1.2.5.1. Đetectơ quang
Hiện nay, các đetectơ quang vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện di do nó có độ chọn lọc cao. Các đetectơ quang học đƣợc dùng phổ biến nhất là đetectơ đo độ hấp thụ quang phân tử vùng UV-Vis hay đetectơ đo huỳnh quang phân tử. Tuy nhiên để phát hiện trực tiếp chất phân tích bằng các đetectơ này thì bản thân chất phân tích phải có tính chất hấp thụ hay phát xạ quang. Thông thƣờng, nhƣợc điểm lớn nhất của các đetectơ quang là giới hạn phát hiện còn rất cao (khoảng 10-6 mol/L) do đó không phù hợp trong phân tích lƣợng vết [44].
Đetectơ UV-Vis
Trong kĩ thuật CE, thƣờng phải đo các đơn vị thể tích mẫu rất bé khoảng vài nanolit hay thậm chí là nhỏ hơn, do đó đetectơ phải đƣợc lắp ngay trên cột. Trong trƣờng hợp này, một phần nhỏ của lớp bảo vệ phủ ngoài mao quản sẽ bị bỏ đi bằng cách đốt nóng hay ăn mòn; và bộ phận này của mao quản sau đó sẽ đóng vai trò nhƣ cửa sổ quang học của đetectơ. Vì độ dài của đoạn này chỉ khoảng 50-100µm nên nó chỉ có thể chứa đƣợc một lƣợng mẫu đo rất nhỏ và do đó sẽ làm hạn chế giới hạn phát hiện của phƣơng pháp. Nguồn sáng của đetectơ là đèn Xenon hoặc Đơteri phát ánh sáng vùng UV.
Đối với chất có sự hấp thụ quang kém nhƣ các aminoaxit, axit cacboxylic, hay các cacbonhidrat sẽ rất khó để phát hiện bằng phƣơng pháp đo độ hấp thụ quang trực tiếp hay phƣơng pháp đo huỳnh quang phân tử nếu không sử dụng các chất dẫn xuất. Trong trƣờng hợp này có thể dùng phƣơng pháp đo độ hấp thụ quang gián tiếp. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách thêm một ion chất mang màu vào dung dịch đệm điện di. Sau đó đetectơ sẽ nhận đƣợc một tín hiệu không đổi từ sự có mặt của chất mang màu này. Tƣơng tự nhƣ trong sắc kí trao đổi ion, các ion chất phân tích sẽ thay thế một số các ion này, do đó tín hiệu của đetectơ sẽ tăng dần trong khi đoạn chất phân tích đi qua đetectơ. Việc xác định chất phân tích sẽ đƣợc tiến hành thông qua sự tăng hay giảm giá trị độ hấp thụ [44].
25
Đetectơ huỳnh quang
Khi sử dụng đetectơ huỳnh quang thì các chất phân tích phải đƣợc dẫn xuất hóa bằng các thuốc thử nhƣ dansylclorua, phenylthihydantoin, fluorescein, …hoặc bị biến đổi thành các chất có hoạt tính huỳnh quang [29].
1.2.5.2. Đetectơ điện hóa Đetectơ đo thế
Đetectơ đo thế là dạng đơn giản nhất của các đetectơ điện hóa. Khi dùng đetectơ này thì không cần phải cung cấp điện thế cho thiết bị mà chỉ cần một điện cực để đo thế. Theo phƣơng pháp đo thế, cần phải sử dụng một điện cực chọn lọc ion hay màng chọn lọc ion cho tiếp xúc với dung dịch chất cần đo. Các màng này có vai trò bán thấm chỉ cho một ion đƣợc chọn lọc đi qua. Với mỗi chất phân tích khác nhau sẽ cần các màng chọn lọc khác nhau và độ nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc vào loại màng sử dụng [22].
Hình 1.10. Tín hiệu thu đƣợc từ việc tách một ion từ dung dịch bằng màng chọn lọc ion [27].
Ƣu điểm: Đetectơ đo thế có độ nhạy và độ chọn lọc rất tốt. Do đó có thể dùng để phân tích các chất trong một nền mẫu phức tạp; dễ thu nhỏ dùng trong các thiết bị điện di khác nhau; không cần nguồn cung cấp điện thế cao.
26
Nhƣợc điểm: Đetectơ này chỉ có thể áp dụng để phân tích một số đối tƣợng nhƣ các kim loại kiềm, kiềm thổ, các amin, các amino axit, các axit hữu cơ,… nhƣng không thể dùng cho các ion có nhiều điện tích nhƣ asen, crom, mangan,…Độ nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc vào loại màng sử dụng.
