Brevet FR2581454A1 — publié le 19861107

DETECTEUR REFRACTOMETRIQUE DIFFERENTIEL NOTAMMENT POUR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE LIQUIDE La présente invention a pour objet des réfractomètres interférentiels et à leurs applications, notamment en chromatographie en phase liquide et, plus particulièrement, en chromatographie préparative. En chromatographie préparative, les concentrations des éluants sont telles que les réfractomètres de l'art antérieur utilisés comme détecteurs, présentent une dynamique de mesure insuffisante pour mettre en évidence a la fois produits recherchés et impuretés. En effet, si la cuve prismatique du réfractomètre, par laquelle passent les produits, présente, en section droite, un angle dièdre faible, la sensibilité en est faible et on peut obtenir un chromatogramme complet sans saturation. Cependant, s'il existe des impuretés en faible quantité, elles ne sont pas détectées. Si, par contre, on recourt a un angle dièdre important la sensibilité est élevée mais les principaux pics enregistrés sont saturés ce qui peut aller jusqu'a une confusion éventuelle ne permettant pas de les séparer, du moins en apparence, s'ils ne reviennent pas complètement jusqu'a la ligne de base. Dans ce cas évidemment, aucune mesure n'est significative. Dans l'état actuel des techniques de détection, on se trouve donc amené, si l'on veut être assuré de garantir une certaine pureté aux fractions séparées, à contrôler ces dernières par chromatographie analytique généralement en couche mince, ce qui est le plus souvent à la fois fastidieux et coûteux. De plus, la pureté n'est connue que lorsqu'un certain temps s'est écoulé depuis la sortie de colonne (c'est-a- dire au minimum le temps nécessaire au contrôle), ce qui impose des précautions pour éviter la pollution entre fractions successives, notamment en cas d'injections répétitives. La présente invention a donc pour but d'éviter ces inconvénients et d'assurer a la fois la sensibilité et l'acuité dans la séparation des pics tant en ce qui concerne les fractions que l'on désire séparer, qu'en ce qui regarde les éventuelles impuretés. La présente invention est essentiellement basée sur un double réfractomètre travaillant, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, en lumière monochromatique. Sur l'un des deux trajets optiques du double réfractomètre, on insere la cuve de mesure et sur l'autre une cuve de reférence qui peut d'ailleurs être réelle ou fictive. Lorsque change la composition dans la cuve de mesure, l'indice de réfraction varie conséquemment et, par suite, le chemin optique et la phase des franges par rapport a celles de la cuve de référence. Si l'on dispose entre ces deux éléments interférométriques un dispositif de détection optique suivi d'un phasemètre linéaire, par exemple a sortie numérique, on peut mettre en mémoire a chaque instant le déphasage entre les deux groupes de franges avec un pas unitaire déterminé correspondant, par exemple, a un déphasage unitaire de 10, ainsi que la date (l'instant) a laquelle a lieu le changement de phase; on peut ainsi suivre les variations de phase pas a pas et dans le temps. Le phasemètre numérique choisi étant absolu et ne travaillant pas a 2 k u (k x 360 ) près, sa dynamique n'est plus limitée que par la capacité de mémorisation des systemes informatiques qui gèrent l'ensemble. On dispose de la sorte d'un détecteur de grande sensibilité et de dynamique pouvant être augmentée quasi indéfiniment. Sur cette base, on peut imaginer de nombreuses caractéristiques additionnelles perfectionnant le système de base telles que, par exemple, un ou plusieurs sys tèmes que, par simplification, on appellera "loupe", présentant une grande sensibilité pour visualiser les conséquences sur le chromatogramme de la présence d'impuretés éventuelles (notamment détectables par des variations de dérivée première, seconde ou autre, alors que la courbe ne présente pas d'anomalie aisément détectable, notamment a l'oeil, sur un écran cathodique ou sur un enregistrement graphique. Or, ce type de détection