Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for Kjemi

Transkript

1 S. 1 (av 7) IV. Gasskromatografi B. Gass-væske-kromatografi (GLC) 0. Gasskromatografen.8 Signal - integrering V. B. Gass-væske-kromatografi (engelsk: Gas-Liquid Chromatography, GLC, ofte bare Gas Chromatography, GC; tidligere også Vapor Phase Chro., VPC) Den videre gjnennomgangen av gasskromatografi-pensumet tar utgangspunkt i det praktiske - gasskromatografi-apparatet: Den følger material- og signal-strømmen (som er identisk for GLC og GSC). Dette har sin naturlige forklaring i at GC (selv i sin enkleste analytisk brukbare form) trenger mer teknisk avanserte enheter enn (lavtrykks-) væske-kromatografi (men leverer til gjengjeld da også bedre resultater). (V.B. 0.). Gasskromatografen Paintbrush-bilde: C:\WINWORD\FAG\52GC.BMP a. Bæregass b. Trykk- og gass-strøm-regulering c. Gassrensing d. Prøveapplisering (injektor) e. Kolonnen f. Temperatur-kontroll/-regulering (kolonne-ovn) g. Detektor h. Signalforsterking / skriver / integrasjon

2 S. 2 (av 7) IV. Gasskromatografi B. Gass-væske-kromatografi (GLC) 8. Signalbehandling/integrering a. Forsterker IV. B. 8. (Detektor-)signal-forsterker, skriver, integrator IV. B. 8. a. Signalforsterker : Den forsterker et ofte svakt primært elektrisk signal fra detektoren (varierende med typen detektor) til en styrke som kan synliggjøres (som regel som elektrisk spenning) og/eller lagres med standardiserte redskaper. Viktige egenskaper: - Høyt signal-støy forhold - Lineær forsterking - rask / kort tidskonstant (i forhold til det kromatografiske signal = toppen; evt. valgbar) - stabil. Tradisjonelt (med unntak!): 1. trinnvis forsterking (m. faktorer på 10 ( 10 x )) og 2. utgangs-"attenuering" (avsvekking) for skriver-utgangen (m. faktor 2 ( 2 y )).

3 S. 3 (av 7) IV. Gasskromatografi B. Gass-væske-kromatografi (GLC) 8. Signalbehandling/integrering b. Skriver IV. B. 8. b. Skriver: Tegner ut (den som regel forsterkede) detektor-responsen som funksjon av tiden (analogt). Kravene er som for forsterkeren pluss : - presis og nøyaktig pennkontroll - hurtig penn-respons (unngår signal-forvrenging) - valgbar og tilpasset tidskonstant. - presis og nøyaktig papirframdrift - valgbar, variabel, papirhastighet - bra penn (!!) - evt. valgbar inngangs-signal-spenning,

4 S. 4 (av 7) IV. B. 8. c. Integrasjon (= "signal-måling") (i) Fra (analog-) kromatogram, utskrift - "manuell integrering" : alternativer: - topphøyde, h m - h m t R - h m w h e. l., (f.eks. w b ) - areal v.h.a. "triangulering" (arealberegning for trekanten innenfor basislinje og tangentene gjennom kurvens vendepunkter) \ appl\windows\bmp-egen\52intkrt.bmp - areal ved planimeter (mekanisk redskap, som registrerer arealet av en figur ved at dens omkrets "avtegnes") - vekt av papiret til toppen (utklipping og veiing) (ii) Fra (analog-) kromatogram, utskrift - "analog integrering" : Benytter mekanisk utstyr på skriveren (evt. elektrisk utstyr) som foretar integrasjon, og skriver ut grafisk. Utskrift leveres som kurve, som regel med egen penn i eget felt på skriveren, parallelt med det vanlige, differensielle, kromatogrammet. (Meget sjeldent brukt i dag.) \appl\windows\bmp-egen\52intplt.bmp

