在過去的十年中，二極管矩陣檢測器(PDA)已成為HPLC系統中zui常用的UV/VIS檢測器之一。這種趨勢的主要原因在于，采用PDA進行檢測在獲得定量數據的同時，還可獲取定性數據，如吸收光譜。對于特定分析，在確定*檢測波長時，采集的光譜數據是非常有用處的。光譜也常用于化合物的鑒定。分析專家經常使用光譜信息來確定是否存在由于被檢測物質降解或轉化所生成的雜質。因此，PDA在分析研究、方法開發和藥物代謝實驗中，得到了廣泛的發展。
靈敏度對于任何檢測器而言，都是zui重要的指標。過去的PDA，盡管可提供重要的定性信息，但其靈敏度要遜于目前的可變波長紫外/可見檢測器。在1997年TSP公司開發出新產品UV6000LP(PDA)之前的十年中，PDA在靈敏度提高方面進展甚微。與目前的可變波長紫外檢測器相比，由于UV6000LP采用了全新的技術產品--50mm光導管流通池，從而*地提高了PDA的靈敏度。
本文中，我們將舉例說明，用UV6000LP測定抗生素Cephalexin(*)，其檢測極限降低了四倍，而在以往這只能依靠高靈敏度的可變波長檢測器來實現。
靈敏度對化合物鑒定的重要性：
高靈敏度檢測器，可帶來諸多便利。首先檢測極限的降低，使分析人員可檢測含量更低的化合物。此外，在低檢出量時，高靈敏度增加了數據的可信度，從而提高了定性分析的準確性。對于PDA檢測器而言，的靈敏度有著更為重要的意義。由于PDA可提供光譜信息，因此由高靈敏度而產生的高質量光譜圖，使得未知物鑒定更為容易。
降低基線噪音的挑戰：
描述一個給定檢測器相對靈敏度zui重要的指標是它的信噪比。提高檢測器靈敏度有兩種可行的方法：增加所給出樣品的信號，或降低短程基線噪音。
檢測器的基線噪音主要有四個影響因素：
1. 當光強很大時，可變波長使用的硅 光電二極管和二極管矩陣檢測器性能*。當光強減弱時，短程噪音隨之增加。因此在設計檢測器時，應盡可能地增加光通過量。
2. 模擬電路和光電構件均造成短程噪音，而且這些構件都是定制的，因此在制作時要綜合考慮成本和性能兩個方面。
3. 檢測器靈敏的模擬電路，受微處理器，變壓器和電源的電磁干擾(EMI)。受檢測器體積的限定，很難將模擬電路與發射EMI的原件隔開。
4. 在信號處理中，模擬和數字過濾也會影響基線噪音。有兩種常用的過濾器可用來降低檢測器的基線噪音。響應時間過濾器用在時間軸線上，而頻帶寬度過濾器則用在波長軸線上，但存在著二者相互關聯的綜合考慮問題。盡管二者都能很好地工作，并且降低了基線的噪音，但一超過兩秒鐘，響應時間過濾器就會引起頻帶擴展，從而降低色譜的分辯率。在另一軸上，頻帶寬度過濾器在提高靈敏度的同時也降低了光譜分辯率。
| 基于以上因素，近年來，液相色譜檢測器制造商很少采用通過降低短程噪音的方法來增加檢測器的靈敏度。 圖1. 采用光導管流通池增加信號： 現在，我們討論一下影響靈敏度的另一個因素--信號。比爾朗伯定律表明了一種化合物的吸收值與其自身摩爾吸收率(S)，流通池的長度(b)及樣品的濃度(c)之間的關系。*(S)和第三(c)因素，均無法提供改進檢測器靈敏度的途徑。然而，增加檢測器流通池的長度，則可成倍增加檢測器的信號。 | 圖 1 | ||||||||||||||||||
| 的光導管流通池內壁由一種特殊材料制成，可將光信號全部反射回流通池中部，而管壁不吸收任何光信號，因而易于降低短程基線噪音。根據內部折射加和的光纖通信基礎技術原理，的光導管流通池將其光程增至為50mm。而體積同為10ml的一般檢測器，其流通池光程僅為10mm。所以，根據比爾定律，增加光程因子5倍可引起信號因子增加5倍。 降低Cephalexin的檢測極限： 根據制藥管理規定，成品藥中的降解雜質含量不得超過0.1%。Cephalexin是一種不穩定的抗生素，因此制藥廠必須做降解產物的常規分析。 圖1所示：分析一個10ng Cephalexin試樣，將其注入一個Hypersil?C8(10cm, 5mm)色譜柱。HPLC系統由TSP的 SpectraSystem體系構成，包括一個P4000梯度泵、AS3000自動進樣器和一個可變波長檢測器(帶常規10mm流通池)。同時，此系統與UV6000LP二極管矩陣檢測器(帶50mm流通池)聯接。兩個檢測器測定波長均為260mm，即在Cephalexinzui大吸收波長處。使用新的ChromQuest?軟件控制HPLC系統，并提供光譜分析和譜庫對比功能。
