检测器的种类及选择方法

检测器的种类及选择方法第1页，课件共34页，创作于2023年2月简介种类：紫外检测器(UV)荧光检测器(FD)

电化学检测器(ECD)

蒸发光散射检测器(ELSD)示差折光检测器(RID)质谱检测器(MSD)氢火焰检测器(FID)热导检测器(TCD)氮磷检测器(NPD)火焰光度检测器(FPD)其它检测器：质谱仪、付立叶变换红外光谱仪、AED、SCD、ELCD、PID、HID等第2页，课件共34页，创作于2023年2月检测器性能评价指标：响应值（或灵敏度）S：定义S=R/Q

在一定范围内，信号R与进入检测器的量Q呈线性关系：

R=SQS=R/Q单位：mV/（mg/cm3）；（浓度型检测器）

mV/（mg/s）；（质量型检测器）

S表示单位量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。简介第3页，课件共34页，创作于2023年2月紫外检测器(UV)紫外检测器是液相色谱中使用最广泛的检测器，几乎所有的液相色谱仪都配此类检测器，是一种选择性检测器。原理：朗伯—比尔(Lambert—Beer)定律，即当一束单色光透过样品池时，若流动相不吸收光，则吸光度(A)与吸光组分的浓度(C)和样品池的光径长度(L)成正比。分类：紫外检测器包括固定波长检测器，可变波长检测器和光电二极管阵列检测器三类。缺点：只能检测有紫外吸收的物质，流动相的选择有一定限制，流动相的截止波长必须小于检测波长。适用范围：大多数有紫外吸收的化合物。第4页，课件共34页，创作于2023年2月紫外检测器(UV)固定波长检测器：波长一般为254nm，以低压汞灯为光源，光源单色性好、光强度大、灵敏度高。可变波长检测器：目前配置最多的检测器。光路系统类似分光光度计，一般采用氘灯或卤钨灯为光源，光束经单色器分光后按需要选择组分的最大吸收波长为检测波长，从而提高灵敏度。二极管阵列检测器(DAD)是20世纪80年代出现的一种光学多通道检测器。在晶体硅上紧密排列一系列光电二极管，每一个二极管相当于一个单色器的出口狭缝，二极管越多分辨率越高，一般是一个二极管对应接受光谱上一个纳米谱带宽的单色光。原理：复色光通过样品池被组分选择性吸收后再进入单色器，照射在二极管阵列装置上，使每个纳米波长的光强度转变为相应的电信号强度，即获得组分的吸收光谱，从而获得特定组分的结构信息，有助于未知组分或复杂组分的结构确定。第5页，课件共34页，创作于2023年2月紫外检测器(UV)IdentificationofthePositionofMono-O-glucuronideofFlavonesandFlavonolsbyAnalyzingShiftinOnlineUVSpectrum(λmax)GeneratedfromanOnlineDiodeArrayDetector(1)

Inthispaper,glucuronide(s)of36flavonesandflavonolsweregeneratedusinganinvitroglucuronidationreaction.UPLC/MS/MSwasusedtoconfirmthedegree(mono-ordi-)ofglucuronidationinflavonoidswithuptofourhydroxylgroups.UVspectraofflavonoidsandtheirrespectivemono-O-glucuronidesweregeneratedusingUPLCwithanonlinediodearraydetector.AnalysisoftheextentofshiftinspectraofglucuronidesinbandI(300-385nm)andbandII(240-280nm)regionsasreflectedbychangesinλmaxvaluewasusedtoidentifythepositionofglucuronidation.(1)SAOWAPACHUMANEE,SOMYOTESUTTHIVAIYAKIT,AND

PAKAWADEESUTTHIVAIYAKIT.IdentificationofthePositionofMono-O-glucuronideofFlavonesandFlavonolsbyAnalyzingShiftinOnlineUVSpectrum(λmax)GeneratedfromanOnlineDiodeArrayDetector[J].Agric.FoodChem.2009,57,1752–1759.第6页，课件共34页，创作于2023年2月紫外检测器(UV)Thedatashowedthatglucuronidationofthe3-and40-hydroxylsresultedinbandIλmaxhypsochromicshifts(orblueshift)of13-30and5-10nm,respectively.Glucuronidationofthe5-hydroxylgroupcausedabandIIλmaxhypsochromicshiftof5-10nm.Incontrast,glucuronidationofthe7-hydroxylgroupdidnotcauseanyλmaxchangeinbandIorIIλmax,whereasglucuronidationofthe6-hydroxylgroupdidnotcausepredictablechangesinλmaxvalues.ThepaperdemonstratedforthefirsttimethatarapidandrobustanalysismethodusingλmaxchangesinonlineUVspectracanbeusedtopinpointregion-specificglucuronidationofflavonesandflavonolswithhydroxylgroupsatthe40-,3-,5-,and/or7-position(s).第7页，课件共34页，创作于2023年2月abcFigure1.LC-DADchromatogramsofblankshrimp(a),shrimpfortifiedwithamixtureofnitrofuranmetabolitesat1μg/kg(b),andsample5(c).紫外检测器(UV)第8页，课件共34页，创作于2023年2月紫外检测器(UV)Figure2.UVspectraofquercetin(3,5,7,30,40-pentahydroxyflavone)(solidblackline)anditsfourmono-O-glucuronidesgeneratedbyUGT1A8andUGT1A9atanincubationconcentrationof10μM.第9页，课件共34页，创作于2023年2月荧光检测器(FD)

