Sistemul de injecţie poate acţiona asupra probei, fie în sensul diluţiei, fie în cel al concentrării acesteia. Prin diluţie înţelegem, în acest caz, că doar o fracţiune din volumul probei, în integralitatea ei, este transferată coloanei, prin intermediul injectorului. Prin efect de concentrare înţelegem acel mod de lucru, specific sistemului de injecţie, prin care, imediat înaintea transferului către coloană, are loc o eliminare (parţială sau totală) a solventului probei, ceea ce face ca aceasta să ajungă în procesul de separare în integralitatea ei, la concentraţii mai mari ale componenţilor individuali în raport cu concentraţia probei iniţiale. Sub aspect calitativ, selectivitatea sistemelor de injecţie se referă la capacitatea acestora de a transfera către coloană doar acei componenţi ai probei care se bucură de o anumită proprietate fizică sau chimică. Injectorul are uneori şi rolul de a aduce analiţii din proba luată în lucru, într-o formă analizabilă de către sistemul cromatografic. El poate acţiona, de exemplu, în sensul vaporizării compuşilor individuali, fapt ce permite analiza acestora prin cromatografie de gaze. Injectorul nu trebuie, în general, să acţioneze asupra analiţilor, în sensul modificării naturii lor chimice. In cazul în care, totuşi, modificarea naturii chimice a analitului (analiţilor) este dorită, este absolut necesar ca operarea şi construcţia injectorului să permită o reproductibilitate înaltă a condiţiilor care generează transformarea în cauză. Un exemplu în acest sens îl reprezintă analiza prin cromatografie de gaze a polimerilor organici. Deoarece materialele polimere sunt compuşi nevolatili (datorită masei moleculare înalte), apare imposibilitatea analizei acestora prin cromatografie de gaze. Dacă, însă, sistemul de injecţie permite degradarea termică a analitului (piroliză), produşii de descompunere rezultaţi (substanţe cu moleculă mică) vor putea fi analizabili prin cromatografie de gaze, generând o cromatogramă specifică tipului de polimer studiat, doar în condiţiile reproductibilităţii perfecte a procesului de piroliză. [99] Este evidentă necesitatea existenţei unei inerţii chimice pronunţate a materialelor din care sunt confecţionate acele părţi ale injectorului aflate în contact direct (permanent sau temporar) cu faza mobilă. De asemenea, construcţia sistemului de injecţie nu trebuie să afecteze parametrii fizici ai fazei mobile (debit, viteză, etc.). In general, volumul de probă este mic (1-10 μl). Sistemele de injecţie în GC pot fi împărţite în două clase mari: selective şi neselective. Sistemele de injecţie neselective pentru cromatografia de gaze (cu transferul integral, sub aspect calitativ şi cantitativ, al probei către coloana cromatografică) sunt cunoscute sub denumirile: i) Injectoare fără divizarea fluxului de fază mobilă ( splitless ); ii) Injectoare cu injecţie direct în coloană, la rece ( cool-on-column ); iii) Injectoare de tip valvă rotativă pentru gaze sau lichide; iv) Injectoare de tip diafragmă pentru probe lichide. Sistemele de injecţie selective utilizate în cromatografia de gaze sunt: i ) Injectoare cu divizarea fluxului de fază mobilă ( split ); ii ) Injectoare cu şi fără divizarea fluxului de fază mobilă ( split / splitless ); iii ) Injectoare de tip head space ; iv ) Injecţie de tip purge and trap ; v ) Injecţie cu piroliză (pirolizoare); vi ) Injectoare cu programare de temperatură ( program temperature vaporizer - PTV). 160