以上結果顯示出，UV6000LP是如何通過增加靈敏度而降低Cephalexin的 LOD和LOQ值的。UV6000LP與可變波長檢測器相比，由于性能的改進，使得其LOD值比原來降低了大約70%。此例也表明，檢測和定量分析比以前含量更低的化合物已成為可能 。 | |||||||||||||||||||
| 更好的定量精度： 增加靈敏度的另一好處，便是改善了低含量樣品數據的精度。為了說明該效應，我 們配制樣品濃度為100pg-500pg，在此濃度范圍內反復進樣。在每一濃度下，將所得到的檢測器響應值進行平均，并計算出其%RSD。 表2. 低樣品含量的峰高精度
圖2所示為試樣從150pg到250pg范圍內可變波長檢測器的較正曲線。在試樣濃度100pg時，其響應值是測不到的。較正曲線相關較正系數為0.9965。圖3所示為同樣樣品濃度范圍內UV6000LP的校正曲線。因為UV6000LP有較高的靈敏度，所以在樣品濃度為100pg時有響應值。曲線在此點有響應值，并不影響相關系數，相關因子仍增到0.9992--這說明UV6000LP在低含量的精度有顯著的改進。圖4從另一角度來說明UV6000LP的特性。將兩種檢測器在不同濃度下的RSD值作圖?？勺儾ㄩL檢測器在150pg濃度時，RSD約為85%左右，這對檢測工作無太大的意義。只有濃度提高到250pg，檢測器的值才呈現出常數。然而，對于UV6000LP，在150pg即有響應值了。 此例說明了由于UV6000LP采用"光導管"技術，從而在低樣品含量檢測時，大大改進其數據的定量精度。表2總結了在不同水平的%RSD數據。 | 圖 3 圖4 | |||||||||||||||||||||||
更高質量的光譜： 以上示例說明增加靈敏度可以改善定量數據，即使得低含量化合物的精確測量和定量成為可能。由PDA產生的吸收光譜，常用于不純物質的定性鑒別。例如，吸收光譜可用于鑒定雜質是否來自于主要成份的降解產物，或者產品生產過程是否發生變化。 該實驗同樣表明，對于低含量樣品，較高的靈敏度可產生較強的信號，從而光譜數據得以改進。對一個480pg的Cephalexin樣品（zui低檢出限）進行檢驗。ChromQuest™軟件將它的吸收光譜與參考譜庫進行比較。該試樣與以往用一個大劑量樣品所做的譜圖相匹配，其譜庫匹配系數為992。當匹配系數大于990，則意味著互相關聯程度較大。 此例說明，SpectraSYSTEMUV6000LP并不像以往的PDA那樣，在提高光譜靈敏度的同時，降低分辯率。 結論： 本文討論了檢測器靈敏度對色譜儀的重要性。盡管一些因素制約了檢測器靈敏度的提高，但TSP仍成功地將內折射加和原理和比爾朗伯定律運用在HPLC流通池的開發中，其光導管流通池的靈敏度提高了五倍。靈敏度（信噪比）的顯著提高反過來使LOD和LOQ值降低了五倍。以上數據清晰地表明，改善了靈敏度的UV6000LP，為分析人員定量和定性分析提供了更加可靠的信息。 | ||||||||||||||||||||||||
| UV6000LP 光電二極管陣列檢測器規格指標 | |
| Wavelength Range 190 - 800nm | Rise time Filter Bessel 0.1 to 10 sec |
| Wavelength Accuracy ± 1nm @ 254nm | Bandwidth Filter Savitsky-Golay, 1 nm - 59 nm |
| Array 512 pixels | Analog Outputs 2 unattenuated 20-bit at 10 mV, 100mV or 1V per AU |
| Spectral Resolution 1.2 nm, digital | Data Rate 0.5 - 20 Hz |
| Absorbance Linearity ＊2.0 AU @ 254nm | Digital Inputs Run and zero |
| Cell Pathlength 50 nm | Digital Outputs Run, ready and event |
| Drift＊ 1 ′10-3 AU/hr @ 254 nm | Dimensions 18 cm ′ 34 cm ′ 43 cm (H′W′D) |
| ＊ASTM E1657-94, per 10 mm pathlength, 4 mm bandwidth, 2 sec rise, MeOH 1mL/min | |
