بررسی انواع دتکتور در دستگاه کروماتوگرافی مایع HPLC

راهنمای تخصصی انواع دتکتور HPLC: انتخاب چشم مناسب برای کروماتوگرافی مایع

در قلب هر سیستم کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، یک دتکتور قرار دارد که وظیفه حیاتی آن، تبدیل جداسازی شیمیایی انجام شده در ستون به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌ گیری است.

برخلاف کروماتوگرافی گازی (GC) که فاز متحرک (گاز) معمولا از نظر شیمیایی خنثی و برای دتکتور “نامرئی” است، در HPLC چالش بزرگی وجود دارد: فاز متحرک یک مایع (حلال) با خواص فیزیکی “مشخص” است.

این بدان معناست که دتکتور HPLC باید آنالیت (ماده موردنظر) را درحالی که در یک جریان پیوسته از حلال غوطه‌ ور است، ببیند. این چالش اساسی منجربه توسعه دتکتورهای بسیار متنوعی شده است که هرکدام بر اساس یک اصل فیزیکی یا شیمیایی متفاوت کار می‌ کنند.

 

توجه داشته باشید که… انتخاب یک دتکتور اشتباه می‌ تواند بهترین جداسازی ستون را بی‌ فایده کند. در این راهنمای فنی از مجله مهام آزما، ما به عنوان متخصصان این حوزه، به بررسی عمیق و مقایسه رایج‌ ترین دتکتورهای HPLC می‌ پردازیم تا به شما عزیزان در انتخاب هوشمندانه برای کاربردهای خاص آزمایشگاهتان کمک کنیم.

 

دسته‌ بندی دتکتورهای HPLC

قبل از بررسی هر دتکتور، باید یک تقسیم‌ بندی مهم را درک کنیم:

۱. دتکتورهای مبتنی بر خواص توده (Bulk Property Detectors)

این دتکتورها تغییر در یک خاصیت فیزیکی کل فاز متحرک (حلال + آنالیت) را اندازه‌ گیری می‌ کنند. نمونه کلاسیک آن، دتکتور ضریب شکست (RI) است. این دتکتورها فراگیر (Universal) هستند اما معمولا حساسیت کمتری دارند و به تغییرات دما و فشار بسیار حساسند.

۲. دتکتورهای مبتنی بر خواص آنالیت (Solute Property Detectors)

این دتکتورها یک خاصیت فیزیکی یا شیمیایی خاصِ آنالیت را اندازه‌ گیری می‌ کنند که حلال فاقد آن است (مانند جذب UV، فلورسانس یا پتانسیل الکتروشیمیایی). این دتکتورها گزینشی (Selective) هستند و معمولا حساسیت بسیار بالاتری دارند.

 

جهت اطلاع از موجودی و قیمت دستگاه HPLC مدل 1260 اجیلنت با کارشناسان فروش مهام آزما تماس بگیرید.

 

بررسی دقیق و مقایسه انواع دتکتور دستگاه HPLC

بیایید به سراغ متداول‌ ترین دتکتورهایی برویم که در آزمایشگاه‌ های مدرن با آن‌ ها روبرو می‌ شویم.

۱. دتکتور فرابنفش-مرئی (UV-Vis Detector)

اصطلاح کلیدی: اسب کاری (Workhorse)، شماره یک در HPLC

• اصول کار

این دتکتور محبوب‌ ترین، همه‌ کاره‌ ترین و قابل اعتمادترین دتکتور HPLC است. اصل کار آن بر اساس قانون بیر-لامبرت (Beer-Lambert Law) استوار است. یک منبع نور (معمولا لامپ دوتریم برای UV و لامپ تنگستن برای نور مرئی) پرتویی را از میان یک سلول جریان (Flow Cell) شفاف که نمونه از آن عبور می‌ کند، می‌ تاباند. مولکول‌ هایی که دارای ساختارهای خاصی به نام کروموفور (Chromophore) هستند (مانند حلقه‌ های آروماتیک، پیوندهای دوگانه یا سه‌ گانه مزدوج)، نور را در طول موج‌ های خاصی جذب می‌ کنند. دتکتور میزان این جذب نور را اندازه‌ گیری می‌ کند که مستقیما با غلظت آنالیت متناسب است.