n'est, bien entendu, jamais possible en cas de saturation, toute variation se trouvant écrêtée. Il est alors possible, en plus du chromatogramme présentant sa ligne générale et ses pics, de dessiner sur l'écran ou sur l'enregistreur, en ramenant le chromatogramme principal a une ligne de base (figures 1 et 2) un chrosatogramme secondaire faisant ressortir les pics secondaires et essentiellement ceux correspondant aux impuretés. Ce chromatogramme secondaire peut permettre de comprendre comment, à l'opposition de chaque pic d'impuretés, on peut commander l'élimination du produit passant à cet instant dans le détecteur. On peut également, puisqu'on dispose d'un système informatique, mettre en mémoire un chromatogramme type, le comparer au chromatogramme de mesure et, en conséquence, accepter ou de refuser le produit passant instantanément dans le détecteur. On peut encore, lors de l'apparition sur le chromatogramme secondaire d'un pic d'impuretés, orienter la sortie de colonne vers l'égout. Comme on le verra ci-apres, la forme de cellule choisie peut permettre de l'utiliser selon ses divers axes et, par exemple, dans les trois directions orthogonales et d'effectuer sur l'une la détection réfractometrique conforme a l'invention, sur une autre unedétection et/ou mesure photométrique et, notamment, spectrophotométrique et sur la troisième une détection et/ou mesure fluorimétrique ou spectrofluorimétrique. L'intérêt d'un tel ensemble est de multiplier les possibilités de détections et/ou de mesures, en particulier des impuretés, d'autant plus que certaines peuvent, par exemple, ne pas travaillér en fluorescence ou ne pas absorber de rayonnement visible ou UV dans la même gamme de longueurs d'ondes que les produits principaux à séparer. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire un mode de realisation étant bien entendu que celui-ci n'est pas limitatif quant a son mode de mise en oeuvre et aux applications qu'on peut en faire. On se reportera aux figures suivantes qui representent schématiquement: - les figures 1 et 2 un chromatogramme selon l'art anterieur et un chromatogramme obtenu conformément à l'invention; - la figure 3 un schéma d'un double refractomètre conforme i l'invention. En se référant à la figure 3, 1 désigne un générateur, de préférence laser, dont le faisceau est dédoublé en 2, 3, par tout moyen classique adéquat de facon que ces deux faisceaux soient parallèles. On choisira, de préférence, un rayonnement mono chromatique, par exemple UV. Ces faisceaux atteignent orthogonalement un double prisme 4 semi-réfléchissant et, à la sortie, deux cuves identiques à faces parallèles, l'une 5 de mesure et l'autre 6 de référence dont les faces opposees au prisme sont traitées pour réfléchir le rayon en retour vers le double prisme. L'interface entre prismes semi réfléchissants réfléchit les faisceaux revenant des cuves qui ressortent en 7, 8, pour se réfléchir sur un miroir 9 tournant dont la rotation est commandée par un dispositif moteur adéquat 10. Ces deux faisceaux Il et 12 réfléchis par le miroir 9 atteignent deux détecteurs 13 et 14 constitués, par exemple, de photodiodes suivies des circuits d'amplification et de détection adéquats dont on verra l'utilité ci-dessous. Dans les doubles prismes, les faisceaux 2 et 3 atteignant l'interface entre prismes se divisent, une partie continuant vers les cuves 5 et 6, l'autre se réfléchissant vers la face supérieure du prisme supérieur qui argentée, les réfléchit vers le bas. En 7 et 8, on va donc retrouver a la fois une partie des faisceaux provenant des cuves et, d'autre part, une autre réfléchie par le double prisme sans passer par les cuves. Vont donc apparaître des franges d'interférence dues au dephasage dans chaque faisceau 7 ou 8 entre partie ayant traversé une cuve 5 ou 6 et partie réfléchie par la face supérieure du double prisme. En faisant tourner le miroir 9 a l'aide du moteur 10, on fait donc passer subséquemment par rotation des faisceaux 11 et 12, les franges successives sur les détecteurs 13 et 14. Un ensemble calculateur