DE2024762A1 - Arrangement for connecting a mass spectrometer as a detector to the separation column of a liquid chromatograph - Google Patents

Description

Anordnung zum Anschließen eines Massenspektrometers als Detektor an die Trennsäule eines Fiüssigkeitschromatographen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschließen eines Massenspeltrometers als Detektor an die Trennsaule eines Flüssigkeitschromatographen.Arrangement for connecting a mass spectrometer as a detector the separation column of a liquid chromatograph The invention relates to an arrangement For connecting a mass spectrometer as a detector to the separation column of a liquid chromatograph.

Nassenspektrometer werden üblicherweise bei einem Druck von 10-6 bis 10-4 Dorr betrieben. Der Druck am Ausgang einer Trennsäule kann dagegen einige Atmosphären betragen. Derartige Anschlußeinrichtungen müssen gewährleisten, daß diese Druckdifferenz im kontinuierlichen Betrieb erhalten bleibt. Weiterhin darf einem Massenspektrometer nur eine begrenzte Menge von Probensubstanz, also im allgemeinen eine weit geringere Menge an eluierter Flüssigkeit, als im zeitlichen Mittel von einer chromatographischen Trennsäule geliefert wird, angeboten werden.Wet spectrometers are usually operated at a pressure of 10-6 to 10-4 Dorr operated. The pressure at the outlet of a separation column, on the other hand, can be several atmospheres be. Such connection devices must ensure that this pressure difference is maintained in continuous operation. Furthermore, a mass spectrometer is allowed only a limited amount of sample substance, so generally a much smaller amount Amount of eluted liquid than the time average from a chromatographic Separating column is supplied, are offered.

Bisher bekannte Anordnungen zum Anschließen eines Massenspektrometers an einen Chromatographen besitzen im allgemeinen eine oder mehrere poröse Wände, Ihre Funktion beruht auf der unterschiedlichen Diffusion von Gasen verschiedener Masse durch diese Wände. Für Flüssigkeiten sind sie demnach unbrauchbar. - Andere bekannte Anordnungen verwenden einen Verdünnungsraum, der mittels einer Pumpe a.uf einem Druck gehalten wird, der ein bis zwei Zehnerpotenzen über demjenigen des Massenspektrometers gehalten wird. Das Massenspektrometer ist dabei über eine Zuleitung mit einer Lochblende mit dem Verdünnungsraum verbunden. Diese Anordnungen besitzen den Nachteil, daß sie wiederum nur für Gase zu verwenden sind, und daß der größte Anteil der Proben substanz durch die Pumpe abgeführt und dabei durch Pumpenöl verunreinigt wird. Er geht damit für eine weitere Analyse verloren.Previously known arrangements for connecting a mass spectrometer on a chromatograph generally have one or more porous walls, Their function is based on the different diffusion of gases from different Mass through these walls. They are therefore useless for liquids. - Other known arrangements use a dilution space, which by means of a pump a.uf a pressure is maintained one to two powers of ten above that of the mass spectrometer is held. The mass spectrometer is via a feed line with a pinhole connected to the dilution room. These arrangements have the disadvantage that they can only be used for gases, and that the greatest Part of the sample substance discharged by the pump and contaminated by pump oil will. It is thus lost for further analysis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nangel zu beheben. Ferner soll eine Anschlnßeinrichtung geschaffen werden, die eine möglichst geringe Totzeit besitzt, d. h. die von der Treunsäule und von den in der eluierten Flüssigkeit enthaltenen Komponenten vorgegebenen Retentionszeiten sollen nicht durch weitere apparativ bedingte Verzögerungszeiten verfälscht werden.The invention is based on the object of eliminating this nuisance. Furthermore, a connection device is to be created which has the lowest possible Has dead time, d. H. those from the Treun column and from those in the eluted liquid The retention times contained in the components should not be replaced by other Apparatus-related delay times are falsified.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Eintrittsöffnung des Maasenspektrometers und einer Öffnung in der Wand einer an die chromatographische TrennsOule angeschlossenen und von einer eluierte Flüssigkeit durchströmten Leitung eine Lochblende unter Abdichtung gegenüber der Umgebung angeordnet ist.These objects are achieved according to the invention in that between the inlet opening of the maas spectrometer and an opening in the wall of a connected to the chromatographic separation column and eluted by a liquid flowed through line arranged a perforated diaphragm with a seal against the environment is.

