ELSD 检测技术基本概念

ELSD 检测技术基本概念
1．概述
  蒸发光检测器（ELSD）现在越来越多的应用到食品、药物分析中来。它的出现，在一定程度上弥补了HPLC传统检测器的不足，特别是无紫外吸收或紫外末端吸收的大分子有机化合物的检测，显示出较大的优越性。
2.仪器构造
  常见ELSD可分为两种类型：TYPE A 和TYPE B。
  这两种类型的仪器都由三部分组成，既雾化器、加热漂移管和光散射池。
  A型和B型所不同之处是：B型在雾化器和加热漂移管之间添加了一个雾化管（nebulization 
chamber）装置；A型两者之间无此装备；B型加热漂移管为螺旋型，A型为直柱型。两种结构上的差异决定了在待测物质类型上的差异。
3.工作原理
  检测器与分析柱出口直接相连，柱洗脱液进入雾化器针管，在针的末端，洗脱液和充入的气体（通常为氮气）混合形成均匀的微小液滴（气溶胶）；气溶胶进入加热漂移管，其中易挥发成分挥发，不挥发成分通过漂移管进入光散射池。在光散射池中，样品颗粒散射光源发出的光经检测器产生电信号。
  ELSD两种检测模式的区别在于：A型的操作是让全部柱流出物都进入直的漂移管，让流动相在其中挥发；B型的操作是让流出物通过一个弯管，在此管中大的颗粒沉积下来流入废气管，其余小颗粒进入螺旋状的蒸发管。
  A型检测器把所有气溶胶都送到漂移管中，为了有利于蒸发，常常使用较高的操作温度，因此它适合于检测不挥发的样品，使用流速为1.0ml/min（或更低流速）的挥发性流动相进行分析；B型将大颗粒气溶胶撞在弯管壁上除去，使气溶胶粒度分布变窄，在较低温度下易于蒸发，适合于检测半挥发性样品，以流速为1.5ml/min（或更高的流速）的高含水流动相进行分析。
  目前主要有4种商品化的ELSD，即：Sedex55/56，Eurosep，PL-ELS和Alltech 500/2000。其中Sedex55/56、Eurosep 结构相似，属B型；PL-ELS和Alltech 500都是由Varex MK-III ELSD发展而来，属A型。
4. 检测原理
  尽管ELSD有两种检测模式，但其检测原理是相同的。Charlesworth奠定了ELSD检测的理论基础。Mengerink等系统地总结如下：
  1）雾化 色谱柱流出进入雾化器后，与充入的气体混合形成液滴，液滴的平均直径D0可以用     Nakiyama和Tanasawa提出的公式计算：
   D0=0.585×Sqr(σ)/( Δμ*sqr(ρ))+212(η/σ*ρ)＾0.45*（(1000×FL/Fg)＾1.5）
其中D0为表面积体积平均直径（μm），为洗脱液的表面张力（N/m）；Δμ为液体和气体之间的线速差（μm/s）；η为柱流出物的粘度（Pa.s）；ρ为柱流出物的体积质量（Kg/m）；FL/Fg为柱流出物与气体的流速比。
  2）漂移 液滴进入漂移管后挥发。柱流出物蒸发时间的公式：
   Td=ΔHVρD0＾2/MvKfΔT
  其中td为完全挥发的时间；ΔHV/M为摩尔挥发度；ΔT为雾化气体与液体表面的温度差；Kf为液滴周围气体薄层的热导率。
当温度上升到一定程度，被分析物（a）会同流动相一道挥发，因此最佳温度为tdm < td <tda。但为了减少颗粒在漂移管管壁上的沉淀，td的选择最好是比tda略高一点。FL/Fg增大会使颗粒间更容易凝结。
  3）在平均直径不被其它因素改变的前提下，进入光散射池的气溶胶中的颗粒直径d与被分析物在洗脱液中的浓度C成正比：
          d∝ D0 （ c/ρa）＾（1/3）             (*)
其中：ρa为被分析物的体积质量。
  对于轴心式的雾化器，当被分析物的质量浓度为1mg/L时，被分析物颗粒的大小处在米氏散射区域。根据米氏理论，散射光强度I可以表示为：
  I=knd2（d/λ）＾y
  其中：k为常数；n是散射区域中颗粒的数目；λ为检测波长；随着d/λ的增加，y值从4.0减小到-2.2。当λ和n为常数，散射光强度以d^p（p<6）指数增加，根据(*)式，散射光强度以c^q（q<2）指数增加。
  根据大量实验显示，ELSD的相应值（Y）与被测物浓度（X）的关系曲线比较复杂。在较高浓度范围内，大致呈线性；而在低浓度范围内，则大致呈指数关系，即Y=Ax^b，其中的b值往往为1-2（与理论相符）；另有少数实验表明，响应值与被测物浓度呈二次函数关系，即Y=aX+Bx^2。