Om du är en jonkromatografi (IC)-användare kan du övningen: när du spårar spårnivåer av anjoner eller katjoner i prover, kan låg känslighet förvandla ett rutintest till ett frustrerande spel med "var är toppen?" Jag har varit i spelet som en IC-leverantör i flera år och pratat med labbtekniker och FoU-folk som hanterar just denna huvudvärk varje dag. Oavsett om du testar vatten för spårföroreningar, läkemedel för motjoner eller fordonsmaterial (vänta, ja, vi arbetar också med folk som testar ledningar eller lim – mer om det senare), behöver inte höja din IC-känslighet betyda att du behöver ta ett helt nytt instrument. Låt oss bryta ner de verkliga, handlingsbara korrigeringarna som faktiskt flyttar nålen – ingen alltför komplicerad jargong, bara saker som jag har sett arbeta i laboratorier som kommer till oss för att få hjälp med derasJonkromatografiinställningar.
Först och främst, låt oss börja med grunderna som de flesta hoppar över: din provförberedelse. Jag kan inte berätta hur många gånger en tekniker lämnar över ett prov som är rörigt – smutsigt, har partiklar eller är alldeles för utspätt – och undrar varför deras toppar är små eller obefintliga. Om ditt prov inte är rätt förberedt, kommer inte ens den snyggaste IC att plocka upp de små sakerna. Låt oss hålla det här enkelt: filtrera dina prover med ett 0,22 μm eller 0,45 μm sprutfilter varje gång, även om det ser rent ut. Partiklar täpper till kolumner och smutsavläsningar av detektorer, så att ta bort dem direkt vid källan håller ditt system glad och känsligare. Undvik också att överspäda prover i onödan. Om du spårar något på ppb-nivåer, kan spädning 1:100 göra det omöjligt att upptäcka – använd precis tillräckligt med utspädningsmedel för att få in det i din IC:s linjära intervall utan att gå överbord.
Därefter är ditt kolumnval enormt. Jag ser att många användare håller sig till vilken kolumn som helst som följde med deras instrument, som om det är det enda alternativet. Men om du har att göra med spåranalyter, är en kolonn med mindre partikelstorlek (sub-2μm) eller en specialiserad stationär fas för arbete på spårnivå en spelomvandlare. Vänta och sov inte på kolonnkonditionering! En helt ny kolonn kan ha kvarvarande tillverkningsföroreningar som svämmar över dina spårtoppar, så att konditionera den ordentligt (sköljning med eluenten som du faktiskt kommer att använda för några kolonnvolymer med låg flödeshastighet) rensar upp det. Vi har fått kunder att gå från att knappt se en 10 ppb nitrattopp till att det är en tydlig, skarp topp bara genom att byta till en anjonkolonn av spårkvalitet och konditionera den rätt.
Nu ska vi prata om eluenten. Detta är ett annat område där små justeringar gör stor skillnad. Att använda en eluent som är för koncentrerad ökar bakgrundens konduktivitet, vilket innebär att ditt signal-brusförhållande (SNR) – nyckelmåttet för känslighet – blir sämre. De flesta moderna IC-system fungerar bäst med eluenter med lägre koncentration för spåranalys, så att ringa tillbaka kan skärpa dina toppar ett ton. Se också till att din eluent är av hög renhet, inte de billiga sakerna från den stora lådan kemikalieleverantör. Föroreningar i eluenten lägger till bakgrundsljud, vilket gör det svårare att plocka ut dina små analyttoppar. Vi har till och med några kunder som använder ett vattenreningssystem med hög renhet bara för sin IC-eluent för att minska ljudet.
Detektorinställningar är en annan underskattad plats att justera. Om din detektors förstärkning är inställd för lågt, sänker du i princip volymen på din analytsignal. Att dra på förstärkningen lite (men inte så mycket att du får detektormättnad) kan få de där små topparna att poppa. Kontrollera även bandbreddsinställningen – smalare bandbredder hjälper till att minska baslinjebruset, vilket direkt ökar SNR. Lämna inte bara dessa inställningar på standardinställningarna som instrumentet levererades med; lek med dem lite, kör en standard och se vad som ger dig den renaste, skarpaste toppen för din målanalyt.
Vänta, och låt oss inte glömma systemunderhållet. En läckande pump, en smutsig konduktivitetscell eller igensatta slangar kommer att döda din känslighet snabbt. Jag har sett labb skjuta upp rutinunderhåll i månader och sedan undra varför deras toppar är så små. Byt dina pumptätningar enligt schemat, spola systemet regelbundet (särskilt om du inte har använt det på några dagar) och rengör konduktivitetscellen var 6:e månad eller så. Även små läckor kan släppa in luftbubblor, vilket orsakar baslinjespikar och förstör toppformen - som båda gör känsligheten värre. Till exempel, en kund som testar bilkablar (de använderAntändlighetstestare för kablage för fordonför överensstämmelse, men också köra IC för att testa för halogener i isoleringen) kom till oss och sa att deras IC-toppar var inkonsekventa. Det visade sig att deras pumptätning läckte precis tillräckligt för att släppa in små luftbubblor – fixa det och deras känslighet ökade med 30 % över natten.