Đetectơ đo dòng
Cơ chế hoạt động của đetectơ đo dòng là dựa trên tính oxi hóa hay tính khử của chất phân tích. Tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho các chất có hoạt tính điện hóa nên nó không phải là một đetectơ vạn năng. Thông thƣờng đetectơ đo dòng đƣợc sử dụng để xác định các hợp chất hữu cơ có hoạt tính điện hóa nhƣ : cacbonhydrat, các amino axit, các loại dƣợc phẩm,…Trên cơ sở kĩ thuật đo dòng [22, 23, 27], tín hiệu phân tích thu đƣợc là do sự theo dõi dòng điện sinh ra do các phản ứng oxy hóa hay phản ứng khử chất phân tích trên bề mặt điện cực. Cƣờng độ dòng điện tỉ lệ với số electron trao đổi trong các phản ứng oxy hóa-khử, và do đó nó tỉ lệ với nồng độ chất phân tích.
I = n. F. J(CX)
Trong đó:
J(CX): là hàm phụ thuộc vào nồng độ của chất phân tích X
n: số electron trao đổi trong phản ứng F: hằng số Faraday
Ƣu điểm: Phƣơng pháp có độ nhạy khá tốt. Có thể dùng để phân tích các chất không thể xác định bằng đetectơ quang.
Nhƣợc điểm: Cấu tạo các thiết bị phức tạp và khó sử dụng. Do thƣờng xuyên làm việc với các chất có hoạt tính oxi hóa hay khử mạnh nên phải thƣờng xuyên vệ sinh, bảo trì và thay thế các điện cực.
27
Đetectơ đo độ dẫn
Trong các đetectơ điện hóa đáng chú ý nhất là đetectơ đo độ dẫn. Bằng đetectơ đo độ dẫn, ta có thể xác định đƣợc tất cả các cation hoặc anion mang điện tích. Các đetectơ đo độ dẫn sẽ đo dòng điện giữa hai điện cực trơ khi đƣợc áp một thế nhất định. Trong suốt quá trình phân tách, các chất điện li sẽ đƣợc thay thế bằng các ion phân tích. Kết quả là tín hiệu thu đƣợc sẽ phụ thuộc vào sự khác biệt về độ dẫn giữa ion phân tích và chất điện li. Độ chênh lệch độ dẫn càng lớn thì tín hiệu chất phân tích càng lớn và ngƣợc lại
Đetectơ đo độ dẫn thƣờng đƣợc chia làm hai loại là đetectơ đo độ dẫn tiếp xúc và đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C4D). Trong đó đáng chú ý hơn cả là đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc. Đetectơ này đã đƣợc giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1998 bởi Zemann và các cộng sự [55]. Khác với đetectơ đo độ dẫn tiếp xúc, các đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc, trong suốt quá trình làm việc, không tiếp xúc với dung dịch đo.
Đetectơ C4D gồm hai điện cực hình ống dài 230mm đƣợc đặt cách nhau khoảng 1-5mm, và đƣợc đặt vòng quanh mao quản. Giữa hai điện cực đƣợc đặt một lá đồng mỏng đƣợc nối đất đóng vai trò là lá chắn Faraday để tránh sự kết nối điện dung trực tiếp của hai điện cực (hình.1.7.A)[26].
Trong đetectơ C4D, hai điện cực hình ống tạo với dung dịch bên trong mao quản hai tụ điện C nhƣ mô tả ở hình.1.7.B. Khoảng dung dịch nằm giữa hai điện cực đóng vai trò nhƣ là điện trở R. Khi áp nguồn điện xoay chiều lên điện cực thứ nhất với một tần số nhất định, dòng điện sẽ đi qua khối dung dịch chất điện li nằm giữa hai điện cực và đi đến điện cực thứ hai. Tín hiệu phân tích thu đƣợc là do đo sự thay đổi độ dẫn của khối dung dịch nằm trong mao quản ở khoảng giữa hai điện cực.
28
Hình 1.11. Sơ đồ đetectơ không tiếp xúc kiểu tụ điện [26].
Ưu điểm: Là đetectơ vạn năng với đối tƣợng phân tích rộng, có độ nhạy cao. Do các điện cực không tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất phân nên tránh gây nhiễm bẩn mẫu và hạn chế sự nhiễu nền mẫu. Đơn giản, nhỏ gọn, dễ kết nối, lắp ráp với các thiết bị, và có thể phát triển thành thiết bị cầm tay. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhược điểm: Khi dùng các đetectơ đo độ dẫn do có thể xác định rất nhiều chất dƣới cùng một điều kiện đo nên độ chọn lọc của phƣơng pháp khá kém. Phải có nguồn cung cấp điện thế cao.