électronique 15 est relié, d'une part aux detecteurs 13 et 14 et, d'autre part, au moteur 10 de façon a compter les franges correspondant à la fois a la cuve de mesure 5 et à la cuve de référence 6. Ceci permet donc, grâce a un comptage numérique, d'obtenir un affichage très précis des résultats a partir du code numérique émise en 16 par l'ensemble calculateur 15. Comme on l'a souligne, on recourt a un dispositif phasematique numérique absolu ne travaillant pas 2 k X près et donc sans dynamique limitée. Seule la capacite de mémorisation du calculateur gérant l'ensemble est en cause et peut être accrue autant qu'on le désire. On notera que la cuve de référence 6 peut être remplacée par toute cuve fictive, c'est-a-dire par tout dispositif se traduisant par la même action sur le faisceau ou sur le circuit de comptage. On remarquera également que l'on peut utiliser des cuves parallé- lépipédiques, de préférence rectangles, ce qui permet d'utiliser les diverses paires de faces parallèles pour divers autres types de mesure ou de détection comme cela a été souligné plus haut. En ce qui concerne les résultats obtenus, si l'on se réfère à la figure 1 représentant un chromatogramme classique présentant des saturations, il existe un doute sur le nombre de pics écrêtés (P1, P2 ou P3) (en pointilles) et sur les petits pics qui ne peuvent être détectés que s'ils sont éloignes d'un grand pic (P4) ou s'ils distordent suffisamment la pente d'un grand pic (P5). Un pic comme P6 est totalement indétectable. A la figure 2, la numérisation permet la détection des petits pics dont l'identification peut être facilitee grace aux mesures par absorption directe (UV par exemple), fluorescence ou autre. Par contre, la présente invention eliminant les saturations, assurant sensibilité et acuité dans la séparation des pics, permet d'obtenir un chromatogramme beaucoup plus lisible (figure 2). De plus, on peut associer aux dispositifs conformes a la présente invention un systeme d'amplification (electronique ou optique sur affichage cathodique) appele par commodité "loupe" permettant de detecter plus aisement de petits pics tels P5 se traduisant par une irrégularité parfois très tenue sur un pic plus grand Cela peut être renforce en suivant les variations de la dérivee première voire des dérivées suivantes et, en particulier, de la seconde. Par ailleurs, il est évident que les autres moyens de mesure ou d'identification (absorption, fluorescence, etc.) permettent l'identifica- tion de ces petits pics. REVENDICATIONS 1.- Detecteur rfractométrique dans lequel un échantillon liquide passe dans une cuve de mesure (5) caractérisé par le fait qu'une source d'emission (1) d'un faisceau monochromatique (2) est suivie d'un ensemble (4) à prismes semi réfléchissants dont la face opposee à la source est munie de la cuve (5) a parois parallèles et transparentes dont la paroi arrière opposée au prisme est réfléchissante, la face de prisme recevant le faisceau réfléchi par l'interface etant réfléchissante, la face de sortie de l'ensemble à prismes semi reflechissants étant tournee vers un miroir (9) monté sur un axe tournant un par un organe moteur (10), un photodétecteur (13) dont les signaux de sortie sont amenés a un calculateur (15), étant disposé sur un trajet du faisceau réfléchi (11), le calculateur (15) gérant la rotation du miroir (9), comptant les franges interférentielles détectees par le photodétecteur (13) et calculant les informations réfractométriques correspondant a l'échantillon dans la cuve (5). 2.- Detecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'in est différentiel et que parallèlement aux dispositions définies à la revendication 1, des dispositions équivalentes (3,8,12,14) sont prevues pour une cuve de référence (6). 3.- Detecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les dispositions a la cuve de référence (6) sont remplacées par un systeme fictif donnant infine les mêmes données que le système de référence. 4.- Application du detecteur selon l'une des revendications 1 3, a la chromatographie en phase liquide.