ECD sử dụng hoạt độ phóng xạ β phóng ra để ion hóa các khí mang và phát sinh ra dòng điện ở giữa cặp điện cực. khi những phân tử hữu cơ có chứa nhóm electron mang điện tích như: halogen, photpho và nhóm nitro đi qua detector, detector giữa lại một vài electron và làm biến đổi số đo của dòng điện giữa các điện cực. Detector gồm có điện trường, bên trong có nguồn phát tia β (do Ni 63 , được phủ bên ngoài tấm bạch kim hay titan), khí mang được dùng là Ar. Điện tử sơ cấp của tia β sẽ ion hóa phân tử khí mang làm bắn ra điện tử thứ cấp, tạo dòng điện trong điện trường, phản ứng dây chuyền xảy ra. Khi có sự hiện diện của mẫu, thường là chất có độ âm điện cao, sẽ nhận điện tử thứ cấp, làm giảm cường độ dòng điện, tương ứng với sự xuất hiện mũi sắc kí Detector hoạt động dựa trên đặt tính của các chất có khả năng cột kết các điện tử tự do trong pha khí (trừ trường ngoại lệ của các khí trơ) khả năng cộng kết điện tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào các hợp chất cần được phát hiện. Khả năng đó tương đối nhỏ đối với các hợp chất hdrocacbon no. Ngược lại, khi các hợp chất có chứa các nhóm chức hoặc đa liên kết (đôi hoặc ba) thì khả năng các điện tử sẽ tăng hẳn lên. Đặc biệt là nếu trong phân tử của hợp chất này có chứa các nguyên tử halogen (Cl, Br….) Bởi vậy, độ nhạy phát hiện của detector ECD rất đặc thù cho các nhóm chức và có thể dao động trong phạm vi khá rộng (1-10 6 ) Bộ phận chính của detector ECD là một buồng ion. Tại đây diễn ra quá trình ion hóa, bắt giữa điện tử và tái kết hợp. M: là phân tử khí mang, EC: và phân tử của chất có khả năng bắt giữ điện tử. Cũng chính vì khả năng bắt giữ điện tử (electron-capture) mà detector còn được gọi là detector bắt giữ điện tử. * Quá trình ion hóa: một nguồn tia phóng xạ được lắp sẵn trong detector, phát ra một chùm tia β - với tốc độ 10 8 -10 9 hạt/s. Các hạt β - này sẽ ion hóa phân tử khí mang (M) tạo ra các ion dương của phân tử khí mang và điện tử tự do sơ cấp (e - ). So với các điện tử của chùm tia β - các điện tử tự do này chậm hơn hẳn. Chúng được gia tốc nhờ một điện trường và được chuyển dịch về phía anôt. Tại đây chúng bị lấymất điện tích và qua đó cho dòng điện nền của detector. * Quá trinh công kết điện tử các nguyên tử hoặc là phân tử của các chất (EC), sau khi rời bỏ cột tách, được đưa thẳng vào buồng ion cùng với khí mang. Tùy theo ái lực điện tử của các phân tử này, các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị các phân tử đó bắt giữ và do vậy tạo ra các ion âm. * Quá trình tái kết hợp: các ion âm được tạo ra như vậy sẽ kết hợp với các ion dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hòa. Như vậy do khả năng cột kết điện tử của chất cần phân tích, điện tử bị lấymất khỏi hệ và dòng điện nền bị giảm đi so với lúc chỉ có khí mang tinh khiết đi qua detector. Mức độ suygiảm của dòng điện nền trong thời điểm có chất đi qua được thể hiện bằng pic sắc ký của chất đó. Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào : - Độ lớn của dòng điện nền - Mức năng lượng ái điện tử của chất cần phát hiện - Bản chất của khí mang - Điện thế được đặt vầo detector Rõ ràng những chất có ái lực điện tử cao sẽ cho các tính hiệu mạnh, để tạo ra các điện thế cần thiết cho quá trình vận chuyển ion, có thể đặt vào detector thế một chiều không đổi hoặc là thế một chiều dưới dạng xung. Trong trường hợp sử dụng thế một chiều không đổi, vùng làm việc tối ưu của điện thế đặt vào detector phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu và nhiệt độ của detector các giá trị