阅读说明：本技术 一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池 (A kind of detection cell being axially totally reflected using capillary wall ) 是由 杨三东 唐涛 封娇 李彤 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池,涉及一种利用色谱法将材料分离成各个组分,来测试或分析材料的液相色谱系统中的光检测器。包括光学吸收型检测器,光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品；光学吸收型检测器包括流路入口,检测池和流路出口；流路入口和流路出口固定连接于检测池；检测池为毛细管,毛细管为透明材料制成,毛细管折射率大于样品的折射率；毛细管外管壁外侧四周设置为空气或真空,样品的折射率大于所述空气或真空的折射率。本发明利用了毛细管外壁全反射现象在增大光程减小内径的情况下减少了光能损失,提高了检测的灵敏度；且入射光的临界角角度更大。(The invention discloses a kind of detection cell being axially totally reflected using capillary wall, be related to it is a kind of material is separated into each component using chromatography, come test or the liquid chromatographic system of analysis of material in photodetector.Including optical absorption type detector, optical absorption type detector is used for liquid chromatographic system test sample；Optical absorption type detector includes path inlet, detection cell and flowing path outlet；Path inlet and flowing path outlet are fixedly connected on detection cell；Detection cell is capillary, and capillary is made of transparent material, and capillary refractive index is greater than the refractive index of sample；Surrounding is set as air or vacuum on the outside of extracapillary tube wall, and the refractive index of sample is greater than the refractive index of the air or vacuum.Present invention utilizes capillary outer wall total reflection phenomenons to reduce optical energy loss in the case where increasing light path and reducing internal diameter, improves the sensitivity of detection；And the critical angle angle of incident light is bigger.)

一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池

技术领域

本发明涉及一种利用色谱法将材料分离成各个组分，来测试或分析材料的液相色谱系统中的光检测器，尤其是一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。

背景技术

基于朗伯比尔定律的光学吸收型检测器是液相色谱系统中最常用的一类检测器。检测池是其中的核心部件，当样品流过检测池时，光穿过检测池中的样品，并被样品部分吸收。记录入射光和出射光的强度即可得到样品的吸光度信息。理论上，检测池的光程越长，样品的吸光度越大，检测器灵敏度越高。但在池孔内径不变的情况下，光程越长，池体积越大，样品在检测池内的扩散越明显，会降低检测的灵敏度。在增大光程的情况下，通过减小池孔的内径来控制池体积大小是一种解决方案，但池孔内径的减小又会引起光通量的降低，使噪声的影响变得更加显著，同样会引起灵敏度的降低。常规光学吸收型检测器的检测池一般设计为光程8-10mm，池孔1mm左右，池体积10μL左右。当用于分离的液相色谱系统为微柱液相色谱或超高效液相色谱时，就需要具有更高灵敏度、更低池体积的检测池。

为解决这一问题，目前实验室多采用柱上检测的方式，即去掉毛细管的部分涂层，并将这一部分作为检测窗口。这一方式能够显著降低检测池池体积，但由于检测的光程只与毛细管内径相当，检测灵敏度极低。部分商品化仪器利用精密加工的方式缩小池孔直径，同时在光学聚焦系统上进行优化，试图提高光通量，但这一方式对加工和聚焦的精度要求较高，不易实现。此外还有一种利用折射率小于流动相的材料作为检测池壁，以实现检测池内壁上全反射的设计方案，该方案的池壁材料比较昂贵，且池壁材料折射率与流动相折射率非常接近，仅略小于流动相折射率，因此发生全反射时的入射角范围较小，对光线聚焦能力提出了更高的要求。

公开号为CN205120679U的中国实用新型“一种液相色谱紫外及可见光检测器全反射超长光程检测池”提供了一种液相色谱紫外及可见光检测器全反射超长光程检测池，包括检测池管壁、全反射内衬、进液管、出液管、入口压紧垫、出口压紧垫、入口池窗、出口池窗、入口池窗密封垫和出口池窗密封垫。在检测池壁内侧附着全反射内衬，使光线在池壁间基本无消耗反射，诚少谱带展宽，从而使增加检测池光程长度成为可能，达到提高检测器灵敏度的目的。此实用新型采用的全反射内衬为杜邦公司开发的一种叫做TEFLONAF的高分子材料，其折射率为1.29-1.31左右，略小于液相色谱领域常用的溶剂水、甲醇和乙腈，当上述三种溶剂带着样品流过检测池时，光在检测池壁内侧可发生全反射现象，提高了检测器灵敏度。但TEFLONAF高分子材料为唯一选择，其他材料的折射率均难以低于常用溶剂，且其价格非常昂贵，不易获得；而且由于TEFLONAF高分子材料折射率与溶剂折射率相差不大，能够发生全反射的临界角范围比较小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光程长、池体积小、灵敏度高、能够发生全反射的临界角范围大、材料易得且结构简单的利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池，包括光学吸收型检测器，所述光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品，所述光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口，所述流路入口和流路出口固定连接于检测池，所述检测池为毛细管，所述毛细管为透明材料制成，所述毛细管折射率大于所述样品的折射率，所述毛细管外管壁外侧四周设置为空气或真空，所述样品的折射率大于所述空气或真空的折射率。