• انواع دتکتور UV-Vis

  • دتکتور طول موج ثابت (Fixed Wavelength): قدیمی‌ تر و ارزان‌ تر است. معمولا فقط روی یک طول موج قوی (مانند ۲۵۴ نانومتر از لامپ جیوه) کار می‌ کند.
  • دتکتور طول موج متغیر (Variable Wavelength – VWD): رایج‌ ترین نوع است. به اپراتور اجازه می‌ دهد تا دقیق‌ ترین طول موج جذب حداکثری آنالیت را انتخاب کند تا به حداکثر حساسیت دست یابد.

• نقاط قوت

  • بسیار قوی، قابل اعتماد و استفاده آسان
  • حساسیت خوب برای طیف وسیعی از ترکیبات
  • سازگار کامل با گرادیان (Gradient Elution): این یک مزیت بسیار بزرگ است، زیرا اکثر حلال‌ های HPLC در طول موج‌ های کاری (بالاتر از ۲۱۰ نانومتر) جذب ناچیزی دارند.
  • غیر مخرب (Non-destructive)

• نقاط ضعف

آنالیت باید کروموفور داشته باشد. این دتکتور برای ترکیباتی مانند قندها، الکل‌ ها یا هیدروکربن‌ های اشباع که جذب UV ندارند، مناسب نیست.

• کاربرد اصلی

تقریبا همه‌ جا؛ به ویژه در صنعت داروسازی (کنترل کیفیت و خلوص)، آنالیزهای محیطی و صنایع غذایی

 

۲. دتکتور آرایه دیودی (PDA یا DAD)

اصطلاح کلیدی: شناسایی‌ کننده و بررسی‌ کننده خلوص

• اصول کار

دتکتور آرایه دیودی (Photodiode Array) یا (Diode Array Detector) یک نسخه بسیار پیشرفته و قدرتمند از دتکتور UV-Vis است. تفاوت کلیدی اینجاست: به جای استفاده از یک فتودتکتور واحد برای اندازه‌ گیری یک طول موج، PDA از یک آرایه (Array) شامل صدها یا هزاران دیود نوری استفاده می‌ کند. نور پس از عبور از سلول نمونه، توسط یک المان پراکنده‌ ساز (مانند گریتینگ) به تمام طول موج‌ های تشکیل‌دهنده‌ اش تجزیه می‌ شود و این طیف کامل به طور همزمان روی آرایه دیودی ثبت می‌ شود.

• نقاط قوت

  • جمع‌ آوری طیف کامل: برای هر نقطه زمانی در کروماتوگرام، یک طیف UV-Vis کامل (مثلا از ۱۹۰ تا ۸۰۰ نانومتر) در اختیار دارید.
  • بررسی خلوص پیک (Peak Purity): با مقایسه طیف در ابتدا، وسط و انتهای یک پیک، می‌ توانید تشخیص دهید که آیا پیک خالص است یا ترکیبات دیگری هم‌ زمان با آن درحال خروج هستند.
  • شناسایی ترکیبات: می‌ توان طیف به دست آمده را با طیف یک کتابخانه (Library) یا استاندارد مقایسه کرد و به شناسایی قطعی‌ تری رسید.

• نقاط ضعف

  • کمی حساسیت کمتر نسبت به یک دتکتور VWD تک طول موج (چون نویز در تمام طول موج‌ ها جمع می‌ شود)
  • گران‌ تر و پیچیده‌ تر از VWD است.

