現(xiàn)在大部分色譜工作者每天都在使用自動進樣器(AutoSampler)。自動進樣器可以減少體力勞動,增加樣品處理量,提高日常工作精度。本文介紹了三種常見的進樣器設(shè)計,包括它們的工作原理以及各自的優(yōu)缺點。
進樣閥(Injection Valves)
多數(shù)自動進樣器用六通進樣閥作為進樣閥,它包括圓形密封墊(轉(zhuǎn)子)和固定底座(定子)兩部分。定子連接到管路、樣品環(huán)、進樣孔以及其他外圍部件,一般是用不銹鋼或者陶瓷等耐磨材料制造。轉(zhuǎn)子和定子緊密結(jié)合,操作時可以轉(zhuǎn)動,一般用較定子柔軟的材料制成,如碳氟聚合物。自動進樣器的轉(zhuǎn)子是通過電動馬達帶動的(有一些較老的型號使用壓縮空氣帶動),而手動進樣器則是在轉(zhuǎn)子上連了一個手柄。轉(zhuǎn)子包括一些細小的刻槽用于連接到不同的定子位置。在圖中可以看到,定子和相關(guān)的連接在表示閥體的圓圈以外,而轉(zhuǎn)子的U形的連接通道被畫在圓圈以內(nèi)。圖1是一個典型的進樣閥結(jié)構(gòu)示意,a表示轉(zhuǎn)子處于load或fill位置,這時樣品正在充入樣品環(huán),同時泵直接將流動相送入色譜柱;b表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至inject位置,連接泵的通路和樣品環(huán)連接,流動相將其中的樣品沖入色譜柱。
圖1 六通閥示意圖 a:load b:inject 箭頭表示流向
*裝液法和部分裝液法進樣(Filled- and Partial-Loop Injection)
一般的六通進樣閥都可以用*裝液或部分裝液的方式進樣。使用*裝液法時進樣體積取決于樣品環(huán)的體積,圖2a是這種方法的示意。例如,閥上裝了20ul的樣品環(huán),樣品被注入環(huán)中直到多余的樣品從廢液口排出,當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到inject位置時樣品環(huán)中的樣品就進入柱子。由于流體動力學(xué)的原因,分析者至少需要注入兩倍于樣品環(huán)體積的樣品才能得到均勻的填充。如果要改變進樣體積,就需要換上另一個不同體積的樣品環(huán)。
圖2 *裝液法和部分裝液法示意圖
另一種技術(shù)稱之為部分裝液法,示意圖見圖2b,即將一定量的樣品注入樣品環(huán)中。例如,100ul樣品環(huán)中可以只進20ul樣品,然后,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,樣品被流動相沖入柱中。對于大多數(shù)進樣器能控制進樣量少于樣品環(huán)體積的一半。相對于*裝液法來說,這種技術(shù)的靈活性更高,因為分析者不需要更換樣品環(huán)就可以進不同體積的樣品。但這種技術(shù)需要進樣器的取樣體積有良好的精度和準度。
你是否注意到樣品是被“反沖”(backflush)進入柱子的?實際上樣品從一個方向進入樣品環(huán),然后從相反的方向沖出樣品環(huán)。反沖對于*裝液法的結(jié)果沒有影響,但對部分裝液法就非常重要了??紤]到有的自動進樣器可能裝了很大體積的樣品環(huán)(比如1ml),如果分析者在1ml樣品環(huán)中加入10ul樣品,反沖進入柱,則樣品就會以“液塞”的形式和樣品環(huán)中其他物質(zhì)(流動相)一起直接進入柱,這樣就能得到良好的色譜結(jié)果;如果情況相反的話(圖2b中泵和色譜柱互換位置),10ul的樣品塞不得不流過1ml的管路,這會造成樣品帶展寬,已經(jīng)展寬的樣品在分離過程中會進一步展寬,譜圖中所有峰均會比預(yù)期的寬,等度分離時情況會更糟。因此反沖技術(shù)是很重要的進樣技術(shù)。
手動進樣器的工作方式就像圖1和2中描述的,樣品用進樣針注入,轉(zhuǎn)子用手轉(zhuǎn)(或按下Inject鍵)。多數(shù)自動進樣器設(shè)計是基于下列三種原理之一,樣品被吸/推入樣品環(huán)中或者進樣針就是樣品環(huán)的一部分。
吸入式自動進樣器(Pull-to-Fill Autosamplers)
這種自動進樣器中樣品是被注射器產(chǎn)生的吸力吸入樣品環(huán),早期這種設(shè)計因其簡單可靠而非常流行,后來隨著另兩種設(shè)計的出現(xiàn)而走向沒落。圖3a是其示意,此例中注射器連在廢液排出口,采樣針和相應(yīng)的管路連在進樣口,針插入樣品瓶中,接著注射器回吸直到樣品*充滿樣品環(huán),轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)將樣品進樣。這種設(shè)計非常簡單,只有針沿一個軸運動(上/下),通過旋轉(zhuǎn)樣品盤將所需樣品瓶置于針下。有一種簡化設(shè)計更加簡單--將一個密封的瓶蓋壓入瓶里以使樣品進入樣品環(huán),取消了另一端的注射器。
圖3 吸入式和推入式設(shè)計的示意圖,箭頭表示流向
如果簡單是吸入式自動進樣器的優(yōu)點,那么浪費樣品就是其缺點。像圖3a所示,樣品在進入樣品環(huán)之前,首先必須充滿采樣針和相連的管路,就造成10-100ul的樣品被浪費,這種情況的影響取決于總的樣品量。
由于簡單的設(shè)計,多數(shù)此類自動進樣器都使用可旋轉(zhuǎn)的樣品盤按固定序列進樣,同時需要在樣品瓶之間放置一個清洗瓶或加裝分離的清洗裝置。
推入式自動進樣器(Push-to-Fill Autosamplers)
推入式設(shè)計的自動進樣器更為常見,這種技術(shù)和手動進樣極為相似。注射器移至樣品瓶,吸入預(yù)定量的樣品,再移至進樣口,將樣品注入樣品環(huán),過程如圖3b所示。這種設(shè)計需要的樣品量遠小于吸入式設(shè)計。