Cazurile i ) şi ii ) se referă la o selectivitate cantitativă a sistemului de injecţie, în sensul diluţiei probei (doar o fracţiune din proba, în integralitatea ei, va fi transferată în coloana cromatografică). Cazurile iii ) - iv ) se referă la o selectivitate calitativă, în sensul că doar analiţii volatili din probă vor fi transferaţi în coloana cromatografică. Cazul v ) se referă la acele sisteme de injecţie destinate analiţilor nevolatili, dar care pot suferi procese de degradare termică reproductibilă, în condiţii de temperatură strict controlate. In acest caz injectorul acţionează asupra naturii chimice a analitului, în coloana cromatografică transferându-se doar produşii volatili de degradare termică ai analitului. Injectoarele cu programare de temperatură sunt sistemele de injecţie cele mai complexe, destinate cromatografiei de gaze. Ele permit atât diluţia sau concentrarea analiţilor din probă, cât şi discriminarea în raport cu volatilitatea intrinsecă a analiţilor. Injector fără divizarea fluxului de vapori, cu introducere directă Este un sistem neselectiv, în sensul că proba injectată cantitativ, în integralitatea sa, este transferată în urma volatilizării, în coloana cromatografică. Există, din punct de vedere constructiv, două variante: i) prima variantă, cunoscută sub denumirea cu vaporizare extra-coloană, presupune vaporizarea analiţilor în tubul de vaporizare şi transferul, prin intermediul gazului purtător, a vaporilor astfel generaţi în coloana cromatografică; ii) a doua variantă, denumită cu vaporizare intra-coloană, permite generarea vaporilor de analit în chiar capătul coloanei cromatografice. Această ultimă variantă constructivă nu trebuie însă confundată cu injecţia în coloană, la rece ( cool-oncolumn ). In cazul injectorului fără divizarea fluxului de vapori, cu introducere directă şi vaporizare intra-coloană, proba de analit este vaporizată cvasi-instantaneu într-o porţiune bine determinată din extremitatea coloanei, aflată la o temperatură adecvată acestui proces. Elementul constructiv care permite, în cazul injectoarelor pentru cromatografia de gaze, introducerea acului seringii, fără ca operaţia în cauză să aibă ca rezultat dezetanşarea sistemului, poartă denumirea de septum şi reprezintă un disc de un anumit diametru (corelat cu tipul constructiv specific şi geometria injectorului) şi cu o grosime de 2-4 mm, confecţionat din cauciuc siliconic cu rezistenţă termică şi elasticitate mecanică înaltă. Durata de viaţă a unui septum este limitată. Datorită proceselor de străpungere multiplă de către acul seringii, se pot crea macro-orificii care cu greu mai pot fi obturate prin compresia exterioară a materialului polimeric elastic şi, în consecinţă, generează neetanşeităţi. In astfel de condiţii se impune schimbarea septumului, operaţie care, prin construcţia injectorului, trebuie să fie cât mai simplă şi directă cu putinţă. Ferula reprezintă o piesă de etanşare extrem de utilizată în construcţia sistemelor cromatografice (atât de gaze, cât şi de lichide). Prezintă o geometrie conică şi un orificiu central cu diametru bine precizat. Ferula poate fi confecţionată din materiale dure (oţel, alamă), atunci când este destinată etanşărilor pe metal, sau din materiale moi (grafit, material polimeric - vespel), atunci când este destinată etanşărilor pe suprafaţă de sticlă sau cuarţ. Prin strângerea cu ajutorul piuliţei, geometria conică a ferulei se deformează plastic, etanşând coloana sau tubul de transport, introdus prin orificiul central, la nivelul pereţilor exteriori, dar şi la nivelul pereţilor exteriori ai piesei în care se face strângerea. 161
Injector cu divizarea fluxului de vapori (split) Este un sistem de injecţie selectiv sub aspect cantitativ. El acţionează în sensul transferării unei fracţii bine definite din cantitatea de vapori, generată prin vaporizarea probei, către coloana cromatografică. Transferul fracţiei din proba iniţială, volatilizată în sistemul de injecţie, nu trebuie să genereze discriminări calitative (în sensul că fracţiunea injectată reprezintă proba în integralitatea sa constitutivă), dar reduce în mod semnificativ cantitatea analiţilor supuşi efectiv separării cromatografice. Se poate afirma că injectorul cu divizarea fluxului de fază mobilă acţionează asupra probei prin diluţie, limitând cantitatea absolută de