CN110531013A - 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 - Google Patents
一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110531013A CN110531013A CN201910816035.5A CN201910816035A CN110531013A CN 110531013 A CN110531013 A CN 110531013A CN 201910816035 A CN201910816035 A CN 201910816035A CN 110531013 A CN110531013 A CN 110531013A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capillary
- total reflection
- capillary tube
- detection cell
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 34
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001195 ultra high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
- G01N30/74—Optical detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，涉及一种利用色谱法将材料分离成各个组分，来测试或分析材料的液相色谱系统中的光检测器。包括光学吸收型检测器，光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品；光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口；流路入口和流路出口固定连接于检测池；检测池为毛细管，毛细管为透明材料制成，毛细管折射率大于样品的折射率；毛细管外管壁外侧四周设置为空气或真空，样品的折射率大于所述空气或真空的折射率。本发明利用了毛细管外壁全反射现象在增大光程减小内径的情况下减少了光能损失，提高了检测的灵敏度；且入射光的临界角角度更大。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用色谱法将材料分离成各个组分，来测试或分析材料的液相色谱系统中的光检测器，尤其是一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。
背景技术
基于朗伯比尔定律的光学吸收型检测器是液相色谱系统中最常用的一类检测器。检测池是其中的核心部件，当样品流过检测池时，光穿过检测池中的样品，并被样品部分吸收。记录入射光和出射光的强度即可得到样品的吸光度信息。理论上，检测池的光程越长，样品的吸光度越大，检测器灵敏度越高。但在池孔内径不变的情况下，光程越长，池体积越大，样品在检测池内的扩散越明显，会降低检测的灵敏度。在增大光程的情况下，通过减小池孔的内径来控制池体积大小是一种解决方案，但池孔内径的减小又会引起光通量的降低，使噪声的影响变得更加显著，同样会引起灵敏度的降低。常规光学吸收型检测器的检测池一般设计为光程8-10mm，池孔1mm左右，池体积10μL左右。当用于分离的液相色谱系统为微柱液相色谱或超高效液相色谱时，就需要具有更高灵敏度、更低池体积的检测池。
为解决这一问题，目前实验室多采用柱上检测的方式，即去掉毛细管的部分涂层，并将这一部分作为检测窗口。这一方式能够显著降低检测池池体积，但由于检测的光程只与毛细管内径相当，检测灵敏度极低。部分商品化仪器利用精密加工的方式缩小池孔直径，同时在光学聚焦系统上进行优化，试图提高光通量，但这一方式对加工和聚焦的精度要求较高，不易实现。此外还有一种利用折射率小于流动相的材料作为检测池壁，以实现检测池内壁上全反射的设计方案，该方案的池壁材料比较昂贵，且池壁材料折射率与流动相折射率非常接近，仅略小于流动相折射率，因此发生全反射时的入射角范围较小，对光线聚焦能力提出了更高的要求。
公开号为CN205120679U的中国实用新型“一种液相色谱紫外及可见光检测器全反射超长光程检测池”提供了一种液相色谱紫外及可见光检测器全反射超长光程检测池，包括检测池管壁、全反射内衬、进液管、出液管、入口压紧垫、出口压紧垫、入口池窗、出口池窗、入口池窗密封垫和出口池窗密封垫。在检测池壁内侧附着全反射内衬，使光线在池壁间基本无消耗反射，诚少谱带展宽，从而使增加检测池光程长度成为可能，达到提高检测器灵敏度的目的。此实用新型采用的全反射内衬为杜邦公司开发的一种叫做TEFLONAF的高分子材料，其折射率为1.29-1.31左右，略小于液相色谱领域常用的溶剂水、甲醇和乙腈，当上述三种溶剂带着样品流过检测池时，光在检测池壁内侧可发生全反射现象，提高了检测器灵敏度。但TEFLONAF高分子材料为唯一选择，其他材料的折射率均难以低于常用溶剂，且其价格非常昂贵，不易获得；而且由于TEFLONAF高分子材料折射率与溶剂折射率相差不大，能够发生全反射的临界角范围比较小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光程长、池体积小、灵敏度高、能够发生全反射的临界角范围大、材料易得且结构简单的利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，包括光学吸收型检测器，所述光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品，所述光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口，所述流路入口和流路出口固定连接于检测池，所述检测池为毛细管，所述毛细管为透明材料制成，所述毛细管折射率大于所述样品的折射率，所述毛细管外管壁外侧四周设置为空气或真空，所述样品的折射率大于所述空气或真空的折射率。
进一步地，还设置有套管，所述套管套设于毛细管。
进一步地，所述套管与毛细管之间设置为空气或真空。
进一步地，所述毛细管长度为10mm-200mm。
进一步地，所述毛细管管壁厚度为10μm-360μm。
进一步地，所述毛细管内径为5μm-530μm。
进一步地，所述毛细管为石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃掺杂石墨或硼硅酸盐玻璃掺杂石墨中的一种材料制成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明利用了毛细管外壁全反射现象在增大光程且减小内径的情况下减少了光能损失，提高了检测的灵敏度；
2.本发明具有更大的入射光的临界角角度；
3.本发明以常用的石英毛细管作为吸光区域，材料易得，且光线与流路的耦合容易实现，易于加工；
4.本发明可根据需要更换不同长度的毛细管，适应了不同检测灵敏度的使用需求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明毛细管剖视图示意图；
其中，1为管体；2为样品；3为不碰壁光线；4为全反射光线；5为外壁；6为射出光线。