này thường dao động giữ 1-30V. ngược lại, nếu sử dụng điện thế dạng xung khỏang làm việc tối ưu của detector sẽ không phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu, mà chỉ phụ thuộc khỏang cách giữ các xung trong một điều kiện nhất định. Thông thường sử dụng thé hiệu một chiều gián đọan khỏang 50V, với độ dài xung từ 0,75-3µs và khỏang cách giữ hai xung 5-200 µs. Đặc điểm: Độ nhạy cao, nhất là khi mẫu thuộc các nhóm chức: halogenua, peroxid, quinon, nitro…Đặc biệt dùng phân tích thuốc sát trùng. Lớp cách điện ống hình trụ Vỏ detector Tay đòn Kẹp lớn Đầu nhận xung từ buồng detector Nhưng để độ nhạy cao, phải dùng khí Ar (giá trị cao), vì N 2 có độ liên kết khá bền nên khó tạo điện tử thứ cấp. 1.4Detector phát xạ nguyên tử (atomic-emission detector): Một trong những bổ sung mới nhất cho máy sắc kí khí là detector phát xạ nguyên tử (AED). Detector này khá đắt tiền so với detector GC nhưng nó có thế mạnh không thể thay thế được. Thật vậy, thay vì đo đơn giản pha khí cung cấp ( chứa cacbon) để tạo ra các ion trong ngọn lửa bằng detector ion hóa ngọn lửa. AED có thể thay đổi nền hiện tại vì sự bắt phần tử không phải điện tử của những điện tử nhiệt với electron bắt điện tử. AED có nhiều tính khó dùng hơn bởi vì nó dựa vào sự dò tìm của những phát xạ nguyên tử. Đây là loại hiện đại. Cấu tử ra khỏi cột được đưa qua trường plasma (tạo bởi heli) có năng lượng của bức xạ vùng vi sóng. Cấu tử mẫu nhận năng lượng, bị nguyên tử hóa và nguyên tử bị kích thích, do đó chúng có khả năng phát xạ. Cường độ phát xạ được ghi nhận và chuyển thành mũi sắc kí. Đặc điểm: Độ nhạy rất cao, thời gian phát xạ tính hiệu nhỏ. Đặc biệt máy có thể ghi nhận đồng thời nhiều cấc tử. Tuy nhiên chi phí phân tích rất cao vì phải dùng khí heli. Thế mạnh của detector AED là nó có khả năng xác định những phát xạ nguyên tử của nhiều phân tử trong một phép phân tích Elute từ cột mao quản GC. Khi Elute ra khỏi cột mao quản, chúng được đưa vào trong một trường plasma (hoặc sự phóng điện) nơi mà cấu tử mẫu nhận năng lượng và bị kích thích bởi năng lượng từ plasma, do đó chúng có khả năng phát xạ. Máy tính có ghi lại cường độ phát xạ và chuyển thành mũi sắc kí. 1.5Detector quang kế ngọn lửa (flame photometric GC detector) Nguyên nhân để ta sử dụng detector GC nhiều hơn những loại detector khác trong biểu đồ khí cromate là do nó có độ nhạy cao và hiệu quả trong việc dò Lãnh vực Xả khí máy lọc nhiệt Cung cấp điện thế cao máy lọc giao thoa Kim loại chịu nhiệt các hợp chất riêng biệt. Trong quá trình phân tích biểu đồ cromate đặc trưng. Chất định phân của sulfur hay phosphorus chứa hợp chất là nhân tố chính của detectỏ trắc quang ngọn lửa (FPD). Thiết bị này sử dụng những phản ứng quang hóa của những hỗn hợp này trong ngọn lửa hydrogen/không khí như là một nguồn của quá trình phân tích mà nó có quang hệ đặc biệt với những hợp chất chứa hai loại nguyên tử. Khi thích S 2 thì tỏa ra hỗn hợp sunfur bước sóng cực đại của năng lượng tỏa ra được kích thích từ S 2 có giá trị gần đúng 394nm. Năng lượng tỏa ra của hỗn hợp photphorus trong ngọn lửa được kích thích từ HPO (λ max =510-526nm) để độ nhạy máy đò của một hay nhiều hỗn hợp khác giống như nó giải hấp từ cột GC, một phễu lọc giao thoa được dùng giữa gọn lửa và ống phổ trắc quang (PMT) để phân tách vùng tỏa năng lượng. Việc cần xem lại ở đây là phễu lọc phải được chuyển đổi giữa vùng chạy của biểu đồ cromate nếu hỗn hợp khác của chúng có thể được đò. Khí mang thóat từ cột được trôn với hydro và đi tới cuối ống. dòng không khí theo một