à un dispositif de détection permettant d'enregistrer les composants obtenus successivement à partir de la colonne séparatrice. Des demaaildes de brevet allemand n 25 22 k88 et n 27 54 790 il est connu d'utiliser comme détecteur, un dispositif de détection d'absorption ultra-violette ou de fluorescence. Dans les deux cas, il faut une grande quantité de moyens optiques et électroni- ques. L'invention vise à fournir un dispositif de détection de structure simple. Conformément à lvinven- tion, ce but est atteint avec un dispositif de détection, qui est caractérisé en ce qu'il est muni d'une cellule délectro-chimiluminescence présentant des raccordements pour l'amenée et lévacuation d'un liquide à examiner, no- tamment une phase mobile provenant de la colonne sépara- trice d'un chromatographe de liquide, et d'une source de tension et d'un détecteur pour le courant électrique con- nectés aux électrodes de la cellule. Une forme de réalisation très avantageuse d'un dispositif conforme à lvinvention est caractérisée en ce que le dispositif est muni en outre d'un élément sen- sible à rayonnement, par exemple une cellule photo-élec- trique ou un multiplicateur photo-électrique. L'invention est basée sur l'idée d'utili- ser le principe de l'électro-chimiluminescence pour la dé- tection qualitative et quantitative de substances chimiques dans un solvant, notamment dans la phase mobile provenant de la colonne séparatrice d'un chromatographe de liquide. L'électro-chimiluminescence est un phéno- mène de luminescence qui se produit pendant la réaction de réactifs à énergie élevée (chimiluminescence) engendrés de façon électro-chimique. Dans le cas le plus simple les deux réactifs sont formés à partir de la même matière première selon les formules de réaction ci-dessus: M- e M+ + e- effet anodique M + e M effet cathodique M+ + M--_ MX + M recombinaison dans la solution M y M + h. i luminescence M étant par exemple un dérivé d'un hydrocarbure aromatique condensé, par exemple de la série d'anthracène ou de tétra- cène. De par la réactivité extrêmement élevée des ions ra- dicaux M+ et M engendrés par voie électro-chimique et la durée de vie courte correspondante, M+ et M doivent être engendrés à des endroits situés tout près l'un de l'autre. Dans le cas d'électro-chimiluminescence obtenue à l'aide d'une source de tension continue, ce but est atteint avec des électrodes peu espacées (espacement environ 1 mm), alors que dans le cas d'électro-chimilumi- nescence obtenue à l'aide d'une source de tension alterna- tive, ce résultat est obtenu du fait que les deux genres d'ions sont engendrés alternativement à une même électrode dans des intervalles de temps qui se succèdent très rapide- ment, à l'aide d'une tension alternative. Dans les deux procédés, la solution peut être rendue convenablement élec- tro-conductrice par addition d'un électrolyte auxiliaire. Dans un autre dispositif, il est possible d'engendrer '1électrochimiluminescence également dans des solutions présentant une très faible conduction électrique, c'est-d-dire sans addition d'un sel facilitant la conduc- tion. Toutefois, à cet effet, il faut réduire notablement l'espacement des électrodes, notamment jusqu'à quelques micromètres (J. Electrochem. Soc. 122 (1975) pages 632 à 640; demande de brevet allemand N P 29 28 725.0). La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre schématiquement et par- tiellement en coupe une cellule d'électro-chimiluminescence présentant un élément sensible à rayonnement, convenant à un dispositif conforme à l'invention et montre en outre en plan, schématiquement et à plus petite échelle, plusieurs des pièces composantes de la cellule d'électro-chimilumi- nescence. La figure 2 montre schématiquement une disposition d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif de détection à base d'élec- tro-chimiluminescence décrit à l'aide du dessin est formé par une cellule dtélectro-chimiluminescence, une source de tension, un détecteur (en général un compteur) pour le cou- rant électrique et un élément photosensible, en général un photomultiplicateur. La cellule d'électro-ehimiluminescence proprement dite (figure 1) est constituée par deux plaques d'électrode opposées 1 et 2, qui sont réunies par vissage avec une plaque de base 4, un cadre d'obturation ou d'écartement 3 et une plaque de pression 6 avec un autre joint 5 de façon à obtenir une chambre étanche, La plaque de pression 6 comporte des perforations et des rac- cordements 7 pour l'amenée et l'évacuation du liquide à examiner; de plus, la plaque d'électrode 2 située tout près de la plaque de pression 6 doit présenter des perforations afin de permettre lfamenée du liquide à examiner à l'en- ceinte comprise entre les électrodes et l'évacuation du liquide de cette enceinte. La plaque de base 4 comporte une ouverture centrale à l'opposé de laquelle est disposé un photo-multiplicateur 13. La connexion électrique des plaques d'électrode 1, 2 est assurée par des contacts 9, 8 respec- tivement situés de façon diamétralement opposée sur le bord des plaques 1, 2 respectivement. La structure décrite ci-dessus sous forme d'une cellule d'électrochimiluminescence à couche mince nécessite la transparence de l'électrode 1 opposée au photomultiplicateur 13; dans la forme de réalisation repré- sentée sur le dessin, ce but est atteint avec une couche en In203: Sn appliquée par voie pyrolitique sur un substrat en verre. Toutefois, d'autres matériaux comme SnO2; Sb ou des couches métalliques très minces sur des supports transpa- rents entrent également en ligne de compte. La contre- électrode 2 n'est pas nécessairement transparente; au con- traire, une réflexion aussi favorable que possible réduit autant que possible la perte de la lumière émise dans la cellule à la contreélectrode 2. Comme matériau d'électrode entrent en ligne de compte tous les métaux soit sous forme d'une couche mince sur un support (par exemple du verre) soit sous