原理：具有某种特殊结构的化合物受到紫外光激发后能发射出比激发光源波长更长的光，称为荧光。荧光强度(F)与激发光强度(I0)及荧光物质浓度(C)成正比。

优点：灵敏度高、选择性好，是微量组分和体内药物分析常用的检测器之一。

缺点：只适用于能够产生荧光的物质的检测，适用范围不如紫外检测器。影响因素较多，对溶剂的纯度、pH值、样品浓度、检测温度等需很好地控制。第10页，课件共34页，创作于2023年2月荧光检测器(FD)

Laser-InducedFluorescenceDetectorforCapillary-BasedIsoelectricImmunoblotAssay(2)

(2)JamesE.Knittle,DavidRoach,PeterB.VanderHorn,andKarlO.Voss.Laser-InducedFluorescenceDetectorforCapillary-BasedIsoelectricImmunoblotAssay[J].Anal.Chem.2007,79,9478-9483.Wedescribeawhole-capillary,multicolorlaser-inducedfluorescencescannerformicrofluidicproteinanalysissystems.Separationofproteinsisachievedbyisoelectricfocusinginashortlengthoffused-silicacapillaryafterwhichtheresolvedproteinsareimmobilizedtothecapillarywallusingphotochemistry.Thecapillaryisthenevacuated,andfluorescentlylabeledantibodiesareflowedthroughthecapillarytobindtotheimmobilizedproteins.Thistechniqueprovideshighsensitivity,theabilitytospatiallyresolveandquantifyproteins,andprovidestheopportunityforcompleteautomation.Resultsobtainedbyfluorescencedetectionarecomparedtothoseobtainedbychemiluminescencewhileofferingenhancedresolutionandsignalstability.第11页，课件共34页，创作于2023年2月荧光检测器(FD)

Figure3.(a)Schematicrepresentationoffluorescenceimager.(b)Detectoroptics.第12页，课件共34页，创作于2023年2月荧光检测器(FD)

Figure4.ComparisonoffluorescenceandchemiluminescencedetectionofcIEF-separatedGFP.(a)GFPimagedusingnativefluorescence,(b)GFPdetectedwithlabeledantibodybasedfluorescence,and(c)GFPdetectedwithlabeledantibody-basedchemiluminescence.第13页，课件共34页，创作于2023年2月荧光检测器(FD)

Figure5.(a)Nativefluorescenceand(b)chemiluminescenceprofilesofHRP-immunolabeledGFP.第14页，课件共34页，创作于2023年2月电化学检测器(ECD)

电化学检测器是测量物质的电信号变化，对具有氧化还原性质的化合物，如含硝基、氨基等有机化合物及无机阴、阳离子等物质可采用电化学检测器。包括极谱、库仑、安培和电导检测器等。前三种统称为伏安检测器，用于具有氧化还原性质的化合物的检测，电导检测器主要用于离子检测。其中安培检测器(AD)应用较广泛，更以脉冲式安培检测器最为常用。原理：在两电极之间施加一恒定电位，当电活性组分经过电极表面时发生氧化还原反应(电极反应)，电量(Q)的大小符合法拉第定律Q＝nFN。因此，反应的电流(I)为：I＝nFdN／dt，式中n为每摩尔物质在氧化还原过程中转移的电子数，F为法拉第常数，N为物质的摩尔数，t为时间。当流动相的流速一定时，dN／dt与组分在流动相中的浓度有关。

第15页，课件共34页，创作于2023年2月电化学检测器(ECD)