• کاربرد اصلی

توسعه متد (Method Development)، آنالیز ناخالصی‌ ها، شناسایی ترکیبات ناشناخته و هرجایی که خلوص پیک اهمیت حیاتی دارد (مانند داروسازی)

 

۳. دتکتور ضریب شکست (RID یا RI)

اصطلاح کلیدی: دتکتور فراگیر (Universal) با یک محدودیت بزرگ

• اصول کار

این یک دتکتور کلاسیک از نوع «خواص توده» است. اساس کار آن اندازه‌گیری تغییر در ضریب شکست (Refractive Index) فاز متحرک است. دتکتور RI معمولا دارای دو سلول است: یک سلول مرجع (Reference) که فقط با فاز متحرک خالص پر شده و یک سلول نمونه (Sample) که جریان خروجی ستون از آن عبور می‌ کند. زمانی که آنالیتی با ضریب شکست متفاوت از حلال وارد سلول نمونه می‌ شود، تعادل نوری به هم می‌ خورد و سیگنال ثبت می‌ شود.

• نقاط قوت

  • بطور واقعا فراگیر: به هر آنالیتی که ضریب شکست متفاوتی با فاز متحرک داشته باشد، پاسخ می‌ دهد. این دتکتور برای ترکیباتی که جذب UV ندارند (مانند قندها، الکل‌ ها، پلیمرها و ساکاریدها) ایده‌ آل است.

• نقاط ضعف

  • عدم سازگاری مطلق با گرادیان (Gradient Incompatible): این مورد بزرگترین نقطه ضعف این نوع است. در آنالیز گرادیان، ترکیب حلال به طور مداوم تغییر می‌ کند، که این خود باعث تغییر شدید ضریب شکست شده و یک دریفت (Drift) عظیم در خط پایه ایجاد می‌ کند که پیک‌ های آنالیت در آن گم می‌ شوند.
  • حساسیت پایین: نسبت به UV یا FLD حساسیت بسیار کمتری دارد.
  • حساسیت شدید به دما و فشار: برای دستیابی به خط پایه (Baseline) پایدار، نیاز به کنترل دمایی بسیار دقیق و زمان تثبیت طولانی دارد.

• کاربرد اصلی

آنالیز قندها (کربوهیدرات‌ ها)، الکل‌ ها و پلیمرها در شرایط ایزوکراتیک (Isocratic)

 

۴. دتکتور فلورسانس (FLD)

اصطلاح کلیدی: متخصص حساسیت و گزینش‌ پذیری

• اصول کار

این دتکتور فوق‌ العاده حساس و گزینشی است. اصل کار آن دو مرحله‌ ای است:

1. 1. برانگیختگی (Excitation): یک منبع نور با طول موج مشخص به سلول نمونه می‌ تابد.
   2. نشر (Emission): اگر آنالیت دارای خاصیت فلورسانس باشد، این نور را جذب کرده و سپس نوری با طول موج بلندتر (و انرژی کمتر) از خود ساطع می‌ کند.

دتکتور FLD در زاویه‌ ای (حدودا ۹۰ درجه) نسبت به منبع نور ورودی قرار می‌ گیرد و فقط نور نشر شده در طول موج دوم را اندازه‌ گیری می‌ کند.

 

• نقاط قوت

• • حساسیت خارق‌ العاده: می‌ تواند ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر حساس‌ تر از دتکتور UV-Vis باشد (رسیدن به سطوح ppt و ppq)
  • گزینش‌ پذیری بسیار بالا: از آنجایی که اکثر ترکیبات خاصیت فلورسانس ندارند، این دتکتور به طور طبیعی بسیاری از تداخل‌ گرهای ماتریکس را نادیده می‌ گیرد.

• نقاط ضعف

• • آنالیت باید به طور طبیعی فلورسانس باشد (مانند هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای – PAHs) یا توسط فرآیندی به نام «مشتق‌ سازی» (Derivatization) به یک ترکیب فلورسنت تبدیل شود.