substanţă transferată în coloană, în raport cu cea iniţială, generată prin volatilizarea probei injectate (Fig. 10.3). Cronologic vorbind, sistemul de injecţie cu divizarea fluxului de vapori (sau, mai scurt, injector cu splitare) este primul sistem de injecţie dedicat coloanelor capilare. Deoarece fluxurile de gaz purtător prin injector sunt mari, transferul fracţiei de probă către coloană este rapid, iar frontul iniţial de injecţie este foarte îngust, ceea ce favorizează eficienţa separării. piesa strângere septum septum admisie gaz purtător (inlet) evacuare gaz de purjare septum (exit) tub de vaporizare corp injector sistem de incalzire coloană capilară ferula (element de etanşare a coloanei la injector) piuliţă de strângere A Fig. 10.3. Reprezentare schematică a sistemului de injecţie cu splitare. 162
Injectorul cu sau fără divizarea fluxului de vapori (split/splitless) Este un sistem de injecţie neselectiv sub aspect cantitativ. Construcţia sa se bazează pe configuraţia injectorului cu divizarea fluxului de vapori, dar este operat pentru o perioadă bine definită, din momentul introducerii probei, ca sistem de injecţie fără splitare. Acest tip de injector este utilizat în cazul separărilor pe coloane capilare. Datorită dimensiunilor mici ale acestora, cantitatea de probă încărcată în capul coloanei trebuie să fie foarte mică. Aceasta este practic imposibil de realizat prin injecţia directă. Prin acest tip de injector se realizează introducerea unei cantităţi mici din probă injectată: prin volatilizarea acesteia şi amestecarea cu un curent de gaz purtător, proba se diluează, iar din amestecul format doar o parte este introdusă în coloană, restul fiind eliminată (splitată) cu ajutorul unei valve. Această variantă de funcţionare a injectorului este numită split. In situaţii în care întreaga probă trece în coloana cromatografică varianta de funcţionare se numeşte splitless. Corpul injectorului este încălzit pentru ca proba să fie volatilizată. In interior se află un tub de vaporizare (o capilară de sticlă numită liner ) pe pereţii căreia vaporii probei injectate sunt mai stabili decât pe un perete metalic încălzit. Vaporii probei injectate se amestecă cu gazul purtător încălzit, iar o parte a amestecului format trece în coloana cromatografică, iar cealaltă parte este eliminată. capac de strângere a septumului septum sistem de ghidaj al acului flux de purjare a septumului admisie gaz purtător tub de vaporizare garnitură etanşă agent criostatic (evacuare) sistem de încălzire (electric) agent criostatic (admisie) electroventil flux de purjare al vaporilor ferulă piuliţă de strângere a coloanei coloană capilară Fig. 10.4. Reprezentare schematică a sistemului de injecţie split/splitless. 163
Raportul între debitul gazului purtător introdus (D 1 ) şi debitul fluxului eliminat (D 2 ) din injector dă aşa-numitul raport de splitare. Condiţiile optime de operare a acestui tip de injector sunt descrise în tabelul următor. Tabel 10.5. Valori optime ale parametrilor de exploatare a injectorului split/spilless. Parametru Vapoare optimă Explicaţii Temperatura injectorului 200-280 C - asigură volatilizarea instantanee; - reduce efectul de degradare. Observaţie: de folosit valori mai mari în cazul probelor cu efect puternic de matrice şi analiţi cu p.f. ridicate Volumul tubului de > 0,8 ml în cazul injecţiei automate vaporizare < 0,7 ml în cazul injecţiei manuale fără umplutură numai în cazul injecţiei manuale Tipul tubului de vaporizare cu vată de sticlă silanizată pentru autoinjecţie, probe cu efect de matrice pronunţat Volumul injectat 0,5-3 μl Debit în circuitul de purjare a vaporilor 20-50 ml/min nu e un parametru critic Timpul de splitare 20-80 sec în funcţie de natura probei Temperatura internă a coloane p.f. solv.