优点：灵敏度很高，尤其适用于痕量组分分析。

缺点：干扰比较多，如生物样品或流动相中的杂质、流动相中溶解的氧气及温度的变化等都会对其产生较大的影响。电极寿命有限，对温度和流速的变化比较敏感。

适用范围：应用范围广，凡具氧化还原活性的物质都能进行检测，本身没有氧化还原活性的物质经过衍生化后也能进行检测。第16页，课件共34页，创作于2023年2月(3)JuQiu,NozomiSaito,MaiNoguchi,KeiichiFukui,KayoYoshiyama,KazusatoMatsugano,NorihikoTerehara,andToshiroMatsui..Absorptionof6-O-CaffeoylsophoroseandItsMetabolitesinSpragueDawleyRatsDetectedbyElectrochemicalDetectorHigh-PerformanceLiquidChromatographyandElectrosprayIonizationTime-of-FlightMassSpectrometryMethods[J].Agric.FoodChem.2011,59,6299–6304

(3)Absorptionandmetabolismofanaturalcompound,6-Ocaffeoylsophorose(CS)fromacylatedanthocyaninsinaredvinegarfermentedwithpurplesweetpotato,wereclarified.TheabsorptionofCSandconjugatedCSinbloodfromorallyadministratedSpragueDawleyratsatadoseof400mg/kgwasinvestigatedbyelectrochemicaldetectionhighperformanceliquidchromatography.Asaresult,CSwassuccessfullydetectedinratplasma(AUC06h,108.6(8.1nmolh/mL)andwasfoundtobeanintactabsorbablepolyphenol.Inaddition,halfoftheabsorbedCSwasdetectedasitsconjugates(AUC06h,50.7(5.7nmolh/mL)aswellascaffeicandferulicacidsfromCS.电化学检测器(ECD)

第17页，课件共34页，创作于2023年2月电化学检测器(ECD)

Figure6.TypicalECD-HPLCchromatogramsofstandard(A)andratplasmabefore(B)and30minafter(C)asingleoraladministrationof400mg/kgCStoSDrat.Peaks1,2,and3denoteCS,caffeicacid,andferulicacid,respectively.HPLCandECDconditionsaredescribedintheMaterialsandMethods.第18页，课件共34页，创作于2023年2月MicrofabricatedElectrochemicalDetectorforHigh-PerformanceLiquidChromatography(4)(4)EvanT.Ogburn,MichaelDziewatkoski,DonMoles,JayM.Johnson,andWilliamR.Heineman.MicrofabricatedElectrochemicalDetectorforHigh-PerformanceLiquidChromatography[J].Anal.Chem.2011,83,6963–6970Amicrofabricatedelectrochemicalcellhasbeendevelopedasadisposabledetectorforflowinjectionanalysis(FIA)andhigh-performanceliquidchromatography(HPLC).Thesimplicityofthefabricationprocessallowsthisdetectortobeusedasalow-cost,disposabledevicethatcanbereplacedeasilyifitsperformancedegradesratherthandisassemblingthedetectorandpolishingtheelectrodesurface,whichistheusualprocedure.Thedetectorconsistsofthinfilm-metalelectrodes—platinumworkingelectrode,platinumauxiliaryelectrode,andsilver/silverchloridecoatedonPtreferenceelectrode—depositedonapolyimidesubstratewithalockinglayerofchromiuminbetween.Amicrofluidiccovermadeofpolyimidedirectsthesolutionflowacrosstheelectrodes.电化学检测器(ECD)

第19页，课件共34页，创作于2023年2月Figure7.Schematicdiagramsofthemicrofabricatedelectrochemicaldetector:electrodeplatform(A)andmicrofluidiccoverlayer(B).电化学检测器(ECD)

第20页，课件共34页，创作于2023年2月蒸发光散射检测器(ELSD)

20世纪80年代出现的通用性质量型检测器。不论化合物是否存在紫外、荧光或电负性基团，均可用ELSD检测。

原理：将洗脱液引入雾化器与气体混合形成均匀的微小液滴，蒸发除去流动相而样品组分形成气溶胶，进入检测室，用强光或激光照射气溶胶产生光散射，用光电二极管检测散射光。散射光的强度(I)与组分的质量(m)通常具有下述关系：I＝Kmb或lgI＝blgm+lgK，式中K和b为与漂移管温度、雾化气体压力及流动相性质等实验条件有关的常数。因此，散射光的对数响应值与组分质量的对数呈线性关系。

优点：通用型检测器，对各种物质有几乎相同的响应。

缺点:灵敏度相对较低，流动相必须是挥发性的，不能用非挥发性的缓冲盐及表面活性剂。

适用范围:适用于挥发性低于流动相的组分，主要用于糖类、高级脂肪酸、磷脂、维生素、氨基酸、甘油三酯、皂苷及甾体等等无紫外吸收或紫外末端吸收的化合物的检测。

第21页，课件共34页，创作于2023年2月蒸发光散射检测器(ELSD)