具体实施方式
为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1：
如图1所示为一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。包括光学吸收型检测器，所述光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品2，所述光学吸收型检测器包括紫外吸收检测器等，所述光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口，所述流路入口和流路出口固定连接于检测池。样品2从流路入口进入检测池中，再从流路出口中流出。检测池为毛细管，毛细管为透明材料制成，毛细管的折射率大于样品2的折射率，毛细管为石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃掺杂石墨或硼硅酸盐玻璃掺杂石墨中的一种材料制成，其中，石墨的质量分数为0.01％至1％。毛细管的长度为10mm-200mm，可根据不同的检测灵敏度的使用需求更换不同长度的毛细管。管壁厚度为10μm-360μm，内径为5μm-530μm。毛细管的管壁外侧四周设置为空气或真空，真空的光线折射率与空气的光线折射率近似相同，样品2的折射率大于空气或真空的折射率。
当入射光进入毛细管后，被毛细管中的样品2部分吸收。进入毛细管内的平行光线或与石英毛细管轴线夹角小于±θ1的不碰壁光线3可不与毛细管内壁接触，直接穿过管中样品2，射出毛细管。与石英毛细管夹角在+θ1到+θ之间和-θ1到-θ之间的全反射光线4会进入毛细管管体1中，并在毛细管外壁5处发生全反射，经多次全反射并穿过管中样品2后，射出毛细管。夹角大于±θ的射出光线6会直接射出毛细管管体1，不会被检测到。
夹角边界值θ1和θ与入射光线的聚焦条件、毛细管的内径和长度、样品2的折射率、毛细管壁的折射率等参数有关。其中夹角θ为发生全反射的临界角，其值与管内样品2折射率n1和毛细管外空气或真空的折射率n0的比值有关，为90°-arcsin(n0/n1)。对于常用样品2水、甲醇、乙腈来说，理论夹角θ分别约为41.4°、41.2°和41.9°，远高于利用折射率小于样品2的材料作为检测池壁，以实现检测池内壁上全反射方案的16.2°的临界角。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于在毛细管外侧设置套管，套管的设置为了提高全反射效果、保护毛细管或进行实际装配使用。套管与毛细管之间设置为空气或者真空。套管的长度通常与毛细管的长度相同，套管材质可用聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物，套管的内径略大于毛细管外径30μm即可。
运行时：
液相色谱系统工作时，色谱柱分离后的流出物样品2通过流体管路进入毛细管中。对于紫外可见检测器来说，单色仪分光后的单色光通过光纤或聚焦装置进入毛细管中，并在毛细管中被流经的液体部分吸收。吸收后的单色光射出毛细管，并在光电池处获得光强度信息。对于二极管阵列检测器来说，光源发出的复合光不经分光，直接通过光纤或聚焦装置进入毛细管中，并在毛细管中被流经的液体部分吸收。吸收后的复合光通过狭缝，在光栅处实现分光，再由二极管阵列探测器获得不同波长下的光强度。将出入射光的光强进行比值或对数运算即可得到流经液体不同波长下的透射率或吸光度信息。在一段时间内连续采集吸光度信息，即可得到色谱图乃至光谱图。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，包括光学吸收型检测器，所述光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品，所述光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口，所述流路入口和流路出口固定连接于检测池，其特征在于：所述检测池为毛细管，所述毛细管为透明材料制成，所述毛细管折射率大于所述样品的折射率，所述毛细管外管壁外侧四周设置为空气或真空，所述样品的折射率大于所述空气或真空的折射率。
2.根据权利要求1所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：还设置有套管，所述套管套设于毛细管。
3.根据权利要求2所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：所述套管与毛细管之间设置为空气或真空。
4.根据权利要求1所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：所述毛细管长度为10mm-200mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：所述毛细管管壁厚度为10μm-360μm。
6.根据权利要求1所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：所述毛细管内径为5μm-530μm。
7.根据权利要求1所述的一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，其特征在于：所述毛细管为石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃掺杂石墨或硼硅酸盐玻璃掺杂石墨中的一种材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910816035.5A CN110531013A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910816035.5A CN110531013A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110531013A true CN110531013A (zh) | 2019-12-03 |
Family
ID=68665636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910816035.5A Pending CN110531013A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110531013A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113567384A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-29 | 浙江焜腾红外科技有限公司 | 远距离红外气体传感器 |
| CN113567385A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-29 | 浙江焜腾红外科技有限公司 | 激光红外气体传感器 |