• کاربرد اصلی

آنالیزهای محیطی (ردیابی PAHs)، صنایع غذایی (آنالیز مایکوتوکسین‌ ها مانند آفلاتوکسین)، آنالیز آمینواسیدها (پس از مشتق‌ سازی)

 

۵. دتکتور طیف‌ سنجی جرمی (LC-MS)

اصطلاح کلیدی: شناسایی‌ کننده قطعی و قدرتمندترین دتکتور

• اصول کار

این دتکتور، در واقع ادغام دو تکنیک قدرتمند است. HPLC جداسازی را انجام می‌ دهد و طیف‌ سنج جرمی (MS) به عنوان دتکتور عمل می‌ کند. چالش اصلی در LC-MS، رابط (Interface) است؛ بخشی که باید حجم عظیم حلال مایع را حذف کرده و آنالیت را یونیزه کند تا وارد محیط خلاء بالای MS شود (رابط‌ های رایج: ESI و APCI)

• نقاط قوت

  • حساسیت و گزینش‌ پذیری بی‌ رقیب
  • قدرت شناسایی قطعی: MS اطلاعات حیاتی وزن مولکولی و الگوی شکست (Fragment Pattern) را ارائه می‌ دهد که برای شناسایی قطعی ترکیبات ناشناخته ضروری است.

• نقاط ضعف

  • هزینه بسیار بالا، پیچیدگی فنی زیاد، و نیاز به نگهداری تخصصی

• کاربرد اصلی

تحقیقات دارویی، متابولومیکس، پروتئومیکس، پزشکی قانونی و آنالیزهای بسیار پیچیده که نیاز به شناسایی قطعی دارند.

 

‼️جدول نکات کلیدی دتکتورها

 

دتکتور	اصل کاری	نوع	سازگار با گرادیان؟	کاربرد کلیدی
UV-Vis (VWD)	جذب نور	گزینشی (نیاز به کروموفور)	بله!	دتکتور استاندارد، داروسازی
PDA / DAD	جذب نور (طیف کامل)	گزینشی (نیاز به کروموفور)	بله!	توسعه متد، بررسی خلوص پیک
RI (RID)	ضریب شکست	فراگیر (Universal)	خیر! (محدودیت اصلی)	قندها، الکل‌ ها، پلیمرها
Fluorescence (FLD)	نشر نور	بسیار گزینشی	بله!	آنالیزهای بسیار حساس (PAHs، سموم)
Mass Spec (MS)	نسبت جرم به بار	شناسایی‌ کننده	بله!	شناسایی قطعی، تحقیقات پیشرفته

 

نتیجه‌ گیری: انتخاب دتکتور بر اساس آنالیت و متد

انتخاب دتکتور HPLC یک تصمیم استراتژیک است که مستقیما بر اساس دو سوال کلیدی گرفته می‌ شود:

1. آنالیت شما چه خاصیتی دارد؟ آیا جذب UV دارد (UV/PDA)؟ آیا فلورسنت است (FLD)؟ آیا هیچ‌ کدام را ندارد (RI)؟
2. متد شما چگونه است؟ آیا نیاز به جداسازی با گرادیان دارید؟ اگر پاسخ مثبت است، دتکتور RI به طور کامل از انتخاب‌ های شما حذف می‌ شود.

درک عمیق این ابزارها، تفاوت بین یک کروماتوگرام گیج‌ کننده و یک نتیجه دقیق و قابل دفاع را رقم می‌ زند. درحالی که UV-Vis اسب کاری آزمایشگاه باقی می‌ ماند، دتکتورهای تخصصی‌ تر مانند FLD و MS، درهای جدیدی را برای آنالیزهای پیچیده تر و حساس‌ تر باز می‌ کنند.

 

جهت اطلاع از موجودی کالاها و قیمت ها با مشاورین فروش شرکت تجهیزات آزمایشگاهی مهام آزما ۰۲۱۸۸۵۰۹۳۸۴ – ۰۲۱۸۶۰۴۵۸۷۰ در ارتباط باشید.