Bei der Anschlußeinrichtung gemäß der Erfindung wird also das Eluat der ohromatographischen Trennsäule an einer Lochblende vorbeigeführt. Kontinuierlich gelangt ein geringer, vom Durchmesser des Loches in der Lochblende und von der Druckdifferenz abhängiger Teil des Eluates durch die Lochblende in das Innere des Massenspektrometers, wo er analysiert wird. Chromatographische Peaks lassen sich durch Veränderung des Massenspektrums der mobilen Phase erkennen und auswerten.In the connection device according to the invention, the eluate is the ohromatographic separation column passed a perforated diaphragm. Continually a small one, depending on the diameter of the hole in the aperture plate and the pressure difference dependent part of the eluate through the perforated diaphragm into the interior of the mass spectrometer, where it is analyzed. Chromatographic peaks can be identified by changing the Recognize and evaluate the mass spectrum of the mobile phase.

Zwischen Trennsäule und Lochblende kann auch eine Einrichtung zum teilweisen oder vollständigen Abscheiden der in der eluierten Flüssigkeit enthaltenen Trägerflüssigkeit eingeschaltet werden.A device for partial or complete separation of the contained in the eluted liquid Carrier liquid are switched on.

Der Durchmesser der an die Trennsäule angeschloBsenen Leitung sollte vorzugsweise weniger als 0,8 mm betragen.The diameter of the line connected to the separation column should preferably less than 0.8 mm.

Die erforderliche Stärke der Blende richtet sich nach der Art der verwendeten Flüssigkeit, nach dem Druckunterschied und nach der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit beim Durchgang durch das Loch in der Lochblende. Die Stärke der Lochblende sollte so klein wie möglich, jedoch weniger als 1 mm gewählt werden. Der maximal zulässige Lochdurchmesser ist im weeentlichen durch die Leistung der Takuumpumpen des Nassenspektrometers gegeben. Bei üblichen Vakuumpumpen sollte er weniger als 10 u betragen.The required thickness of the aperture depends on the type of liquid used, according to the pressure difference and according to the desired flow rate when passing through the hole in the pinhole. The thickness of the pinhole should as small as possible, but less than 1 mm. The maximum allowable The diameter of the hole is determined by the power of the wet spectrometer's turbo pumps given. With conventional vacuum pumps, it should be less than 10 u.

Um eine Vermischung der in zeitlicher Aufeinanderfolge an der Lochblende eintreffenden Komponenten der Probensubstanz zu vermeiden, zeichnet sich eine Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß die Leitung an der Stelle ihrer Öffnung gekrümmt ist. Durch diese Maßnahme kann eine nachteilige Ausbildung der Strömung in der Leitung weitgehend vermieden werden.To a mixture of the chronological sequence on the pinhole Avoiding incoming components of the sample substance is a further development of the invention in that the line is curved at the point of its opening is. This measure can result in a disadvantageous development of the flow in the line largely avoided.

Eine Flüssigkeit wird beim Durchtritt durch das Loch in der Lochblende unter Abkühlung verdampfen. Um eine-Kondensation im Massenspektrometer zu verhindern, ist es zweckmäßig, daß das Nassenspektrometer an seiner Eintrittsöffnung beheizt ist. Dazu kann eine elektrische Heizung, also eine stromdurchflossene Spule, direkt an der Eintrittsöffnung oder in einem Heizkörper zwischen Lochblende und Massenspektrometer angeordnet sein.A liquid is created as it passes through the hole in the perforated diaphragm evaporate while cooling. To prevent condensation in the mass spectrometer, it is advisable that the wet spectrometer is heated at its inlet opening is. An electrical heater, i.e. a coil through which current flows, can be used for this purpose at the inlet opening or in a heating element between the pinhole and the mass spectrometer be arranged.

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren erläutert.The invention is explained with the aid of three figures.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung; Figur 2 zeigt einen längs schnitt x-y durch die in Pigur 1 dargestellte Anordnung; Pigur 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung.FIG. 1 shows a schematic representation of the invention; Figure 2 shows a longitudinal section x-y through the arrangement shown in Pigur 1; Pigur 3 shows a further embodiment of the invention in a sectional illustration.