(5)XianfengLi,FredMonsuur,BartDenoulet,AgnieszkaDobrak,PieterVandezande,

and

IvoF.J.Vankelecom.EvaporativeLightScatteringDetector:TowardaGeneralMolecularWeightCutoffCharacterizationofNanofiltrationMembranes[J].Anal.Chem.2009,81,1801–1809EvaporativeLightScatteringDetector:TowardaGeneralMolecularWeightCutoffCharacterizationofNanofiltrationMembranes(5)

Anevaporativelightscatteringdetector(ELSD)coupledwithHPLCwasusedforthefirsttimetocharacterizemembranes.PolydispersedPEG-200,600,and1000wereselectedasprobemoleculestostudythedependenceofmembraneretentiononmolecularweightviaagradientelutedHPLCseparationcoupledtoELSDdetection.TheresultsshowthatHPLC/ELSDisareallygeneralandpowerfultechniquetostudythenanofiltration(NF)processsinceitdoesnotrequireanyspecialpropertiesforthesolutes(chromospheresorfluorophores)andpossessestherequiredsensitivity.EspeciallyinsolventresistantNF(SRNF),whereawiderangeoforganicsolventsisused,theELSDdetectorwasnotaffectedbytheinteractionbetweensolventandsolutes,whichisacriticalissuecomparedtoothermorecommondetectors.第22页，课件共34页，创作于2023年2月Figure8.HPLC/ELSDresultsofPEG-600Performedatdifferentcolumntemperatures.Figure9.HPLC/ELSDresultsofPEG-600withdifferentinjectionvolumes.蒸发光散射检测器(ELSD)

第23页，课件共34页，创作于2023年2月Figure10.HPLC/ELSDresultsof1000ppmPEG-200inmethanol.Figure11.PEG-200chromatogramsobtainedwiththetwodifferentELSDdetectors.蒸发光散射检测器(ELSD)

第24页，课件共34页，创作于2023年2月蒸发光散射检测器(ELSD)

Figure12.TypicalHPLC/ELSDresultsofPEG-600before(feed)andafterfiltration(permeate)throughaPDMSmembraneindifferentsolvents第25页，课件共34页，创作于2023年2月示差折光检测器(RID)

工作原理；利用组分与流动相的折光率的不同，其响应信号(R)与组分的浓度(Ci成正比：R=ZCi(ni-n0)，式中Z为仪器常数，ni为i组分的折光率，n0为流动相的折光率。

优点：通用型检测器，只要组分的折光率与流动相的折光率有足够的差别就能检测。

缺点：灵敏度低、受环境温度、流量及流动相组成等波动的影响大，一般不能用于梯度洗脱。

适用范围：RID为通用型检测器，适用于无紫外吸收化合物的分析，如糖类分析。

第26页，课件共34页，创作于2023年2月质谱检测器(MSD)与液相色谱仪联用的质谱检测器是将色谱系统流出的组分经过液质联用接口在一定条件下离子化后，进入质量数分析器(如四极杆质谱、离子阱质谱、二级或多级串联质谱等)，按照离子的质荷比大小分离，记录响应信号并列成谱图。一般地，采用全离子扫描模式可得到特定组分的质谱图，从而得到组分的化学结构信息;采用选择离子监测(SIM)模式可得到特定质量数碎片离子的色谱图，可用于定量测定。

优点：灵敏度高，选择性好，能同时给出组分的结构信息。

缺点：响应信号受离子化效率限制，仪器较为昂贵，通常需专人使用与维护。

适用范围：组分的结构鉴别，微量及痕量组分的分析，药物代谢分析等。

第27页，课件共34页，创作于2023年2月氢火焰检测器(FID)特点:

(1)典型的质量型检测器;(2)对有机化合物具有很高的灵敏度;(3)无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应;(4)氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点;(5)比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12g·g-1。应用：FID是多用途的破坏性质量型检测器。广泛应用于有机物的常量和微量检测。第28页，课件共34页，创作于2023年2月氢火焰检测器(FID)A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区原理：（1）CnHm──→·CH，含CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应（2）·CH+O──→CHO++e，自由基在D层火焰中与激发态原子氧或分子氧反应（3）CHO++H2O──→H3O++CO，正离子CHO+与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应（4）化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-6～10-14A）；（5）组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。（6）离子电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱流出曲线第29页，课件共34页，创作于2023