ELSD信号响应因素分析罗乃兴宁波分析测试学会团队

PAGE第5页共5页ELSD信号响应因素分析罗乃兴（宁波镇海炼化利安德化学有限公司315200）摘要：简要介绍了蒸发光散射检测器(ELSD)的仪器构造、工作原理,探讨了ELSD信号响应的各种影响因素。其中，雾化中心管末端的位置、载气压力，流动相流速对ELSD的雾化效率的影响进行了实验优化，得出ELSD信号响应相对较佳的条件。关键词：蒸发光散射检测器工作原理影响因素雾化效率0引言蒸发光散射检测器（EvaporativeLightScatteringDetector，简称：ELSD）是一种新型通用型质量检测器，它的检测不依赖于样品分子中的官能团，这不同于紫外或者荧光检测器，且可用于梯度洗脱[1]。ELSD对各种物质均有响应，且响应因子基本一致，只要挥发性低于流动相的物质均可以被检测。ELSD很好弥补了传统高效液相色谱检测方法的不足，已广泛应用于化工、医药、食品等行业[2~4]。本文以Agilent1260InfinityELSD为例，对影响信号响应的各种因素进行实验探讨。1 蒸发光散射检测器工作原理通常，蒸发光检测器的结构是由雾化器、蒸发漂移管和光散射池三部分组成。工作原理如图1所示，雾化器与色谱柱出口相连，柱洗脱液进入雾化器中心管，在中心管的末端，洗脱液与载气（通常为氮气）混合形成均匀的雾滴（雾化过程）。雾滴随载气通过可控温的漂移管，流动相蒸发，溶质形成极小的雾状颗粒（蒸发过程）。溶质颗粒继续随载气进入散射池，产生散射光，经光电倍增管收集放大变为电信号输出（检测过程）。

图一.蒸发光散射检测器工作原理溶质微粒雾化蒸发检测溶质微粒雾化蒸发检测氮气光源光电倍增管气溶胶雾滴测色谱柱流出物雾化器由雾化中心管和雾化喷嘴两部分构成，其中通过图二可以看出雾化中心管的构成，其中的螺纹总共有7圈。日常维护通常会在螺纹上缠绕生料带增强雾化中心管拧紧的密封性，然而生料带缠绕的多与少影响雾化中心管拧入的圈数，进而影响雾化中心管末端与雾化喷嘴之间的距离。距离的不同,雾化产生的雾滴颗粒大小不同[5]流动相入口流动相入口螺纹纹雾化中心管图二.雾化中心管 流动相蒸发后，ELSD检测的是不挥发的溶质颗粒。在相当宽的质量范围内，色谱峰的峰面积（A）与样品质量（m）呈指数关系[6]：A=amb其中a、b与样品浓度、流动相性质、蒸发温度、载气和流动相流速等相关。实验条件2.1仪器与试剂液相色谱仪：Agilent1260型，ELSDAgilent1260Infinity。试剂：四氢呋喃（色谱纯）。苯乙烯聚合物：分子量，1000g/mol（L.L.M.W），分子量，10000g/mol（L.M.W），分子量，100000g/mol（H.M.W），分子量，1000000g/mol（H.H.M.W），配制的浓度为5mg/L，总浓度为20.04mg/L。2.2色谱条件凝胶柱：Plgel5μm，MIXED-C；四氢呋喃为流动相，流速为1.0mL/min；进样量200μL，柱温25℃；ELSD：漂移管温度为80℃结果与讨论2.1雾化中心管末端不同位置的信号响应雾化中心管用生料带缠绕分别拧紧2圈、3圈、4圈、5圈、6圈、7圈进行实验，测试浓度为20.04mg/L聚合物样品的响应情况，结果如图3所示。雾化中心管拧紧2圈、3圈、4圈、5圈，HHMW、HMW、LMW和LLMW四个组分的对应的峰高基本相差不大，在1-2mv左右，拧紧6圈时，各组分的响应明显变大。响应最大的组分LMW峰高12mv左右，当拧紧7圈时，响应最大的HMW的峰高将近20mv。螺纹共七圈，没缠生料带，最多可以拧七圈半，考虑到密封性需要缠绕生料带，没有进行更大圈数的实验。由此可见信号响应值和中心管的拧入圈数成正比。图三.雾化中心管不同位置对应峰高2.2氮气不同压力对信号响应的影响色谱柱流出物进入雾化器与充入氮气混合形成液滴，液滴的尺寸大小影响信号的响应。雾化中心管拧紧的圈数为7圈，改变惰性气体（氮气）的压力大小，观察压力对分析结果的影响。配制聚合物样品的浓度为20.04mg/L，不同压力下分析的结果如图4所示。其中当压力为3.8bar时测试的结果是19.44mg/L,相对误差最小。当压力减小或者增大的时候，分析结果均下降。以其中的组分HMW的响应值为例，如图五所示，当压力为3.8bar时峰高的响应值达到最大。当压力小，氮气流速低，流动相挥发不完全，增加了背景噪声，降低信噪比，影响信号的响应。随着压力增大，氮气的流速加快，雾化颗粒的尺寸直径小，检测灵敏度降低，从而降低了信号的响应。由此可见，在氮气压力为一定值时响应最大，此时减小或增大压力都会导致响应降低。从目前实验来看，氮气压力为3.8bar时响应最大。图四.不同压力下聚合物分析结果图五.不同压力HMW峰高响应值2.3流动相不同流速对信号响应的影响氮气压力为3.8bar，雾化中心管拧紧7圈，改变流速测试20.04mg/L聚合物样品响应情况。测试结果数据如表1所示，当流速为1.2mL/min时，测试结果相对误差最小。在一定范围内，流动相的流速越低，形成的物质颗粒越小，对光散射的能力越强，检出信号也越大，如0.6mL/min，测试结果为34.40mg/L，相对误差较大。综合测试结果与HWM峰高响应值来看，最佳流速为1.2mL/min。表1流动相不同流速测试结果流动相流速mL/min测试结果mg/LHMW峰高mv0.634.40460.821.59241.020.56261.220.08311.419.53311.619.0831结论综上所述，影响蒸发光散射检测器（ELSD）信号响应因素最主要的就是雾化效率，而影响雾化效率的因素有流动相的流速、载气的压力大小和雾化中心管末端的位置等。其中，雾化中心管末端的位置与拧入圈数有关，信号响应值与拧入圈数成正比。通过实验可得出，载气压力大小与流动相流速具有最佳值。ELSD日常雾化器维护时，需注意控制雾化中心管的位置，避免信号响应大小的波动。通过实验得出载气的最佳压力和流动相流速，提高ELSD的响应灵敏度。参考文献[1]刘珍，化验员对本仪器分析第四版下册，化学工业出版社，2003.12，438页。[2]CLAROTI，CHAIMBAULTP，HASDENTEUFELF，eta.l[J].JChromatogr,A,2004,1031:281~287。[3]WEIY,DINGMY.[J].JChromatogr,A,2000,904:113~117。[4]HSUBH,EDWARDO,T