Kasutaja:Elektrofiil/Gaaskromatograafia detektorid

Gaaskromatograafi väljundis kasutatakse kolonnis lahutunud ainete tuvastamiseks erinevat tüüpi detektoreid.

• Detektoreid liigitatakse:
  • analüüti lõhkuvad / mittelõhkuvad
  • universaalsed / spetsiifilised

Ideaalne detektor

1. Ideaalse detektori omadused:
   1. piisavalt tundlik antud rakenduse tarbeks. Moodsad detektorid suudavad ainete läbivoolu muutusi suurusjärkudes 10^-8 - 10^-15 g analüüti/s
   2. Hea stabiilsus ja korratavus.
   3. Detekori signaal on lineaarses sõltuvuses analüüdi kontsentratsiooniga läbi mitme suurusjärgu.
   4. Töötemperatuur vähemalt toatemperatuurist kuni 400°C
   5. Gaasi voolukiirusest sõltumatu lühike reageerimisaeg.
   6. Suur töökindlus ja kasutamislihtsus.
   7. Samalaadne tundlikus kõikide analüütide suhtes.
   8. Analüüti mitte lõhkuv.

Praktikas pole alati võimalik kõiki soovitud omadusi korraga saavutada, sellepärast valitakse antud rakenduseks kõige lähedasem ideaalsele või ka kombineeritakse detektoreid. Enamasti kasutatakse jadaühendust, kus esmalt teostatakse mõõtmised mõne mittelõhkuva detektoriga.

Leek-ioonisatsioondetektor (FID)

Leekioonisatsioon detektor on kõige enam gaaskromatograafias kasutust leidev detektor.

Tööpõhimõte

Kolonni väljundisse lisataks H₂ ning düüsi juurde pumbatakse õhku ning H₂ süüdatakse elektriliselt. Analüüdi molekulid lagunevad ja iooniseeruvad leegis pürolüüsi käigus. Põleti düüs on positiivsel laetud, et tõugata endast eemale elektrone kaotanud analüüdi fragmente. Nende püüdmiseks on leegi ümber torujas negatiivselt laetud kollektor. Sisuliselt tuvastab leek-ioonisatsioondetektor leeki läbivat voolu hulka, mis on omakorda jämedalt on võrdeline redutseeritud süsiniku aatomite arvuga. Seega on tegemist massi-tundliku detektoriga.

Tundlikus

Tundlikus on detektorite seas väga kõrge; (ca. 10^13g/s) , lineaarne ala vägagi lai (u.10^7).

Soojusjuhtivusdetektor (TCD)

Mitteselektiivne detektor, mille töö eelduseks on analüüdi ja kandegaasi soojusjuhtivuste erinevus.

Tööpõhimõte

Mõõteelemendiks on läbivoolu kambris asetsev kütteelement (plaatinast, kullast, volframist või pooljuht termistor), mida köetakse konstantse võimsusega. Elektrilise takistuse muutust kütteelemendis, võrreldes puhta kandegaasiga võrdlusrakus, tõlgendatakse soojusjuhtivuse muutusena.

Tundlikus

Tundlikus on suhteliselt madal(ca. 10^8g/s), kuid lineaarne ala üsna ulatuslik (u.10^5). Eeliseks paljude teiste detektori tüüpide ees võib lugeda analüüdi hävitamata ja lahjendamata jätmist, mis võimaldab edasi suunamist mõnda teise detektorisse. Vähese tundlikuse pärast ei leia soojusjuhtivusdetektor tihti kasutust kapillaarkolonnidega kromatograafides, kuna tänu väikestele materjali kogustele ei pruugi piisavalt analüüti mõõtekambrisse saada.

Kandegaasideks kasutatavate H₂ ja He soojusjuhtivused on jämedalt kuus kuni kümme korda suuremad, kui enamikel orgaanilistel ühenditel. Seega võimaldab soojusjuhtivusdetektor tuvastada vägagi väikeseid analüüdi koguseid. Samas ei anna detektor meile praktiliselt mitte mingit informatsiooni tuvastatava aine ehituse kohta.

Elektronhaarde detektor (ECD)

Tööpõhimõte

Kolonnist väljunud gaasid juhitakse β kiirguse allika juurest läbi, mis iooniseerib detektori kambrisse lahjendamiseks juurde lisatavat "make up" (I.K.) gaasi. β kiirguse allikaks on enamasti nikkel-63 foolium (poolestusajaga 100,1 a.) ja kande- ning lisandgaasiks N₂, kuna N₂ on võrdlemisi madal ioonisatsiooni energia.

β osake iooniseerib N₂ ja vabastab elektrone, millest tekkivat voolu kahe elektroodi vahel detektor mõõdab. Orgaaniliste molekulide olemasolul langeb juhtivus ja registreeritakse piik.

Tundlikus

Elektronhaarde detektor on väga tundlik elektronegatiivsete funtsionaalsete rühmade suhtes nagu peroksiidid, halogeenid ja nitrorühmad. Tundlikus elektone neelavate rühmade suhtes on 10-1000 korda suurem võrreldes leek-ioonisatsioondetektoriga . Lineaarne ala on sageli väga kitsas, vaid paar suurusjärku.

Mass-spektromeeter (MS)

Mass-spektromeetri kasutatamine gaaskromatograafi väljundis võimaldab mitte ainult piigi olemasolu registreerida vaid ka aine tuvastada.

Ehitus ja tööpõhimõte

Gaaskromatograafi kolonni väljund paikneb mass-spektromeetri sees, kus valitseb kõrgvaakum 10^-5 - 10^-7 tor. Vaakum saavutatakse kahes astmes, masinast väljaspool paineva vaakumpumba ning aparaadis sees paineva 1-3 turbomolekulaarse pumba abil.

Elektronionisatsioon

Kolonnist väljuv materjal ioniseeritakse. Üks enam levinud meetod on elektronionisatsioon, kus elektriliselt kuumutatakse filamenti, millelt soojusliikumise tõttu lendub elektrone. Filamendile antakse negatiivne potentsiaal ning elektronid kiirendatakse eemal asuva poitiivse elektroodi suunas. Elektroodide vahelises eletriväljas energia saanud elektronid ioniseerivad kolonnist väljunud molekule neilt elektrone välja lüües. Osa molekulide vahelisi sidemeid aga katkeb, muutes molekulid või molekulaarioonid väiksemateks fragmentideks, mis omavad positiivset laengut.Edasi kiirendatakse nad teineteisest lauhtamiseks kvadrupool massifiltrisse.

Kvadrupool massifilter

Kvadrupool massifilter koosneb elekriväljas kiirendatud ioonide tee ümber ruudukujuliselt asetsevast neljast vardast. Vardad on kas hüperpoolse või silindrilise kujuga. Kahele horisontaalsele on antud negatiivne alalisvoolu pinge ning lisaks ka omavahel vahelduvvoolu pinge, mida moduleeritakse. Vertikaalsetele varrastele on antud positiivne alalisvoolu pinge ja ka neile lisatakse moduleeritud vahelduvvoolu pinge.