= 25 C în cazul focusării prin solvent Debitul gazului purtător prin coloană > 2 ml/min Debitul de gaz purtător utilizat la purjarea septumului 1-5 ml/min Injector cu introducere directă în coloană, la rece ( cool-on-column ) Este un sistem de injecţie neselectiv, destinat în special analiţilor cu rezistenţă scăzută la şoc termic. Injecţia direct în coloană, la rece, presupune utilizarea unei seringi de injecţie specială, al cărui ac are un diametru exterior mai mic decât diametrul interior al coloanei cromatografice utilizate. Atunci când coloana cromatografică aleasă are un diametru interior cuprins în intervalul 0,2-0,3 mm, acul seringii necesare injecţiei în coloană la rece este extrem de fin şi este confecţionat din cuarţ. Fragilitatea acului face ca o astfel de tehnică de injecţie să nu poată fi condusă în regim automat. Dacă diametrul interior al coloanei cromatografice este mai mare de 0,3 mm, acul seringii poate fi confecţionat din oţel, iar automatizarea injecţiei este posibilă. Introducerea acului seringii direct în interiorul capătului răcit al coloanei cromatografice şi ejecţia probei în stare lichidă trebuie să aibă loc în condiţiile în care parametrii fizici ce caracterizează faza mobilă nu trebuie să fie afectaţi, iar etanşeitatea sistemului în raport cu mediul să fie conservată. Etanşarea la nivelul unor ace de lungimi mari şi fragilitatea avansată nu este un proces uşor de realizat tehnic, fapt ce conferă injectorului o oarecare complexitate şi un cost mai ridicat. De asemenea, ca o caracteristică generală, injectoarele cu introducere direct în 164
coloană, la rece, sunt lipsite de tub de vaporizare. Capătul coloanei cromatografice acţionează în acest sens, ca zonă de depunere a probei lichide şi vaporizare progresivă. 10.9. Detectori în cromatografia de gaze Detectorii în GC pot fi universali sau specifici, funcţie de clasa de compuşi care dau răspuns. Luând drept criteriu informaţia produsă, aceştia pot fi detectori de informaţie cantitativă şi detectori de informaţie cantitativă + structurală în acelaşi timp (detectorul bazat pe spectrometrie de masă - MS, sau detectorul bazat pe spectrometrie în infraroşu cu transformată Fourier - FTIR). Configuraţiile GC comercializate pot cuprinde doi sau mai mulţi detectori, aranjarea lor în serie fiind determinată de caracterul distructiv sau nedistructiv al analiţilor care eluează din coloana cromatografică. Dintre detectorii de informaţie cantitativă, cei mai importanţi sunt prezentaţi în continuare. Spectrometria de masă urmează a fi tratată într-un capitol separat, dat fiind importanţa sa deosebită ca sistem de detecţie în cromatografia de gaze sau de lichide. Detectorul de conductivitate termică Detectorul de conductivitate termică (TCD thermal conductivity detector ) este un detector universal, nedistructiv, bazat pe măsurarea conductivităţii termice a fluxului gazos care iese din coloana cromatografică. Atunci când fluxul gazos conţine compuşi care eluează din coloană, conductivitatea termică se modifică, proporţional cu concentraţia de analit din fluxul gazos ce ajunge în detector. Sensibilitatea acestor detectori este slabă, astfel încât acesta are o utilizare limitată. Gazul purtător utilizat în funcţionarea acestui detector poate fi H 2 sau He, deoarece acestea au cea mai mică conductivitate în raport cu restul compuşilor gazoşi sau volatili. Principiul de funcţionare are la bază o punte de tip Wheatstone utilizată în compensarea rezistenţei R1 din celula de măsurare a efluentului care iese din coloana cromatografică (analit + gaz purtător) faţă de rezistenţa R2 din celula de referinţă (prin care trece doar gazul purtător). O schemă a acestui detector este redată în figura următoare. Amplificator Semnal electric R3 R4 R1 Efluent din coloană Gaz purtător Fig. 10.5. Principiul de funcţionare al unui detector de conductivitate termică bazat pe două celule (de măsură şi de referinţă). 165