forme massive. Dans l'exemple de réalisation, on utilise une couche d'argent appliquée par évaporation sur du verre. De plus, il est possible de réunir la plaque de pression 6 et la contreélectrode 2 de façon à obtenir une seule pièce. Le cadre d'écartement 3 est constitué par une feuille en matière synthétique électro-isolante mince d'une épaisseur d'environ 5 à 50um, dans ce cas, une feuille en polytétrafluoro-étthylène d'une épaisseur d'environ 25/um. Les contours de la chambre d'électro-chimiluminescence pro- prement dite sont découpés dans ce cadre d'écartement. La figure 2 montre schématiquement une dis- position de mesure. La connexion d'une cource de tension 11 aux plaques d'électrode 1 et 2 permet de rendre la solution contenue dans la cellule 12 luminescente, pour autant que cette dernière contient une substance à exciter pendant la durée du séjour dans la cellule. Ainsi, sur le photomulti- plicateur 13 il se forme un courant photo-électrique cor- respondant et le détecteur 14, qui est sous forme d'un am- pèremètre observe simultanément une forte augmentation du courant électrique traversant la cellule d'électro-chimilu- minescence. Les deux signaux peuvent être enregistrés à l'aide d'un dispositif d'inscription 15 pendant la traver- sée de la solution. La cellule peut fonctionner tant à l'aide d'une tension continue qu'à l'aide d'une tension al- ternative. Dans le présent exemple, des tensions continues d'environ 10 volts sont amenées et l'électrode transparente est de préférence insérée comme anode pour des raisons de stabilité. La sélectivité du dispositif de détection pour des substances spécifiques peut être augmentée par deux mesures: 1) La tension continue amenée peut être adaptée à l'énergie d'excitation des substances à détecter. Aussi préfère-t- on utiliser un dispositif conforme à l9invention o la source de tension est une source de tension continue, dont la grandeur de tension peut être adaptée à l'énergie d'excitation des substances à détecter, 2) Une sélection spectrale du rayonnement émis permet de supprimer d'un côté le rayonnement perturbateur et, de Vautre côté, une telle sélection spectrale peut servir de façon directe comme auxiliaire pour lidentification des substances. Une forme de réalisation très avanta- geuse d'un dispositif conforme à l'invention contient ainsi des moyens pour la sélection spectrale du rayonne- ment émis, par exemple un spectromètre ou un spectro- graphe. Avec le dispositif de détection conforme à linvention peuvent être détectées les substances permettant d'engendrer une électrochimiluminescence, notamment des composés du groupe des hydrocarbures aromatiques et leurs dérivés, les composés hétérocycliques, les composés métallo- organiques, les colorants, les excimères et les exiplexes et les complexes de transmission de charge. De plus, ce dispositif de détection permet de détecter également des substances ne convenant pas à lélectrochimiluminescence, il est vrai, mais pouvant être réduits et/ou oxydés par voie électro-chimique. Dans ce cas, la détection des substances dans la cellule ne s'effectue que par une variation du si- gnal provenant du détecteur de courant 14. Comme solvant peuvent être utilisés en principe tous les solvants aprotoniques, organiques, qui sont inertes dans les conditions de fonctionnement de l'électro-chimiluminescence, par exemple les hydrocarbures aromatiques, les alkalins chlorés, les éthers mono-foncti- onnels ou poly-fonctionnels, les amides, les nitrides, les sulfoxydes ou leurs mélanges. Les solvants doivent être pratiquement exempts de H20 et de 02. Au cours de l'élaboration de la présente invention, on utilisait de préférence du 1,2-diméthoxy- éthane qui fut transporté de façon continue à l'aide d'une pompe à travers la cellule à une vitesse d'environ 1 ml par minute. Au cours de chaque essai, on injecta, à l'aide d'une valve de dosage, 5 ml d'une solution de la substance à détecter dans du 1,2-diméthox-y-éthane dans le courant de solvant (1 ml par minute) et les signaux se produisant pen- dant quelques secondes pendant le passage de la cellule d'électro-chimiluminescence (volume 5/ul) furent enregistrés. Ainsi, il était possible de démontrer la présence de Rubrène (5, 6, 11, 12- tétraphényltétracène) dans du 1,2-diméthoxy-éthane dans des concentrations de mole par litre respectivement dans une quantité de -11 2,5.10 g. Le dispositif de détection conforme à l'in- vention offre les avantages particuliers d'être approprié à l'analyse de traces chimiques, notamment pour l'application aux systèmes de chromatographie en phase liquide, d'avoir une sensibilit6 qui n'est pas inférieure à celle des dé- tecteurs comparables (détecteurs à fluorescence ou à absorp- oSn ultra-violette), ni en ce qui concerne la quantité de substance, ni en ce qui concerne la concentration de cette dernière, et d'avoir une structure notablement plus simple. REVENDICATIONS: 1. Dispositif de détection, notamment pour la chromatographie en phase liquide, caractérisé en ce que le dispositif est muni d'une cellule délectro-chimiluminescen- ce (12) présentant des raccordements (7) pour l'amenée et l'évacuation d'un liquide à examiner, notamment une phase mobile provenant d9une colonne séparatrice d'un chromato- graphe de liquide, et d'une source de tension (11) et d'un détecteur (14) pour le courant électrique, qui sont connectées aux électrodes (1, 2) de la cellule. 2. Dispositif de détection selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'il est en outre muni d'un élément sensible à rayonnement (13). 3. Dispositif de détection selon la revendi- cation 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de tension est une source de tension continue dont la tension peut être adaptée à l'énergie d'excitation des substances à dé- tecter. 4. Dispositif de détection selon la reven- dication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens pour la sélection spectrale du rayonne- ment émis.