專利名稱：高效液相色譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化分析，更具體地說是用于分析物質(zhì)化學(xué)成分的液相色譜儀器。
背景技術(shù)：
色譜法是利用被研究物質(zhì)組份在固定相及流動相中分配系數(shù)有微小差異，當(dāng)兩相作相對對流運動時，被研究物質(zhì)在兩相之間進(jìn)行反復(fù)多次分配，使原微小差異變成了很大的差別，從而使各組分分離，繼而達(dá)到分離、分析及測定物質(zhì)的一些物理化學(xué)性質(zhì)的目的。
在色譜分析中作為流動相的物質(zhì)為液體時稱為“液相色譜”。其固定相可以是固體物質(zhì)，也可以是涂復(fù)在惰性固體物質(zhì)表面的有機(jī)液體。液相色譜法是色譜分析法中一個極其重要的分支，它彌補了氣相色譜法對高沸點有機(jī)物分析的局限性，可對自然界80％的有機(jī)化合物進(jìn)行分離和分析，而氣相色譜法僅能對全部有機(jī)化合物20％的樣品進(jìn)行分離和分析，液相色譜法的應(yīng)用使化學(xué)分析的領(lǐng)域更為廣大。
本發(fā)明就是基于上述的原理研制而成的。目的是提供一種適用于高沸點、大分子、強極性和熱穩(wěn)定性差的化合物的分離分析的高效液相色譜系統(tǒng)。
概述整個系統(tǒng)由高壓恒流泵、高靈敏度紫外檢測器、進(jìn)樣閥系統(tǒng)和色譜柱恒溫控制箱四部分組成。另可選配色譜數(shù)掘處理機(jī)、色譜工作站或筆式記錄儀作為分析結(jié)果的記錄系統(tǒng)。
儀器的輸液系統(tǒng)由淋洗液儲存瓶和高壓恒流泵組成，一般須選用適當(dāng)?shù)娜軇?或溶液)作為儀器的流動相(淋洗液)，所選用的溶劑或試劑均須為分析純或液相色譜專用試劑，流動相應(yīng)經(jīng)過脫氣和過濾處理，去掉殘留在溶液中的溶解氣體和大顆粒物質(zhì)或分子(直徑大于10μm)。高壓恒流泵是儀器的重要組成部分，它將液體流動相壓至一定的高壓(1MPa~40MPa)，并以人為設(shè)置的恒定流量流經(jīng)進(jìn)樣系統(tǒng)和分離柱，從而達(dá)到被分析物質(zhì)的分離。恒流泵的液流部分均采用特種不銹鋼或高分子材料。
儀器的分析系統(tǒng)由進(jìn)樣系統(tǒng)和分離系統(tǒng)(包括控溫系統(tǒng))組成。包括六通進(jìn)樣閥、色譜柱、柱恒溫器、微機(jī)溫度控制器等組成，能根據(jù)分析要求安裝不同規(guī)格的色譜柱，并設(shè)置不同的控制溫度，它是整套儀器的重要組成部分。
紫外檢測器由流通池、光路系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)組成，并使用彩屏作為終端顯示窗口，整個部件安裝在與柱箱恒溫系統(tǒng)外形相似的機(jī)箱內(nèi)。
紫外檢測器的光路系統(tǒng)，由氘燈提供190nm~600nm寬帶光譜，光線徑直射到全息凹面光柵上，衍射的單色光射到半透射反光鏡，被分成兩束光線，一束經(jīng)流通池后照射到測量光電池上，另一束經(jīng)參比池照射到參比光電池上，光電池把光能量轉(zhuǎn)換成微小電流信號。
紫外檢測器是以光度法作為檢測原理的，根據(jù)分子對電磁能量的吸收來測定樣品濃度的方法。采用光敏器件用來測量電磁能量，即通過載有樣品的流通池后的光強。樣品組份經(jīng)色譜柱分離后進(jìn)入流通池，對特定波長的單色光具有選擇性的吸收，光敏器件測出的光強降低了，這個降低值和樣品中存在的吸收分子的數(shù)量(樣品的濃度)服從比耳定律A＝lgI0/I＝KLC式中A為吸光度，I0為入射光強度，I為透射光強度，K為吸收系數(shù)，L為流通池光程長度，C為樣品濃度。
儀器的分析結(jié)果記錄系統(tǒng)可根據(jù)分析要求自由選擇。
附圖的簡要說明