đường khác và được trộn với hổn hợp Hydro – khí mang tại ống tạo ra ngọn lửa hydro. Khi mẫu cuốn theo khí mang, được đốt cháy bằng ngọn lửa hydro trong ống phát ra ánh sáng ở bước sóng nào đó. Ánh sáng phát ra bởi ngọn lửa hydro đi qua ống thạch anh để tránh cho bộ lọc quang và bộ nhân quang khỏi bị nhiễm bẩn bởi hơi và sản phẩm đốt cháy và đi đến bộ lọc quang. Bộ lọc cản chỉ cho ánh sáng có độ dài sóng đặc thù đi qua. Bộ lọc kiểu S 394nm được dùng để phát hiện các hợp chất chứa lưu hùynh và loại P 526nm dùng cho hợp chất chứa photpho. Nếu những hợp chấc chứa lưu hùynh hoặc photpho có trong khí mẫu, chúng được đốt cháy trong ống, phát ra ánh sáng 394nm hoặc 526nm tương ứng. Chỉ có ánh sáng có độ dài sóng này mới qua được bộ lọc cản và bộ nhân quang. Cường độ của ánh sáng được chuyển thành tính hiệu thông qua bộ nhân quang. Tín hiệu này được khuếch đại trong điện kế và chuyển qua bộ xử lý số liệu. 1.6Detector quang hóa ion (photoionization detector): Vỏ bọc cách ly chắn tia UV Cung cấp điện Cửa trong suốt cho UV đi qua Khí hoặc máy dò kết nối có thể tích nhỏ Buồng gia nhiệt sự ion hóa Phản ứng sử dụng hơn một loại detector cho sắc phổ khí, nó đạt được độ nhạy cao nhờ hiệu quả của các hợp chất đặc biệt với kĩ thuật phân tích sắc phổ riêng biệt. Sự xác địnhcó chọn lọc của hydrocacbon thơm hoặc nhóm organo-heteroatom là công việc của đầu dò quang phổ PID. Thiết bị sử dụng năng lượng ánh sáng cực tím như phương tiện của kĩ thuật phân tích rừ cột GC. Các ion tạo ra từ quá trình này bởi tiến trình hoạt động của electron. Dòng điện phát ra được tập trung cho kĩ thuật phân tích. 1.7Chemiluminescence Spectroscopy: Sự phát quang bằng phản ứng hóa học, giống như nguyên tử phát ra quang phổ, dùng để định lượng sự phát quang từ những nguyên tử bị kích thích trong phép phân tích cô đặc, tuy nhiên không giống AES. Sự phát quang bằng phản ứng hóa học thường phát ra những phân tử mạnh để thay thế khi chúng bị kích thích, dãy ánh sáng được xác định bởi kĩ thuật bắt nguồn từ việc tạo ra phân tử, từ đơn giản đến phức tạp. Hơn nữa sự trắc quang bằng phản ứng hóa học có thể xảy ra bên trong pha lỏng hay pha khí. Trong khi đó AES gần như chính xác so với pha khí. Tuy nhiên sự phát quang bằng phản ứng hóa học trong pha lỏng đóng vai trò quan trọng trong kĩ thuật phân tích phòng thí nghiệm. Phương pháp này thường sử dụng với sắc kí lỏng. Chúng ta sẽ tập trung vào những phản ứng của sự phát quang bằng phản ứng hóa học ở pha khí với những chất cấu thành nên nó có phần đơn giản hơn. Những máy dò tìm này cũng được sử dụng như những máy dò tìm cho kĩ thuật phân tích thành phần các chất. Tín hiệu Cột mao quản từ sắc ký khí máy bơm chân không Thế mạnh của phương pháp trắc quang bằng phản ứng hóa học trong đầu dò của bức xạ điện tử có tiêu chuẩn thấp. Vấn đề đầu tiên của loại hình phản ứng này là tạo ra năng lượng cần thiết, kích thích các electron lên mức năng lượng cao hơn, nhờ những chấn động và tình trạng xoay vòng (từ đó chúng bị phá hủy trạng thái này bằng sự phát xạ chứ không đơn giản như ánh sáng phát từ ngọn đèn hay tia laze. 1.8 Detector Nitơ-photpho NPD: Detector NPD còn gọi là detector ion hóa ngọn lửa sử dụng muối kiềm hay detector nhiệt ion (AFID-Alkali flame ionization detector ), detector ion hóa nhiệt ngọn lửa (FTD- flame thermionic detector) detector này cho độ nhạy cao khi phân tích các hợp chất có chứa nitơ-photpho, phụ thuộc vào điều kiện phân tích nó tỏ ra rất hữu hiệu trong việc phân tích các dược phẩm, dư lượng của các hợp chất cacbamat và photphat sử