5 S. 5 (av 7) (iii) Via digitalisering : Elektronisk databehandling av det digitaliserte detektor-/forsterkersignalet. Utføres v.h.a. analog-digital-omvandlere (ADC, Analog Digital Convertor) 1 pluss spesialiserte små datamaskiner - "integratorer", eller spesialiserte dataprogram på "generelle" datamaskiner, ofte med (mulighet for) lagring av de digitaliserte rådata til kromatogrammet. Fra det digitale råproduktet, "råfilen" (= rekke av tall-par : retensjonstid - signalspenning), leveres som regel 2 produkt : 1. Kromatogram (omtrent som for skriver) i tillegg mulighet for valg av optimal forsterking / attenuering retensjonstid-markering av toppene identifikasjonsmerker / navn på toppen) informasjon om integrering, merking av toppareal-grenser el.l. inntegning av basislinje evt. demping, ("smoothing") av støy. 2. Integrasjonstabell, med retensjonstid (el. tilsv.) og "integral" (toppareal, topphøyde) evt. flere, utvalgbare, data (topp-bredde, identifikasjons-forslag, kommentarer til integreringen, m.m....) : f.eks. (topp-nr.) retensjonstid abs. integral (areal, høyde) %-integral (rel. til total-int.) etc Analog-digital-omvandlere ("ADC"): Omdanner den kontinuerlig målte varierende signal-spenningen, f.eks. fra detektor-forsterkeren, til en serie av målepunkter - tallverdier - for spenningen. Målepunktene (-tallene, "digits" "digital") registreres med fastsatt hyppighet (ADC-frekvens; f.eks. 50 ganger/sekund (50 Hz)) som tall-par (tidspunkt - spenning) og kan så viderebehandles digitalt (beregninger, utskrift og/eller lagring). Nøyaktigheten av digitaliseringen bestemmes av antall sifre målingen kan uttrykkes med innenfor det spesifiserte spenningsområdet (gjerne i målstokk bit (16- bit. 32-bit o.l.).

6 S. 6 (av 7) Kritiske parametre ved integrering : stigningstallet : definerer start av en topp, og (tilsvarende) stopp. forventet bredde for toppene, b: filtrerer bort støy (urealistisk smale topper, a) og drift (og/eller urealistisk brede topper, c) evt. terskelverdi for topp-høyde eller topp-areal (eksempel t.v.: høyde) \appl\windows\bmp_egen\52intkrt.bmp Integratorens begrensinger er ofte bestemt av at : A/D-frekvens og/eller "Bunch Factor" er rimelig valgt (begrensing av datamengden for regning og lagring). det er valgt riktig tilpassede integrerings-parametre, og det er ikke for mange (sterkt) overlappende topper, med for stor størrelsesforskjell, og/eller for stor asymmetri. det er ikke for store filer og/eller for mange topper. Ofte brukes begrenset med datakraft for beregning av arealfordeling mellom overlappende topper ("peak cluster") ofte ganske store usikkerheter for areal- (el. høyde-)verdiene (selv om de ofte trykkes ut med svært mange sifre...) Les manualen! Sammenlign tallene med kurven - kontroller! Vær kritisk!!!

7 S. 7 (av 7) Computer-basert integrering/data-analyse Det vanlige i dag m. bruk av lokale datamaskiner til lagring og analyse av GC- (eller andre) kromatogram : God lagringskapasitet tillater lagring av (digitaliserte) "rådata"- kromatogram :.. til re-plotting av kromatogrammet, også tilpasset spesielle behov/ ønsker (f.eks. plotting av utsnitt) ;.. til re-integrering/re-"analyse", evt. med andre (forbedrede) integrasjonsparametre enn de ble valgt først ;.. tilpasset (begrenset, utvidet, el. spesialisert) rapportering mulig i etterhånd;.. mer anvansert data/detalj-analyse, ved f.eks. sterk over-lapping, sterk basislinjedrift, basislinjesubtraksjon m.m. ;.. direkte sammenligning/-plotting med andre kromatogram ;.. mulighet for systematisk lagring og dokumentering av data i overenstemmelse med GLP- ("Good Laboratory Practice"-) standarder og (LIMS-) lab.-datainformasjons-system-krav;.. kromatografi-programvare er ofte anvendelig for flere systemer (samme, eller forskjellige kromatografi-teknikker), ofte med mulighet for samtidig datainnsamling på flere kanaler (detektorer, kromatografisystemer), delvis også til komplett styring av kromatografer fra datamaskinen... avansertere integrasjons-programmer/-algoritmer tillater mer automatisert håndtering : mindre "menneskelig svikt" (subjektivitet, tabber)... lokal viderebehandling av rå eller integrasjons-data til spesielle formater/rapporter, og/eller eksport av data i generell anvendelige filformater (regneark, grafisk filbehandling). På tross av kraftige data-lagringsmedia : Lange og/eller høytoppløsende (rå-) kromatogramm tar ganske mye plass - fortsatt.