TCD este util în determinarea unor compuşi gazoşi, greu de detectat prin alte metode fizice, cum ar fi unii compuşi anorganici separaţi prin cromatografie gaz-solid: CO, CO 2, NO, NO 2, SO 2, H 2 S, COS, CS 2. Detectorul de ionizare în flacără Detectorul de ionizare în flacără (FID flame ionization detector ), este un detector aproape universal, bazat pe măsurarea conductivităţii electrice a unei flăcări de hidrogen; compuşii organici ce eluează din coloana cromatografică determină o creştere a conductivităţii electrice a flăcării, proporţională cu cantitatea de analit ce ajunge în flacără. Acest detector a fost inventat în 1958 de două echipe independente: McWilliam şi Dewar (Australia), precum şi Harley, Nel şi Pretorius (Africa de Sud). [100] Mecanismul de formare a speciilor ionice, care să asigure conductivitate electrică zonei în care se desfăşoară flacăra de hidrogen nu este pe deplin înţeles. S-a propus un mecanism de degradare a structurii organice la un singur atom de C, proces care are loc în regiunea bogată în hidrogen a flăcării, după care o reacţie cu atomii de oxigen ar conduce la specii pozitive: CH + O CHO + + e - CHO + + H 2 O CO + H 3 O + Acest proces are loc aproximativ la 100.000 de atomi ce C aduşi în flacără. Procesul depinde de temperatura flăcării şi de raportul H 2 /O 2. Speciile încărcate electric sunt colectate de un electrod (numit colector), iar curentul electric realizat este amplificat şi înregistrat (Fig. 10.6). Evacuare gaze Electrod colector Amplificator Flacără Semnal Contra-electrod Aer H 2 Make-up gas Coloană capilară Fig. 10.6. Schema de funcţionare a unui detector de ionizare în flacără (FID). 166
Dintre toţii detectorii GC, FID are cel mai larg domeniu linear de răspuns (7 ordine de mărime). Limita de detecţie se situează la valoarea 10-13 g C/s. Detectorul termoionic Detectorul pentru compuşi cu azot sau fosfor (NPD nitrogen-phosphorus detector ), numit şi detector termoionic, este un detector specific compuşilor organici care conţin elementele N şi P. Acesta a fost conceput şi realizat pentru prima dată de către Kolb şi Bischoff (1974). Este asemănător detectorului de ionizare în flacără, cu deosebirea că în zona de formare a flăcării de hidrogen se plasează o pastilă conţinând o sare a unui metal alcalin (în special, Rb 2 SO 4 ). Are o mare sensibilitate faţă de compuşii organici conţinând aceste elemente. Schema de funcţionare a acestui detector este redată în figura de mai jos. Exhaust Sursa de termoionizare + Electrod colector - + - Sursă c.c. Fir rezistiv NiChrome T? 600-800 o C Ceramică dopată cu Rb Aer 60 ml/min Electrometru Gaz de make-up (opţional) Hidrogen (4-6 ml/min) Efluent Fig. 10.7. 2HSchema 2 + O 2 unui 2 detector H 2 O termoionic (NPD) şi principiul de obţinere a răspunsului acestuia faţă de un compus conţinând (C, H, O, N, P): Rb* + CN Rb + + CN - (C,H) + O CHO + + e - Rb* + PO Rb + + PO - Rb + + e - Rb* Rb* + PO 2 Rb + - + PO Rb* + (C,N) Rb + + CN - 2 Rb* + (P,O) Rb + + PO - Rb* + (P,O) Rb + - + PO 2 167 NPD
Mecanismul după care doar compuşii organici care conţin N sau P în moleculă dau răspuns în acest tip de detector nu nu este pe deplin explicat până în prezent (în figura anterioară se propune un mecanism de formare a speciilor ioni ce care să explice creşterea conductivităţii flăcării în prezenţa compuşilor ce conţin aceste elemente). Câteva exemple de aplicaţii ale acestui tip de detector este utilizat la determinarea cantitativă a unor pesticide conţinând N sau P, sau chiar a unor medicamente de abuz, datorită limitei de detecţie foarte scăzute pe care o atinge (10-13 g/s). Domeniul de linearitate al răspunsului acestui detector este de 5 ordine de mărime. Detectorul cu captură de electroni Detectorul cu captură de electroni (ECD electron capture detector ) este un detector specific compuşilor ce conţin elemente electronegative, cu precădere halogeni (X). Cu cât numărul de atomi de halogeni din moleculă este mai mare, cu atât şi răspunsul detectorului