dụng trong nông nghiệp và phân tích lượng vết các hợp chất chứa nitơ và photpho như nitrosamin, trimetylamin, acrylomitricl trong các chất tổng hợp nhân tạo. Mặt dù cơ chế phản ứng chính xác của detector này vẫn chưa được hiểu một cách đầy đủ nhưng có thể đưa ra một cơ chế phản ứng chấp nhận được như sau: Các hợp chât chứa nitơ đi ra từ cột sắc ký trở thành gốc CN * . Sau khi phân hủy nhiệt trên bề mặt kim loại kiềm nung đỏ gốc CN * kết hợp với các electron thóat ra từ bề mặt kiêm lọai kiềm nung đỏ (Rb) và trở thành ion CN - . Các ion này kết hợp với các nguyên tử hyro. Trong khi đó nguồn kiêm lọai kiềm (Rb) trở thành cation sau khi giải thóat các electron, tạo ra một dòng tập hợp và chuyển thànhtín hiệu. Trong Detector ( NPD-17) nguồn ion là một kim lọai kiềm được phủ lên một dây palatin dạng xoắn ốc. nguồn này được nối với dòng Ac để nung nóng sợi palatin. Mẫu chất rửa từ cột được tách ra khỏi miệng ống sau khi trộn với một lượng nhỏ hydro, tiếp xúc với nguồn kim lọai kiềm nung đỏ ở trên. Nhiều phản ứng diễn ra tại bề mặt và ở môi trường xung quanh. Phần mẫu được thóat ra ngòai qua trung tâm của bộ phận thu mẫu. 2. Nguyên lý hoạt động của một sô detector trong sắc ký lỏng: Trong sắc ký lỏng người ta thường dùng các quang phổ kế đo quang có độ nhạy cao, nhờ đó có thể nhận dạng các hợp chất đến nồng độ cực nhỏ 10 -10 M trong miền ánh sáng tử ngoại nhìn thấy (miền quang phổ 190 – 800 nm). Để dò tìm các chất không màu ( không có hiệu ứng phổ hấp thụ ) người ta thường dùng các máy đo chiết suất vi sai. Khi phân tích các chất có khả năng oxyhóa – khử người ta dùng các bộ dò tìm điện hóa (đo điện thế, cực phổ). Người ta cũng dùng các bộ dò tìm huỳnh quang, đo độ dẫn điện. Bộ dò tìm kiểu đo độ dẫn điện thường được dùng trong sắc ký trao đổi ion. Sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một vài loại detector trong sắc ký lỏng 2.1 Electrolytic conductivity detector: Đầu dò độ dẫn điện: CD (Conductivity detector) Được dùng trong sắc ký trao đổi ion Đầu dò của cột sắc ký phát ra điện một cách liên tục, kết quả phân tích nhận được là do sự thay đổi độ dẫn điện. Đầu dò độ dẫn điện thường cho phép một lượng thể tích rất nhỏ. Đầu dò độ dẫn điện được sử dụng rộng rãi chủ yếu trong sắc ký trao đổi ion (cation và anion). Nhưng nói chung nó chỉ đựoc dùng trong những trường hợp đặc biệt. Nguyên tắc: Các cấu tử sau khi ra khỏi cột được cho chảy xuyên qua thiết bị mao dẫn có cấu tạo gồm hai điện cực (cực âm và cực dương) bằng kim loại đặt ở hai đầu mao dẫn, mao dẫn làm bằng vật liệu không dẫn điện như: SILICA, PEEK, TEFLON…. Sau khi tác động một hiệu điện thế xoay chiều vào hai điện cực, sự phân chia điện tích trong pha động xảy ra, sự biến đổi tính dẫn điện của pha động xảy ra, tách rời các cấu tử trong mẫu (các cấu tử mang điện tích dương sẽ bị kéo về cực âm và ngược lai). Các kết quả trên sẽ được khuyếch đại, liên tục được ghi nhận lại. . mẫu được thóat ra ngòai qua trung tâm của bộ phận thu mẫu. 2. Nguyên lý hoạt động của một sô detector trong sắc ký lỏng: Trong sắc ký lỏng người ta thường dùng các quang phổ kế đo quang có độ. được dùng trong sắc ký trao đổi ion. Sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một vài loại detector trong sắc ký lỏng 2. 1 Electrolytic conductivity detector: Đầu dò độ dẫn điện: CD (Conductivity detector) Được. cấp. 1. 4Detector phát xạ nguyên tử (atomic-emission detector ): Một trong những bổ sung mới nhất cho máy sắc kí khí là detector phát xạ nguyên tử (AED). Detector này khá đắt tiền so với detector GC nhưng