2. HỆ THỐNG SẮC KÝ KHÍ
2.6.3 Detector cộng kết điện tử (electron capture dtector)
ECD sử dụng hoạt độ phĩng xạ β phĩng ra để ion hĩa các khí mang và phát sinh ra dịng điện ở giữa cặp điện cực. khi những phân tử hữu cơ cĩ chứa nhĩm electron mang điện tích như: halogen, photpho và nhĩm nitro đi qua detector, detector giữa lại một vài electron và làm biến đổi số đo của dịng điện giữa các điện cực.
Detector gồm cĩ điện trường, bên trong cĩ nguồn phát tia β (do Ni63, được phủ bên ngồi tấm bạch kim hay titan), khí mang được dùng là Ar. Điện tử sơ cấp của
điện trường, phản ứng dây chuyền xảy ra. Khi cĩ sự hiện diện của mẫu, thường là chất cĩ độ âm điện cao, sẽ nhận điện tử thứ cấp, làm giảm cường độ dịng điện, tương ứng với sự xuất hiện mũi sắc kí
Detector hoạt động dựa trên đặt tính của các chất cĩ 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 đĩ tương đối nhỏ đối với các hợp chất hdrocacbon no. Ngược lại, khi các hợp chất cĩ chứa các nhĩm chức hoặc đa liên kết (đơi hoặc ba) thì khả năng các điện tử sẽ tăng hẳn lên. Đặc biệt là nếu trong phân tử của hợp chất này cĩ chứa các nguyên tử halogen (Cl, Br….) Bởi vậy, độ nhạy phát hiện của detector ECD rất đặc thù cho các nhĩm chức và cĩ thể dao động trong phạm vi khá rộng (1-106)
Bộ phận chính của detector ECD là một buồng ion. Tại đây diễn ra quá trình ion hĩa, bắt giữa điện tử và tái kết hợp.
Hình 27. Detector cộng kết điện tử
M: là phân tử khí mang, EC: và phân tử của chất cĩ khả năng bắt giữ điện tử. Cũng chính vì khả năng bắt giữ điện tử (electron-capture) mà detector cịn được gọi là detector bắt giữ điện tử.
* Quá trình ion hĩa: một nguồn tia phĩng xạ được lắp sẵn trong detector, phát ra một chùm tia β- với tốc độ 108-109 hạt/s. Các hạt β- này sẽ ion hĩa 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 anơt. Tại đây chúng bị lấymất điện tích và qua đĩ cho dịng điện nền của detector.
* Quá trình cộng 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 nĩi trên sẽ bị các phân tử đĩ 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 hịa.
Như vậy do khả năng cột kết điện tử của chất cần phân tích, điện tử bị lấymất khỏi hệ và dịng điện nền bị giảm đi so với lúc chỉ cĩ khí mang tinh khiết đi qua detector. Mức độ suygiảm của dịng điện nền trong thời điểm cĩ chất đi qua được thể hiện bằng pic sắc ký của chất đĩ.
Lớp cách điện
Vỏ detector Tay địn
ống hình trụ Kẹp lớn Đầu nhận xung từ buồng detector
Độ nhạy của detector ECD phụ thuộc vào :
- Độ lớn của dịng 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 cĩ 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, cĩ thể đặt vào detector thế một chiều khơng đổi hoặc là thế một chiều dưới dạng xung. Trong trường hợp sử dụng thế một chiều khơng 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 khơng phụ thuộc vào bản chất của chất nghiên cứu, mà chỉ phụ thuộc khỏang cách giữ các xung trong một điều kiện nhất định. Thơng 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 nhĩm chức: halogenua, peroxid, quinon, nitro…Đặc biệt dùng phân tích thuốc sát trùng.
- Nhưng để độ nhạy cao, phải dùng khí Ar (giá trị cao), vì N2 cĩ độ liên kết khá bền nên khĩ tạo điện tử thứ cấp.