DE2024762C3 - Anordnung zum Anschließen eines Massenspektrometer als Detektor an die Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschlie-Ben eines Massenspektrometers als Detektor an die Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographen.

Massenspektrometer werden üblicherweise bei einem Druck von 10~⁶ bis \0~⁴ Torr 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.

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 auf 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 besit-, zen den Nachteil, daß sie wiederum nur für Gase zu verwenden sind und daß der größte Anteil der Probensubstanz durch die Pumpe abgeführt und dabei durch Pumpenöl verunreinigt wird. Er geht damit für eine weitere Analyse verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beheben. Ferner soll eine Anschlußeinrichtung geschaffen werden, die eine möglichst geringe Totzeit besitzt, d. h. die von der Trennsäule und von fts den in der eluierten Flüssigkeit enthaltenen Komponenten vorgegebenen Retentionszeiten sollen nicht durch weitere apparativ bedingte Verzögerungszeiten

verfälscht werden.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Eintrittsöffnung des Massenspektrometers und einer öffnung in der Wand einer an die chromatographische Trennsäule angeschlossenen und von einer eluierten Flüssigkeit durchströmten Leitung eine Lochblende unter Abdichtung gegenüber der Umgebung angeordnet ist.

Bei der Anschlußeinrichtung gemäß der Erfindung wird also das Eluat der chromatographischen 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.

Zwischen Trennsäule und Lochblende kann auch eine Einrichtung zum teilweisen oder vollständigen Abscheiden der in der eluierten Flüssigkeit enthaltenen Trägerflüssigkeit eingeschaltet werden.

Der Durchmesser der an die Trennsäule angeschlossenen Leitung sollte vorzugsweise weniger als 0,8 mm betragen. Die erforderliche Stärke der Blende richtet sich narh der Art der verwendeten Flüssigkeit, nach derr 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 wesentlichen durch die Leitung der Vakuumpumpen des Massenspektrometers gegeben. Bei üblichen Vakuumpumpen sollte er weniger als 10 um betragen.

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.

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 Massenspektrometer 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.

Die Erfindung wird an Hand von drei Figuren erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt x-y durch die in Fig.l dargestellte Anordnung;

F i g. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform.

Nach F i g. 1 und 2 ist die an die (nicht dargestellte) Trennsäule des Flüssigkeitschromatographen angeschlossene Leitung ein gekrümmtes Kapillarrohr R, das in Pfeilrichtung von der eluierten Flüssigkeit F durchströmt wird. 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 Massenspektrometer M angeschlossenen Hochvakuumpumpe

ab. Die Lochblende B ist gleichfalls durch Schweißen oder Löten am Massenspektrometer M befestigt. Alle Schweiß- oder Lötnähte sind so ausgeführt, daß die Eintrittsöffnung £ gegenüber dsr äußere;, Umgebung abgedichtet ist. Ein kleiner Anteil /der Flüssigkeit F tritt durch das Loch L in der Lochblende B in die Eintrittsöffnung £des Massenspektrometer Kf. Der weitaus größere Teil wird jedoch abgeführt.

Nach F i g. 3 ist ein Massenspektrometer 1 an seiner Eirtrittsöffnung 2 mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen. In dieser Ausnehmung ist unter Zwischenlage einer Dichtung 3 eine Blendenhalterung 4 befestigt. Zur !Befestigung dient ein Gewinde 5. Die Blendenhalterung 4 ist ihre/seits 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. Die Blendenhaherurtg 4 und das Massenspektrometer 1 sind fest miteinander verschraubt, so daß die Eintrittsöffnung 2 gegenüber der Umgebung vollständig abgedichtet ist. Sie steht lediglich über das Loch 10 in der Lochblende 8 in Verbindung mit zwei Bohrungen 11 und 12, die im unteren Teil der Blendenhalterung 4 unter einem Schnittwinkel von 90° angebracht sind. Natürlich sind auch andere Schnittwinkel denkbar.

Die beiden Bohrungen 11 und 12 schneiden sich so, daß im Boden der an der Blendenhalterung 4 vorhandenen Ausnehmung eine öffnung 13 entsieht.

Die Bohrungen 11 und 12 bilden einen Teil einer an die (nicht dargestellte) Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographen angeschlossenen Leitung. Nach F i g. 3 gelangt eine von der Trennsäule herbeist-ömende Probensubstanz F in Pfeilrichtung zunächst in die Bohrung 11. Auf Grund des niedrigeren Druckes im Massenspektrometer 1 wird ein Teilstrom /durch die öffnung 13 und das Loch IO in der Lochblende 8 in die Eintrittsöffnung 2 hineingesogen. Der Teilstrom /steht damit zur massenspekirometischen Analyse zur Verfügung. Der restliche Probenstrom verläßt die Blendenhalterung 4 durch die Bohrung 12. Er kann zusätzlich in einem weiteren Detektor analysiert werden.

Der Teilstrom /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 F i g. 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 Spektrometer 1.

Ein Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß der Ausgang der chromatographischen Trennsäule und die Eintriusöffnung des Massenspektrometers direkt, d. h. auf kürzestem Wege, miteinander verbunden sind, und d'B 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Anschließen eines Massenipektrometers als Detektor an die Trennsäule eines Flüssigkeitschromatographen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eintrittsöffnung (E) des Massenspektrometers (M) und einer Öffnung in der Wand einer an die chromatographijche Trennsäule angeschlossenen und von einer eluierten Flüssigkeit (F) durchströmten Leitung (R) eine Lochblende (B) unter Abdichtung gegenüber der Umgebung angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der leitung (R) weniger als 0,8 mm, die Stärke der Lochblende (B) weniger als 1 mm und der Durchmesser des Loches (Z.) ki der Lochblende (B) weniger als 10 μπι betragen.

3. Anordnung nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (R) an der Stelle ihrer Öffnung gekrümmt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenspektrometer (Xf) an seiner Eintrittsöffnung (E) beheizt ist.