Достаточно часто встречаются задачи, требующие хроматографического анализа веществ с различными показателями преломления и не обладающих достаточным светопоглощением или флуоресценцией. К таким соединениям относятся насыщенные углеводороды, сахара, липиды, многие органические кислоты, некоторые детергенты и другие вещества. Провести их анализ с использованием спектрофотометрического детектора или невозможно или затруднительно. Если исключить сложные и дорогие детекторы по светорассеиванию или масс-спектрометрические приборы, единственной альтернативой остаётся дифференциальный рефрактометр.
Основные области применения рефрактометрического детектора
- Анализ содержания углеводов и/или органических кислот в пищевой продукции и напитках.
- Анализ состава нефтепродуктов (предельных углеводородов).
- В медицинских исследованиях при определении белка в моче, сыворотке крови, субретинальной и других жидких средах.
- В фармацевтической промышленности при исследовании водных растворов лекарственных препаратов.
В большинстве современных рефрактометрических детекторах используются призматические ячейки, сделанные по технологии глубокого оптического контакта - ГОК (DOP). Этот конструктив, несмотря на широкое распространение, создает ряд проблем. Механически непрочные ячейки разрушаются даже при небольшом повышении давления, что накладывает ограничения на скорость подачи элюента, место включения детектора и использование устройств, создающих противодавление. Кроме того, такие ячейки требуют принудительной термостабилизации для подавления температурного дрейфа базовой линии и схем с механической компенсацией смещения выходного луча для настройки нулевого значения базовой линии.
Разработанный для линейки «Стайер-М» рефрактометрический детектор REF-105 отличается от аналогов трехкамерной ячейкой оригинальной конструкции, не требующей ГОК-технологии. Эта ячейка не только обеспечивает пассивную оптическую термокомпенсацию, что позволяет в большинстве случаев отказаться от термостатирования, но и дает возможность работать с потоками жидкости до 10 мл/мин при давлении до 30 бар. Конструкция ячейки защищена несколькими российскими и международными патентами.
Некоторые особенности детектора REF-105
- Конструкция оптической ячейки (двулучепреломление) позволяет добиться существенного увеличения чувствительности прибора.
- Материалы оптической кюветы дают возможность использовать растворители с рH 0 - 14.
- Быстрый выход на рабочий режим, в большинстве случаев – 5-7 мин.
- Низкая чувствительность к изменениям внешней температуры.
- Минимальное количество оптических и механических элементов (телескоп и оптическая кювета), минимальное количество механических настроек позволяют улучшить характеристики надежности и стабильности прибора.
- Возможность ручного и программного управления.
- Возможность работы со сторонним программным обеспечением через порт RS-232.
- Возможность подключения внешнего АЦП через аналоговый выход.
- Электронная установка нуля при смене элюента. Нет необходимости механической подстройки.
- Возможность применения детектора для быстрой хроматографии.
- Возможность полимерного исполнения всего жидкостного тракта для использования с агрессивными элюентами или в тех задачах, где металл может вызвать деструкцию аналитов.
- Уникальные параметры допустимого рабочего давления в ячейке (30 бар) позволяют применять устройства для создания противодавления, что, в некоторых случаях, может резко уменьшить шум и дрейф прибора.
- Применение высокостабильного светодиода в качестве источника света вносит дополнительный вклад в повышение метрологических характеристик детектора.
- Детектор может быть использован при работе методами аналитической, препаративной и гель-проникающей хромататографии.
| Источник света | монохроматический светодиод |
| Длина волны источника света, нм | 650 |
| Объём аналитической кюветы, мкл | 2 |
| Максимальная скорость потока через кювету, мл/мин | 10 |
| Рабочее давление в ячейке, бар, не более | 30 |
| Динамический диапазон Δn (разность показателей преломления в рабочей кювете и в кювете сравнения), Е.П.П. | 1·10-7 - 5·10-2 |
| Рабочий диапазон показателя преломления (n), Е.П.П. | 1,00-1,75 |
| Предел детектирования (по глюкозе), г | 1·10-8 |
| Шум без потока на дистиллированной воде (при постоянной времени 2 с), Е.П.П. | 1·10-8 |
| Уровень флуктуационных шумов нулевого сигнала на потоке дистиллированной воды (при постоянной времени 2 с), Е.П.П. | 4·10-7 |
| Дрейф нулевого сигнала на потоке дистиллированной воды, Е.П.П./ч | 5·10-4 |
| Автоматическая оптическая термостабилизация за счет трёхканальной конструкции ячейки | есть |
| Диапазон рН элюента, ед. рН | 0 - 14 |
| Дистанционное обновление ПО микропроцессора | есть |
| Интерфейсы | Akvilon BUS, RS-232, USB, аналоговый выход |
| Время выхода на рабочий режим, мин | 10 |
| Электропитание, напряжение/частота | (110-240)/50 |
| Потребляемая мощность, ВА, не более | 20 |
Излучение светодиода 1 собирается конденсором 2 в узкий параллельный пучок света, падающий на переднюю грань кюветы под углом 90О. Диафрагма 3 вырезает из круглого сечения пучка, полоску света с направлением, совпадающим с направлением оси каналов 4’, 4’’, 4’’’, проточной кюветы 4.
В случае, когда во всех проточных каналах находится один и тот же хроматографической элюент, свет проходит канал 4’ преломляется на большой стороне канала под углом, зависящим от показателей преломления на границе элюент/материал кюветы. Снова преломляясь с обратным направлением под таким же углом в прочном канале 4’’ попадает на следующую плоскопараллельную пластинку, и по тем же правилам преломления, проходит канал 4’’’.
Независимо от показателя преломления используемого хроматографического элюента и температуры жидкости, в соответствии с принципом суперпозиции, направление света на выходе проточной кюветы остается на одной оптической оси с направлением света на входе кюветы.
Двухплощадочный фотодиод 5 установлен на некотором расстоянии от выходной грани проточной кюветы 4 перпендикулярно оптической оси. Положение фотодиода выбрано таким образом, что энергия падающего света равно распределена на обеих фоточувствительных площадках. При условии включения фотодиода по дифференциальной схеме, измеряемый ток на выходе равен нулю. Таким образом, независимо от температурных условий, окружающих детектор, либо смены элюента, базовая линия остается стабильной.
В момент прохождения компонентов анализируемого вещества только через один из каналов, направление света на выходе кюветы отклоняется от направления главной оптической оси на угол, пропорциональный изменению показателя преломления в этом канале. Энергетическое равновесие на фоточувствительных площадках фотодиода 5 нарушается пропорционально изменению угла отклонения от оптической оси детектора, и соответственно, также пропорционально изменяется измеряемый ток с фотодиода.