圖1是高效液相色譜儀系統(tǒng)框2是高效液相色譜儀的液體流程系統(tǒng)圖3是高效液相色譜儀的紫外檢測器的光路系統(tǒng)圖4是高效液相色譜儀的紫外檢測器的控制系統(tǒng)原理圖詳細(xì)描述參照圖1，本發(fā)明的高效液相色譜儀由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)(包括控溫系統(tǒng))、紫外檢測器、光路系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。
高效液相色譜儀的液體流程系統(tǒng)見圖2所示，儲液瓶1中用作流動相的溶劑在高壓恒流泵2的作用下，被壓縮成高壓恒定流量的液體，為了減小高壓液體對導(dǎo)管的壓力，恒流泵輸出端的導(dǎo)管均采用小口徑的厚壁不銹鋼管或PEEK材料的塑料管，導(dǎo)管內(nèi)徑一般在φ0.2mm～φ0.4mm之間且內(nèi)壁有較高的光潔度，從恒流泵流出的高壓液體流經(jīng)六通進(jìn)樣閥4，將欲分析的物質(zhì)通過定量管3攜帶流入色譜柱6，恒溫柱箱5用于精確控制色譜柱6的柱溫，由于色譜柱中預(yù)先裝有吸附劑或涂有固定液的擔(dān)體，當(dāng)混合物通過時，色譜柱對分析物質(zhì)的各組分(分子或離子)有不同的吸收或吸附結(jié)合能力，因此各組分被流動相帶移的速度亦不相同，在管柱中經(jīng)過多次反復(fù)的分配，被分成若干組分，這些組分(或離子)先后直接進(jìn)入紫外檢測器的流通池7，通過測定物質(zhì)在池中吸收穿透過池體的紫外的大小，來確定樣品的含量，其工作原理都是基于光的吸收定律——朗伯-比耳定律，監(jiān)測檢測器中裝在流通池7后光電接收元件的輸出信號變化，即可推算出組分的濃度。在固定波長下，紫外檢測器輸出信號與透過率成正比，為了定量計算的方便，儀器放大器部分將透過率轉(zhuǎn)換成吸光度，此時儀器的輸出信號與被分析物質(zhì)的濃度成正比。
圖3是高效液相色譜儀的紫外檢測器的光路系統(tǒng)。
氘燈1發(fā)射出190nm～600nm的寬帶光譜，經(jīng)狹縫2后，光線徑直射到全息凹面光柵4上，光柵由一臺步進(jìn)電機(jī)帶動的波長調(diào)節(jié)桿4精確地驅(qū)動以改變波長，步進(jìn)電機(jī)是在微機(jī)控制系統(tǒng)可靠控制之下自動完成，光柵被安裝在暗盒5中，衍射的單色光射到半透射反光鏡6，被分成兩束光線，一束經(jīng)流通池后照射到測量光電池7上，另一束經(jīng)流通池8照射到參比光電池9上，光電池把光能量轉(zhuǎn)換成微小電流信號。
圖4是高效液相色譜儀的紫外檢測器的控制系統(tǒng)原理圖。
電路系統(tǒng)由微機(jī)控制系統(tǒng)和電源電路組成。紫外檢測器的微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微處理機(jī)(CPU)。測量光電池和參比光電池輸出的微弱電流信號，分別傳輸給各自的前置放大器。前置放大器是一個高輸入阻抗的電流電壓轉(zhuǎn)換器，經(jīng)一級運放跟隨器的驅(qū)動與隔離，再送至電壓頻率轉(zhuǎn)換器，最后送計算機(jī)處理，我們采用雙光束雙接收的形式，保證了檢測器有一個長時間的基線平穩(wěn)性，對周圍的環(huán)境溫度引起的漂移也可減到最小的程度。由于共模的抑制作用，在通常的條件下，噪聲也能得到一定的抑制。
在檢測器中應(yīng)用單板機(jī)作為信號處理，邏輯運算與儀器的自動控制，用十六位數(shù)據(jù)接收與處理，最終又以十六位D/A進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，使檢測器的檢測精度與分辨率達(dá)到了很高的標(biāo)準(zhǔn)，整個微機(jī)采用MCS-51系統(tǒng)，有著較強的處理功能與穩(wěn)定性。充分地應(yīng)用有效的硬件資源配置，達(dá)到了硬件資源均衡分布使用合理，最大限度地發(fā)揮了八位單板機(jī)的功能。