este mai mare (sensibilitatea detectorului creşte). Contribuţiile majore în realizarea acestui detector se datorează lui Lovelock (1960). [101] Principiul de bază este măsurarea conductivităţii electrice a unei zone dintre doi electrozi, asigurată de o populaţie de electroni primari, notati cu e - p (radiaţie β), produsă de o sursă 63 Ni. In momentul în care în zona detecţiei ajung molecule ce conţin elemente electronegative (halogeni, în special), electronii sunt captaţi de acestea. Ca urmare, se înregistrează o micşorare a populaţiei de electroni din zona de detecţie şi astfel conductivitatea electrică a zonei scade, cu atât mai mult cu cât numărul moleculelor captatoare este mai mare. Procesele de bază în care sunt implicate moleculele de analit ce eluează din coloană, A(X), care au loc în zona de detecţie sunt următoarele: N 2 + e - p N 2 + + 2e - sec A(X) + e - p A(X) - A(X) - + N 2 + [N 2 + A(X) - ] Gazul purtător în acest tip de detecţie poate fi N 2 sau Ar, cu un conţinut de 5-10% CH 4. Adăugarea unui dopant în gazul purtător poate mări sensibilitatea detecţiei până la 1000 de ori. Astfel, adăugarea de cantităţi mici de O 2 sau N 2 O poate determina unele reacţii ioni molecule în interiorul camerei detectorului: sau e - - p + O 2 O 2 O - 2 + M Produşi + e - e - p + N 2 O O - + N 2 O - + N 2 O NO - + NO NO - + M Produşi + NO + e - Acest detector (reprezentat schematic in Fig. 10.8) este considerat un detector de tip distructiv, aşa după cum se poate deduce şi din procesele care au loc, reprezentate mai sus. Prin urmare, într-o configuraţie în serie de mai mulţi detectori, acesta este plasat ultimul în configuraţie. De cele mai multe ori, însă, acest detector este plasat într-o configuraţie paralelă cu alţi detectori, fiind utilizat alternativ faţă de FID sau NPD. 168
Exhaust Colector (Catod) Izolator Corp detector Sursă β ( 63 Ni) Electrod (Anod) Izolator Make - up (opţional) Efluent (f.m. N 2 sau Ar + 10%CH 4 Fig. 10.8. Shema detectorului cu captură de electroni. Limita de detecţie atinsă de acest detector este 10-13 10-14, luând lindanul ca analit-test, iar domeniul de linearitate se situează pe 4 ordine de mărime de semnal analitic (10 4 ). Cercetări recente s-au îndreptat pentru eliminarea sursei radioactive şi realizarea unei surse de electroni bazată pe descărcări electrice. Răspunsul detectorului în acest caz este puternic influenţat de variaţiile debitului fazei mobile. Detectorul de fotonizare Acest detector a fost introdus de Price şi colaboratorii (1968). [102] Detectorul de fotoionizare (PID photoionization detector ) este un detector aproape universal, bazat pe ionizarea moleculelor cu ajutorul radiaţiei UV, cu lungimea de undă în domeniul 110-150 nm (ce corespunde unei energii de 8-12 ev). Ionii rezultaţi sunt colectaţi de către un electrod de măsură, iar curentul electric înregistrat este proporţional cu cantitatea de analit care ajunge în detector. PID prezintă sensibilitate mare faţă de compuşi organici aromatici sau cu heteroatomi în moleculă. Este un detector de tip distructiv, astfel că întro configuraţie cu alt detector nedistructiv, PID se plasează ultimul. Fotoionizarea are la bază tranziţii electronice în molecula notată cu AB, de pe nivelul de bază pe nivelele superioare, conducând la ionizare: AB + hν AB* AB + + e - 169