Nach Pigur 1 und 2 ist die an die (nicht dargeXtellte} Trennsäule des Flüssigkeitschromatographen angeschlossene Leitung ein gekrümmtes Kapillarrohr R, das in Pfeilrichtung von der eluierten Flüssigkeit F durchströmt wird.After Pigur 1 and 2 is the separation column (not shown) connected to the liquid chromatograph Line a curved Capillary tube R through which the eluted liquid F flows in the direction of the arrow will.

Ein Teil der Wand des Kapillarrohrs R ist durch eine angeschweißte oder angelötete Lochblende B ersetzt Der Durchmesser des Loches L in der Lochblende B hängt von der Leistung einer an das Maßsenspektrometer M angeschlossenen Hoohvakuumpumpe ab. Die Lochblende B ist gleichfalls durch Schweißen oder Löten ein Massenspektrometer M befestigt.Part of the wall of the capillary tube R is welded by a or soldered pinhole B replaces the diameter of the hole L in the pinhole B depends on the performance of a high vacuum pump connected to the mass spectrometer M. away. The perforated diaphragm B is also a mass spectrometer by welding or soldering M attached.

Alle Schweiß- oder Lötnähte sind so ausgeführt, daß die Eintrittsöffnung E gegenüber der äußeren Umgebung abgedichtet.All welding or soldering seams are made so that the inlet opening E sealed off from the external environment.

ist. Ein kleiner Anteil £ der Flüssigkeit F tritt durch das Loch L in der Lochblende B in. die Eintrittsöffnung E des Nassenspektrometers M. Der weitaus größere Teil wird Jedoch abgeführt.is. A small portion £ of the liquid F passes through the hole L. in the pinhole B in. the inlet opening E of the wet spectrometer M. The far However, the greater part is discharged.

Nach Figur 3 ist ein Massenspektrometer 1 an seiner Eintrittsöffnung 2 mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen. In dieser Ausnehmung ist unter Zwischenlage einer Dichtung 3 eine Blendenhaltçrung 4 befestigt. Zur Befestigung dient ein Gewinde 5. Die Blendenhalterung 4 ist ihrerseits an ihrem oberen Ende mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen, in die ein Hohlzylinder 6, dessen Innendurchmesser gleich ist dem Durchmesser der Eintrittsöffnung 2 des Massenspektrometers 1, eine Dichtung 7, eine Lochblende 8 und eine weitere. Dichtung 9 eingelegt sind.According to FIG. 3, a mass spectrometer 1 is at its inlet opening 2 provided with a cylindrical recess. In this recess there is an intermediate layer A diaphragm holder 4 is attached to a seal 3. A thread is used for fastening 5. The screen holder 4 is in turn at its upper end with a cylindrical Provided recess into which a hollow cylinder 6, the inner diameter of which is the same the diameter of the inlet opening 2 of the mass spectrometer 1, a seal 7, a pinhole 8 and another. Seal 9 are inserted.

Die Blendenhalterung 4 und das Nassenspektrometer 1 sind fest miteinander verschraubt, so. daß die Eintrittsöffnung 2 gegenüber der Umgebung vollständig abgedichtet ist. Sie steht lediglich über das Doch 10 in der Lochblende 8 in Verbindung mit zwei Bohrung 11 und 12, die im unteren Teil der Blendenhalterung 4 unter einem Schnittwinkel von 900 angebracht sindv Natürlich sind auch andere Sohnittwinkel denkbar.The diaphragm holder 4 and the wet spectrometer 1 are fixed to one another screwed so. that the inlet opening 2 is completely sealed off from the environment is. It is only in connection with the butt 10 in the perforated diaphragm 8 two bores 11 and 12 in the lower part of the diaphragm holder 4 at an angle of intersection of 900 are attachedv Of course, other angles are also conceivable.