電源電路系統(tǒng)包括氘燈電源、計算機(jī)電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源、直流風(fēng)扇和顯示屏電源。儀器采用高精度恒流的方式，使氘燈處于恒流與燈管高壓以及管溫保持恒定，保證了氘燈紫外光輻射的恒定。同時又使氘燈內(nèi)部金屬電極受到一定的管壓壓制，不易散發(fā)，減少了損耗，在高穩(wěn)定的紫外光輻射的同時大大延長氘燈的使用壽命。
在輸出口，目前僅配置了數(shù)據(jù)處理器接口與記錄儀接口，除此之外，還預(yù)置了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，可與PC機(jī)聯(lián)機(jī)使用，配合數(shù)據(jù)工作站，以實現(xiàn)CRT顯示，進(jìn)一步擴(kuò)展圖譜與數(shù)據(jù)的功能。
權(quán)利要求
1.一種采用液體物質(zhì)作為流動相用于分析物質(zhì)成分的色譜儀器。所述反應(yīng)裝置至少包含一個檢測系統(tǒng)，用于檢測流經(jīng)其分析系統(tǒng)的流動相的化學(xué)成分。所述儀器包括；輸液系統(tǒng)，儀器的輸液系統(tǒng)由淋洗液儲存瓶和高壓輸液泵組成，通過它給儀器輸入恒定流量的淋洗液；進(jìn)樣系統(tǒng)，采用六通閥完成進(jìn)樣的全過程，用于手工或者自動注入待分析的液體樣品；分離系統(tǒng)(包括控溫系統(tǒng))，儀器的分離系統(tǒng)由色譜柱、柱恒溫器和微機(jī)溫度控制器組成；高靈敏度檢測器，用于監(jiān)測經(jīng)色譜柱分離后的組分濃度的變化，并輸出信號到處理部件繪出圖譜來進(jìn)行定性、定量分析；處理部件利用色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)、色譜工作站或筆式記錄儀作為分析結(jié)果的記錄系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于流動相(淋洗液)為適當(dāng)?shù)娜軇?或溶液)，所選用的溶劑或試劑均須為分析純或液相色譜專用試劑。輸液系統(tǒng)配備一臺或兩臺高壓輸液泵，從而可以構(gòu)成等度系統(tǒng)或梯度系統(tǒng)。等度系統(tǒng)所使用的流動相只有一種(可以是純組分的或多組分混合的)溶劑；梯度系統(tǒng)所使用的流動相是兩種(二元梯度)或兩種以上(多元梯度)溶劑。等度系統(tǒng)在分析過程中流動相的組分不能改變；梯度系統(tǒng)在分析過程中各種流動相的混合比例可以按照預(yù)先設(shè)置的程序變化，以便待分析樣品中各個組分很好的分離。根據(jù)所配置的輸液泵的性能，可以在輸液系統(tǒng)后面的管路中添加一個或者數(shù)個緩沖器，用于克服往復(fù)泵柱塞交替作用時氣泡進(jìn)入泵體所引起的脈動。
3.如權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于進(jìn)樣系統(tǒng)采用六通閥完成進(jìn)樣的全過程。六通閥可以是手動旋轉(zhuǎn)式六通閥，也可以是自動進(jìn)樣裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于分離系統(tǒng)由色譜柱、柱恒溫器和微機(jī)溫度控制器組成，若色譜柱在常溫下工作，也可不需要使用柱恒溫箱。