Energia necesară unor astfel de tranziţii este de 5-20 ev şi pentru aceasta se utilizează radiaţie din domeniul ultraviolet îndepărtat. Sensibilitatea detectorului depinde de randamentele de ionizare ale analiţilor care eluează din coloană. In general, randamentul de ionizare a unui compus depinde de: natura sa, presiunea din celula de detecţie, intensitatea şi mai ales de lungimea de undă a radiaţiei utilizate. Cele mai utilizate surse de fotoionizare sunt lămpile cu hidrogen (având puterea standard de 10,2 ev) şi fereastra optică confecţionată din MgF 2. Sensibilitatea detecţiei PID (a cărui schemă este redată în Fig. 10.9) creşte în general cu creşterea numărului de atomi de carbon din moleculă. Pe clase de compuşi organici aceasta poate fi ordonată astfel: - hidrocarburi aromatice > alchene > alcani; - cetone > aldehide > esteri > alcooli > alcani; - compuşi ciclici > compuşi aciclici; - compuşi cu catene ramificate > compuşi fără catene ramificate; - compuşi cu -I > -Br > -Cl > -F. Ieşire Electrod colector Sursa de radiaţie Gaz de purjare Coloana capilară Fig. 10.9. Schema simplificată a unui detector bazat pe fotoionizare. Limita de detecţie a acestui detector (10-11 10-12 g/s) este mai slabă decât la cei de mai sus, exceptând TCD, dar are un domeniu de linearitate mai larg (7 ordine de mărime). Detectorul de emisie moleculară în flacără Cunoscut şi ca detector flame-fotometric (FPD flame-photometric detector ), acesta este un detector specific compuşilor organici conţinând atomi de S şi P. Aceştia ard într-o flacără uşor reducătoare, formând specii de S 2 sau PO, care au proprietatea de a emite radiaţie specifică: reducere Slegat S * S + S S 2 S2 + hν Un proces similar îl pot da şi compuşii cu P, cu formarea speciilor PO sau HPO, care emit radiaţie specifică. Liniile spectrale specifice sulfului sunt situate la 394 nm, iar în cazul fosforului la 526 nm. 170
Se cunosc două variante constructive a acestui detector. Una cu o singură flacără (schema dată în Fig. 10.10) şi altă variantă bazată pe două flăcări, diferind de cea anterioară prin rolul celor două flăcări: în prima (cea inferioară) are loc combustia probei, iar în cea de a doua flacără (superioară) se realizează procesul de emitere a radiaţiei speciilor excitate. In felul acesta, unele probleme legate de stingerea flăcării la eluţia din coloană a solventului probei sunt eliminate. O variantă modernă a acestui detector, cunoscută sub numele de detector flamefotometric în puls ( pulsed-flame photometric detector PFPD) [103], se bazează pe realizarea unei flăcări discontinue (pulsată). Hidrogenul, aerul şi efluentul din coloană ajung în arzător, unde sunt aprinse, iar flacăra rezultată se propagă înapoi în camera de combustie producând auto-stingerea sa, după ce amestecul combustibil este ars. Fluxul de gaze aer, H 2 şi efluent din coloană îndepărtează produsele de ardere, iar procesul de aprindere a flăcării este reluat. Acest proces este repetat cu o frecvenţă de aproximativ 4 Hz. Emisia de radiaţie datorată arderii carbonului este completă în cca 2-5 ms; în schimb emisia speciilor excitate menţionate anterior poate dura până la 20 ms. Filtru optic Fotomultiplicator aer H 2 Capilară Fig. 10.10. Schema unui detector bazat pe emisie moleculară în flacără (FPD). Sensibilitatea detecţie prin FPD depinde de intensitatea radiaţiei emise de speciile excitate, care creşte cu scăderea temperaturii flăcării. Acest parametru trebuie bine controlat pentru a avea o bună reproductibilitate a semnalelor analitice. In cazul compuşilor cu fosfor, răspunsul detectorului este proporţional cu concentraţia pe un domeniu de 4 ordine de mărime. In schimb, în cazul compuşilor cu sulf, relaţia de calibrare este una de tipul log Intensitate Semnal log Concentraţie pe un domeniu de trei ordine de mărime. Limita de detecţie este de aproximativ 0,5 pg/s pentru P şi 50 pg/s pentru S. In cazul PFPD, acest parametru analitic coboară pană la 0,1 pg/s P şi 1 pg/s S, luând metilparationul ca analit-test. Detectorul de emisie atomică Detectorul de emisie atomică (AED atomic emission detector ) [104] este un detector universal, bazat pe trecerea analiţilor la eluarea din coloană într-o torţă de plasmă unde sunt descompuşi în atomi care emit radiaţie specifică. Spectrul de emisie poate fi instantaneu înregistrat cu ajutorul unei reţele de fotodiode şi a unei reţele de difracţie (după principiul DAD). Elementele componente ale unui detector AED sunt următoarele: 171