Die beiden Bohrungen ii und 12 schneiden sich so, daß im Boden der an der Blendenhalterung 4 vorhandenen Ausnehmung eine Öffnung 13 entsteht, Die Bohrungen 1t und 12 bilden einen Teil einer an die (nicht dargestellte) Trennsäule eines Flssigkeitschromatogra.phen angeschlossenen Leitung. Nach Figur 3 gelangt eine von der Trennsäule herbeiströmende Proben substanz F in Pfeilrichtung zunächst in die Bohrung 11. Aufgrund des niedrigeren Druckes im Massenspektrometer 1 wird ein Teilstrom f durch die Öffnung 13 und das Loch 10 in der Lochblende 8 in die Eintrittsöffnung 2 hineingesogen. Der teilstrom f steht damit zur massenspektrometrischen Analyse zur Verfügung. Der restliche Probenstrom verläßt die Blendenhalterung 4 durch die Bohrung 12. Er kann zusätzlich in einem weiteren Detektor analysiert werden.The two holes ii and 12 intersect so that in the bottom of the on the panel holder 4 existing recess an opening 13 arises, the holes 1t and 12 form part of a (not shown) Separation column of a liquid chromatogra.phen connected line. According to figure 3, a sample substance F flowing from the separation column arrives in the direction of the arrow first in the bore 11. Due to the lower pressure in the mass spectrometer 1 is a partial flow f through the opening 13 and the hole 10 in the perforated diaphragm 8 sucked into the inlet opening 2. The partial flow f is thus related to the mass spectrometric Analysis available. The rest of the sample flow leaves the diaphragm holder 4 through the bore 12. It can also be analyzed in a further detector.

Der Teilstrom f wird beim Durchtritt durch das Loch 10 in der Lochblende 8 wegen der dadurch bedingten Expansion unter Abkühlung verdampft. Diese Abkühlung kann dadurch kompensiert werden, daß die Eintrittsöffnung 2 oder der Hohlzylinder 6 beheizt werden. Dazu ist in Figur 3 eine elektrische Heizung 14 in Form einer stromdurchflossenen Spule an der Eintrittsöffnung 2 vorgesehen. Die Heizung 14 verhindert gleichzeitig eine Kondensation im Hohlzylinder 6 oder in der Eintrittsöffnung 2 des Spektrometers 1.The partial flow f is when passing through the hole 10 in the perforated diaphragm 8 evaporated due to the expansion caused by cooling. This cooling off can be compensated for by the inlet opening 2 or the hollow cylinder 6 can be heated. For this purpose, an electrical heater 14 in the form of a current-carrying coil is provided at the inlet opening 2. The heater 14 prevents at the same time a condensation in the hollow cylinder 6 or in the inlet opening 2 of the spectrometer 1.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß der Ausgang der chromatographischen Trennsäule und die Eintrittsöffnung des Massenspektrometers direkt, d. h. auf kürzestem Wege, miteinander verbunden sind, und daß daher keine Durchmischung der eluierten Komponenten der Probenflüssigkeit auftreten kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß außer einem Massenspektrometer auch ein weiterer Detektor an die Trennsäule angeschlossen werden kann.An advantage of the invention can be seen in particular that the Exit of the chromatographic separation column and the inlet opening of the mass spectrometer direct, d. H. are connected to each other by the shortest route, and therefore none Mixing of the eluted components of the sample liquid can occur. A Another advantage of the invention is that in addition to a mass spectrometer a further detector can also be connected to the separation column.

4 Pa.teatansprüche 5 3 Figuren4 Pa.teat claims 5 3 figures

Claims (4)

Patentansprüche inordnung zum Anschließen eines Massenspektrometers als Detektor an die Trennsäule eines Flüssigkeitsohronatographen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eintrittsöffnung (E) des Massenspektrometers (M) und einer Öffnung in der Wand einer an die chromatographische Trennsäule angeschlossenen und von einer eluierten Flüssigkeit (F) durchströmten Leitung (R) eine Lochblende (B) unter Abdichtung gegenüber der Umgebung angeordnet ist. Claims arrangement for connecting a mass spectrometer as a detector on the separation column of a liquid ohronatograph, characterized in that that between the inlet opening (E) of the mass spectrometer (M) and an opening in the wall of a column connected to the chromatographic separation column and of a eluted liquid (F), line (R) flowed through a perforated diaphragm (B) with a seal is arranged opposite the environment. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d-aß der Durchmesser der Leitung (R) weniger als 0,8 mm, die Stärke der Lochblende (B) weniger als 1 mm und der Durchmesser des Loches (L) in der Lochblende (B) weniger als 10 lu betragen. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that d-aß the diameter of the line (R) less than 0.8 mm, the thickness of the aperture plate (B) less than 1 mm and the diameter of the hole (L) in the aperture plate (B) is less than 10 lu. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (R) an der Stelle ihrer Öffnung gekr*mmt ist. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the line (R) is curved at the point of its opening. 4. Anordnung: nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenspektrometer (M) an seiner Eintrittsöffnung (E) beheizt ist. 4. Arrangement: according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the mass spectrometer (M) at its inlet opening (E) is heated. LeerseiteBlank page