5.如權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于高靈敏度檢測器為紫外檢測器，也可以是其它型號的檢測器。紫外檢測器是以光度法作為檢測原理的，根據(jù)分子對電磁能量的吸收來測定樣品濃度的方法。采用光敏器件用來測量電磁能量，即通過載有樣品的流通池后的光強。樣品組份經(jīng)色譜柱分離后進(jìn)入流通池，對特定波長的單色光具有選擇性的吸收，光敏器件測出的光強降低了，這個降低值和樣品中存在的吸收分子的數(shù)量(樣品的濃度)服從比耳定律A＝IgI0/I＝KLC式中A為吸光度，I0為入射光強度，I為透射光強度，K為吸收系數(shù)，L為流通池光程長度，C為樣品濃度。紫外檢測器包含光路系統(tǒng)、流通池、光電轉(zhuǎn)換器、微機(jī)控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的儀器，其特征在于紫外檢測器的光路系統(tǒng)包含光源、狹縫、光柵、波長調(diào)節(jié)桿、暗盒、半透鏡、參比光電池、流通池、樣品光電池。
7.如權(quán)利要求6所述的儀器，其特征在于紫外檢測器的光源為氘燈或其它光源，提供190nm～600nm寬帶光譜。光柵為全息凹面光柵，光柵由一臺步進(jìn)電機(jī)帶動的波長調(diào)節(jié)桿來動以改變波長，步進(jìn)電機(jī)是在微機(jī)控制系統(tǒng)可靠控制之下自動完成。半透鏡為半透射反光鏡，起分光作用。光電轉(zhuǎn)換器為光電池，參比光電池和樣品光電池要求型號相同，性能接近，光電轉(zhuǎn)換器也可為其它光電元件。
8.如權(quán)利要求11所述的儀器，其特征在于流通池由特種不銹鋼材料制成，其池體積小于10μl，并且池體內(nèi)部呈錐形結(jié)構(gòu)。流通池嵌裝在前置放大器組件盒上，從凹面光柵射來的光經(jīng)一塊凸面鏡聚焦后通過池的中央，然后透過石英窗達(dá)到光電池，稍呈錐形的池體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能克服光線在池內(nèi)的漫射以及流動相或空氣在池體內(nèi)壁而產(chǎn)生的噪聲，從而提高了儀器的穩(wěn)定性。
9.如權(quán)利要求11所述的儀器，其特征在于光線徑直射到全息凹面光柵上，衍射的單色光射到半透射反光鏡，被分成兩束光線，一束經(jīng)流通池后照射到測量光電池上，另一束經(jīng)參比池照射到參比光電池上，光電池把光能量轉(zhuǎn)換成微小電流信號。
10.如權(quán)利要求10所述的儀器，其特征在于微機(jī)控制系統(tǒng)包括前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、時鐘電路、微處理器、接口電路、積分/記錄儀。微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微處理機(jī)。測量光電池和參比光電池輸出的微弱電流信號，分別傳輸給各自的前置放大器。前置放大器是一個高輸入阻抗的電流電壓轉(zhuǎn)換器，經(jīng)一級運放跟隨器的驅(qū)動與隔離，再送至電壓頻率轉(zhuǎn)換器，最后送計算機(jī)處理。
全文摘要
一種高效液相色譜系統(tǒng)，由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、紫外檢測器、光路系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。高壓恒流泵將液體流動相壓至一定的高壓，并以設(shè)定的恒定流量流經(jīng)進(jìn)樣系統(tǒng)和分離柱，從而達(dá)到被分析物質(zhì)的分離。紫外檢測器采用氘燈作光源，全息凹面光柵衍射的單色光射到半透射反光鏡，被分成兩束光線，一束經(jīng)流通池后照射到測量光電池上，另一束經(jīng)參比池照射到參比光電池上，光電池把光能量轉(zhuǎn)換成微小電流信號。樣品組份經(jīng)色譜柱分離后進(jìn)入流通池，對特定波長的單色光具有選擇性的吸收，光敏器件測出的光強降低了，根據(jù)分子對電磁能量的吸收來實現(xiàn)樣品濃度的測定。
文檔編號G01N21/31GK1749750SQ200410066339
公開日2006年3月22日 申請日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者聶智明 申請人:聶智明