| CN114563515A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-31 | 株式会社岛津制作所 | 色谱检测器用流通池组件的结构及毛细管的制造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125742A (en) * | 1990-07-25 | 1992-06-30 | General Analysis Corporation | Long path gas absorption cell |
| US5184192A (en) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Millipore Corporation | Photometric apparatus with a flow cell coated with an amorphous fluoropolymer |
| CN102449473A (zh) * | 2009-05-20 | 2012-05-09 | 安捷伦科技有限公司 | 利用池壁内的辐射的流动池 |
| CN109001168A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-12-14 | 黄辉 | 一种导光毛细管光度仪 |
-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910816035.5A patent/CN110531013A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125742A (en) * | 1990-07-25 | 1992-06-30 | General Analysis Corporation | Long path gas absorption cell |
| US5184192A (en) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Millipore Corporation | Photometric apparatus with a flow cell coated with an amorphous fluoropolymer |
| CN102449473A (zh) * | 2009-05-20 | 2012-05-09 | 安捷伦科技有限公司 | 利用池壁内的辐射的流动池 |
| CN109001168A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-12-14 | 黄辉 | 一种导光毛细管光度仪 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114563515A (zh) * | 2020-11-27 | 2022-05-31 | 株式会社岛津制作所 | 色谱检测器用流通池组件的结构及毛细管的制造方法 |
| CN114563515B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-09-29 | 株式会社岛津制作所 | 色谱检测器用流通池组件的结构 |
| CN113567384A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-29 | 浙江焜腾红外科技有限公司 | 远距离红外气体传感器 |
| CN113567385A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-29 | 浙江焜腾红外科技有限公司 | 激光红外气体传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5444807A (en) | Micro chemical analysis employing flow through detectors | |
| US5305073A (en) | Methods and apparatus for molecular characterization | |
| JP5854621B2 (ja) | 長光路長フローセル | |
| US10126229B2 (en) | Optical measurement device | |
| US5153679A (en) | Apparatus and process for measuring light absorbance or fluorescence in liquid samples | |
| CN110531013A (zh) | 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 | |
| CN104515743B (zh) | 一种基于导光金属毛细管的光度分析仪及其检测方法 | |
| US4276475A (en) | Novel photometric system | |
| EP1141675A1 (en) | Dual pathlength system for light absorbance detection | |
| CN201984033U (zh) | 一种用于液相微流分析系统的spr检测器 | |
| US5274227A (en) | Capillary detector cell having imaging elements positioned to optimize sensitivity | |
| US20140063494A1 (en) | Flow cell | |
| EP0089157A1 (en) | Optical detector cell | |
| US4475813A (en) | Divergent light optical systems for liquid chromatography | |
| CN103698276B (zh) | 一种荧光和紫外-可见吸收一体化流通池 | |
| JP5915451B2 (ja) | フローセル | |
| CN102680093A (zh) | 多用途分光光度计 | |
| CA1050298A (en) | Photometric system with conical flow cell | |
| CN219200630U (zh) | 一种紫外检测器的离轴光路系统 | |
| US4501969A (en) | Photometric apparatus and process | |
| US5173742A (en) | Double beam detector system for liquid chromatography | |
| CN212904697U (zh) | 液相色谱光程检测池 | |
| CN103389269A (zh) | 多功能光学检测流通池装置 | |
| JP2020521129A (ja) | キャピラリー分離技法使用後のオンカラム検出用の統合された蛍光／吸光検出器 | |
| US20070076204A1 (en) | Optical detection device with reduced light throughput oscillations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191203 |