进一步地，还设置有套管，所述套管套设于毛细管。

进一步地，所述套管与毛细管之间设置为空气或真空。

进一步地，所述毛细管长度为10mm-200mm。

进一步地，所述毛细管管壁厚度为10μm-360μm。

进一步地，所述毛细管内径为5μm-530μm。

进一步地，所述毛细管为石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃掺杂石墨或硼硅酸盐玻璃掺杂石墨中的一种材料制成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明利用了毛细管外壁全反射现象在增大光程且减小内径的情况下减少了光能损失，提高了检测的灵敏度；

2.本发明具有更大的入射光的临界角角度；

3.本发明以常用的石英毛细管作为吸光区域，材料易得，且光线与流路的耦合容易实现，易于加工；

4.本发明可根据需要更换不同长度的毛细管，适应了不同检测灵敏度的使用需求。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的说明。

图1为本发明毛细管剖视图示意图；

其中，1为管体；2为样品；3为不碰壁光线；4为全反射光线；5为外壁；6为射出光线。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1所示为一种利用毛细管管壁轴向全反射的检测池。包括光学吸收型检测器，所述光学吸收型检测器用于液相色谱系统检测样品2，所述光学吸收型检测器包括紫外吸收检测器等，所述光学吸收型检测器包括流路入口，检测池和流路出口，所述流路入口和流路出口固定连接于检测池。样品2从流路入口进入检测池中，再从流路出口中流出。检测池为毛细管，毛细管为透明材料制成，毛细管的折射率大于样品2的折射率，毛细管为石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃掺杂石墨或硼硅酸盐玻璃掺杂石墨中的一种材料制成，其中，石墨的质量分数为0.01％至1％。毛细管的长度为10mm-200mm，可根据不同的检测灵敏度的使用需求更换不同长度的毛细管。管壁厚度为10μm-360μm，内径为5μm-530μm。毛细管的管壁外侧四周设置为空气或真空，真空的光线折射率与空气的光线折射率近似相同，样品2的折射率大于空气或真空的折射率。

当入射光进入毛细管后，被毛细管中的样品2部分吸收。进入毛细管内的平行光线或与石英毛细管轴线夹角小于±θ1的不碰壁光线3可不与毛细管内壁接触，直接穿过管中样品2，射出毛细管。与石英毛细管夹角在+θ1到+θ之间和-θ1到-θ之间的全反射光线4会进入毛细管管体1中，并在毛细管外壁5处发生全反射，经多次全反射并穿过管中样品2后，射出毛细管。夹角大于±θ的射出光线6会直接射出毛细管管体1，不会被检测到。

夹角边界值θ1和θ与入射光线的聚焦条件、毛细管的内径和长度、样品2的折射率、毛细管壁的折射率等参数有关。其中夹角θ为发生全反射的临界角，其值与管内样品2折射率n1和毛细管外空气或真空的折射率n0的比值有关，为90°-arcsin(n0/n1)。对于常用样品2水、甲醇、乙腈来说，理论夹角θ分别约为41.4°、41.2°和41.9°，远高于利用折射率小于样品2的材料作为检测池壁，以实现检测池内壁上全反射方案的16.2°的临界角。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于在毛细管外侧设置套管，套管的设置为了提高全反射效果、保护毛细管或进行实际装配使用。套管与毛细管之间设置为空气或者真空。套管的长度通常与毛细管的长度相同，套管材质可用聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物，套管的内径略大于毛细管外径30μm即可。

运行时：

液相色谱系统工作时，色谱柱分离后的流出物样品2通过流体管路进入毛细管中。对于紫外可见检测器来说，单色仪分光后的单色光通过光纤或聚焦装置进入毛细管中，并在毛细管中被流经的液体部分吸收。吸收后的单色光射出毛细管，并在光电池处获得光强度信息。对于二极管阵列检测器来说，光源发出的复合光不经分光，直接通过光纤或聚焦装置进入毛细管中，并在毛细管中被流经的液体部分吸收。吸收后的复合光通过狭缝，在光栅处实现分光，再由二极管阵列探测器获得不同波长下的光强度。将出入射光的光强进行比值或对数运算即可得到流经液体不同波长下的透射率或吸光度信息。在一段时间内连续采集吸光度信息，即可得到色谱图乃至光谱图。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。