Låt oss nu gå in på några mer avancerade trick som fungerar om du redan har klarat grunderna. En är att använda spåranrikningskolonner. Dessa är små förkolumner som fångar dina analyter från stora provvolymer, så att du kan ladda mer prov utan att överbelasta analyskolonnen. Om du till exempel testar vatten för perklorat på ppb-nivå, laddar du en liter prov genom en anrikningskolonn innan du eluerar det i din analytiska IC gör den lilla toppen mycket större än om du bara injicerade en liten volym direkt. Det är som att sätta ett förstoringsglas på din analyt innan den ens träffar huvudkolumnen.
Ett annat avancerat tips är att optimera ditt flöde. De flesta användare använder standardflödeshastigheten som följde med deras kolumn, men att justera den kan hjälpa. Lägre flödeshastigheter betyder mer tid som analyterna spenderar på att interagera med den stationära fasen, vilket leder till skarpare toppar och bättre separation – båda bra för känsligheten. Gå bara inte för lågt, eftersom det kommer att göra körtiderna mycket längre och kan öka toppbreddningen från diffusion. Testa 0,5 mL/min, 0,4 mL/min, till och med 0,3 mL/min (om ditt instrument klarar det) för din kolumn och se vad som ger dig det bästa SNR.
Hej, låt oss gå tillbaka till en del av vår verksamhet som är kopplad till det här – vi arbetar med många industrier som använder både IC- och materialtester, som de som gör brännbarhetstester. Vi har haft en kund som testar tejp (de använderSjälvhäftande tejp Vertikal brännbarhetstestareför industristandarder, och de använder också IC för att testa för kvarvarande monomerer i tejplimmet) som kämpade för att få bra känslighet på spårvinylacetat. Vi föreslog att de skulle byta till en kolonn med mindre partiklar, justera sin eluentkoncentration och använda ett anrikningssteg för stora provvolymer. De gick från att knappt upptäcka 50 ppb till att få en ren topp på 10 ppb, vilket är precis vad deras FoU-team behövde för att utveckla ett nytt lim med låg migration. Det är häftigt att se hur IC går ihop med dessa materialtestverktyg – samma sak somLokmaterialförbränningsprovareanvändare, som kör IC för att testa för förbränningsbiprodukter i materialen de testar.
Vänta, en sak till: baslinjekorrigering. Många människor lämnar detta på automatiskt, men att manuellt justera dina baslinjekorrigeringsinställningar för att matcha dina eluent och köra tomma injektioner regelbundet hjälper dig att subtrahera bakgrundsljudet. Om du kör ett blankprov var tionde prov, kan du se till att alla signaler du ser faktiskt är din analyt, inte överblivna saker från tidigare körningar eller elueringsföroreningar. Det lilla steget gör stor skillnad när du tittar på toppar som är nästan lika stora som baslinjeljudet.
Låt oss nu prata om vad vi INTE ska göra. Överkonditionera inte din kolonn (vänta, nej, vi sa konditionera den, men överkonditionering kan slita ut den stationära fasen snabbare). Använd inte utgångna kemikalier för din eluent – de bryts ner med tiden och lägger till brus. Och ignorera inte andra delar av systemet, som injektionsventilen. En smutsig insprutningsventil kan ge inkonsekventa insprutningsvolymer, vilket innebär att dina topphöjder kommer att variera från gång till gång, vilket gör det svårt att få tillförlitlig känslighet.
I slutet av dagen handlar förbättring av IC-känslighet om små, avsiktliga justeringar i varje steg i processen – från provförberedelser hela vägen till dataanalys. Det handlar inte om att köpa ett helt nytt instrument för 50 000 USD (men om du behöver en uppgradering kan vi hjälpa till med detJonkromatografigear) handlar det om att optimera det du redan har.
Om du kämpar med din IC-känslighet, eller om du behöver para ihop den med materialtestverktyg (som smältmaterialen vi arbetar med, se vårSmältande material droppande testmaskinför brännbarhetstestning av termoplaster, till exempel), kontakta oss för en pratstund. Vi kan vägleda dig genom att justera dina provförberedelser, kolumnval, detektorinställningar, vad du än behöver för att få dessa spårtoppar skarpa och tillförlitliga. Inget försäljningsargument, bara ärliga råd från folk som arbetar med IC varje dag.
Referenser
- Small, H. (2004). Jonkromatografi: grunder och tillämpningar. John Wiley & Sons.
- Weiss, J. (2011). Jonkromatografi, 5:e upplagan. Weinheim: Wiley-VCH.
- "Optimera jonkromatografikänslighet för spåranalys." Application Note, Thermo Fisher Scientific, 2020.
- Jones, WJ "Nyckelunderhållspraxis för pålitlig jonkromatografiprestanda." Journal of Chromatography A, vol. 1218, nr. 32, 2011, s. 5321–5327.
- "Spåranrikningstekniker för jonkromatografi." Analytical Chemistry, vol. 85, nr. 12, 2013, s. 5860–5867.