СПЕКТРОФОТОФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР

Полезная модель Спектрофотофлуориметрический детектор относится к области высокоэффективной жидкостной хроматографии и предназначен для измерения спектров флуоресценции и спектрального состава веществ в химической, нефтехимической отраслях, контроля качества и безопасности продовольственного сырья и продуктов питания, медицине, биохимии, экологии, криминалистике и др. отраслях промышленности.
Известны спектрофотометрический детектор А.С. СССР.№600400 МПК G01J 1/04. 1978. Бюл. №2, патент РФ RU 41142 U1 7G01J 3/42 от 30.12.2003 г., и флуориметрический детектор А.С. СССР №503143 МПК σ01J 3/42, 1976. Бюл. №6, патент РФ RU 41143 U1 7G01J 3/42 от 30.12.2003 г.
Каждый детектор предназначен для измерения количественного и качественного состава веществ по разным свойствам веществ:
- по коэффициенту поглощения определенного спектра монохроматического излучения;
- по коэффициенту флуоресценции при облучении вещества определенным спектром монохроматического излучения.
Они имеют следующие недостатки:
- для исследования различных веществ требуются два детектора;
- поток исследуемой жидкости в камерах кюветы является неравномерным, а из-за неоптимальных размеров капилляров, подводящих жидкость к кювете и отводящих от нее, наблюдается внеколоночное уширение пиков анализируемых компонентов веществ.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании детектора, со сменной кюветой под спектрофотометрический и флуориметрический методы измерения качественного состава вещества.
Поставленная цель достигается применением принципиально новой конструкции детектора позволяющей последовательно обеспечить измерение оптической плотности при одной или нескольких длинах волн и измерение флуоресценции растворов исследуемых веществ.
На фиг.1 приведена схема спектрофотофлуориметрического детектора.
На фиг.2 общий вид флуориметрической кюветы.
На фиг.3 общий вид спектрофотометрической кюветы.
На чертежах приняты следующие обозначения:
Фиг.1
1 - источник ультрафиолетового излучения, например, лампа ДДС-30;
2 - монохроматор с входной 2.1 и выходной 2.6 щелями; 2.2, 2.4, 2.5 - зеркала; 2.3 - дифракционная решетка;
3, 4 - зеркала объектива;
5 - спектрофотометрическая или флуориметрическая кюветы
6 - светофильтры;
7, 8 - фотоэлектронные умножители;
9 - колонка хроматографическая аналитическая
Фиг.2
5.1; 5.2; 5.3 - соответственно первая, вторая и третья светопрозрачные части призмы с радиусом закругления R и внешняя часть которой покрыта зеркальным составом;
5.4 - сферическое зеркало;
2
1
5.5, 5.6 - входные и выходные трубки для ввода и вывода исследуемой жидкости, установленные в отверстии призмы диаметрами D и диаметром отверстия D
5.7 - зауженная часть сквозного отверстия, расположенного в средней светопрозрачной части 5.2 призмы с длиной 1 и диаметром d (рабочая зона) причем 1:d=10:3;
5.8 - уплотняющие втулки, жестко закрепляющие трубки 5.5 и 5.6 в отверстиях призмы.
Фиг.3
6.1, 6.2 - капилляры подвода и отвода исследуемой жидкости в рабочую кювету;
6.3, 6.4 - капилляры подвода и отвода элюента в сравнительную кювету;
6.5, 6.6 - фланцы;
6.7 - держатель;
6.8, 6.9 - отверстия во фланцах для прохождения светового потока;
6.10, 6.11 - светопрозрачные окна;
Модель в качестве флуориметрического детектора работает следующим образом.
Ультрафиолетовое излучение от источника 1 (см. фиг.1) попадает в монохроматор 2 через входную щель 2.1 и далее через зеркало 2.2 на дифракционную решетку 2.3, поворотом которой создается монохроматическое ультрафиолетовое излучение интенсивностью 10, которое через систему зеркал 2.4, 2.5 монохроматора и зеркальный объектив с зеркалами 3, 4 попадает в кювету 5 в рабочую зону 5.7 (см. фиг.2), в которой находится исследуемое жидкое вещество, поданное из хроматографической колонки по трубке 5.5. Исследуемое вещество флуоресцирует вторичное излучение I, которое отражается от сферического зеркала 5.4 кюветы и направляется через светофильтры 6 (см. фиг.1) на фотоэлектронный умножитель 8, светофильтры 6 отрезают ненужное излучение.
Выполнение кюветы из трех светопрозрачных частей, жестко скрепленных (сваренных) между собой с зауженным отверстием в средней светопрозрачной части, позволило технологически выполнить размеры этого
отверстия диаметром 0,8 мм и длиной в 3 мм и довести массу исследуемой жидкости до минимальной величины, определяемой выражением:
где
m
- масса пробы исследуемой жидкости в г,
m
0
- удельный вес (концентрация) исследуемой жидкости в г/мм3.
d
l
,  - соответственно диаметр и длина рабочей зоны (зауженного отверстия) кюветы в мм.
-10
3
Использование данного детектора в хроматографе позволят получить хорошую чувствительность для контрольного раствора антрацена концентрации 5·10 г/см и экономить на порядок химические реактивы особой чистоты относительно проведения данного анализа на обычных жидкостных хроматографах.
Модель в качестве спектрофотометрического детектора работает следующим образом.
Ультрафиолетовое излучение от источника от источника 1 (см. фиг.1) попадает в монохроматор 2 через входную щель 2.1 и далее через зеркало 2.2 на дифракционную решетку 2.3, поворотом которой создается импульсное монохроматическое излучение с интенсивностью I, которое через систему зеркал 2.4, 2.5 монохроматора попадает на зеркало модулятора 3, которое движется (вибрирует) с заданной частотой в границах зеркала 4.
Далее излучение попадает поочередно в рабочую камеру и сравнительную камеру кюветы 5.
В рабочую камеру периодически из хроматографической колонки 9 поступают разделенные элементы исследуемого вещества, а в сравнительную камеру закачивается элюент.
1
0
Часть излучения I поглощается анализируемым веществом и на выходе рабочей камеры формируется излучение интенсивностью I, а на выходе сравнительной камеры излучение интенсивностью I.
o
1
Эти лучи попеременно поступают на фотоэлектронный умножитель 7, а затем в вычислительное устройство, где рассчитывается величина оптической плотности анализируемого вещества как IgI/I, которая пропорциональна концентрации анализируемого вещества.
0
Однако, в реальных условиях работы детектора в силу ряда причин величина тока I не есть константа и для всех однолучевых фотометров характерен дрейф нулевой линии в течение времени измерения.
Для исключения этого недостатка в детекторе применена двулучевая система фотометра.
Тогда оптическая плотность раствора А на кювете спектрофотометрии равна:
где
K - const