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在过去的十年中，二极管矩阵检测器(PDA)已成为HPLC系统中zui常用的UV/VIS检测器之一。这种趋势的主要原因在于，采用PDA进行检测在获得定量数据的同时，还可获取定性数据，如吸收光谱。对于特定分析，在确定*检测波长时，采集的光谱数据是非常有用处的。光谱也常用于化合物的鉴定。分析专家经常使用光谱信息来确定是否存在由于被检测物质降解或转化所生成的杂质。因此，PDA在分析研究、方法开发和药物代谢实验中，得到了广泛的发展。
灵敏度对于任何检测器而言，都是zui重要的指标。过去的PDA，尽管可提供重要的定性信息，但其灵敏度要逊于目前的可变波长紫外/可见检测器。在1997年TSP公司开发出新产品UV6000LP(PDA)之前的十年中，PDA在灵敏度提高方面进展甚微。与目前的可变波长紫外检测器相比，由于UV6000LP采用了全新的技术产品--50mm光导管流通池，从而*地提高了PDA的灵敏度。
本文中，我们将举例说明，用UV6000LP测定抗生素Cephalexin(*)，其检测极限降低了四倍，而在以往这只能依靠高灵敏度的可变波长检测器来实现。
灵敏度对化合物鉴定的重要性：
高灵敏度检测器，可带来诸多便利。首先检测极限的降低，使分析人员可检测含量更低的化合物。此外，在低检出量时，高灵敏度增加了数据的可信度，从而提高了定性分析的准确性。对于PDA检测器而言，的灵敏度有着更为重要的意义。由于PDA可提供光谱信息，因此由高灵敏度而产生的高质量光谱图，使得未知物鉴定更为容易。
降低基线噪音的挑战：
描述一个给定检测器相对灵敏度zui重要的指标是它的信噪比。提高检测器灵敏度有两种可行的方法：增加所给出样品的信号，或降低短程基线噪音。
检测器的基线噪音主要有四个影响因素：
1. 当光强很大时，可变波长使用的硅 光电二极管和二极管矩阵检测器性能*。当光强减弱时，短程噪音随之增加。因此在设计检测器时，应尽可能地增加光通过量。
2. 模拟电路和光电构件均造成短程噪音，而且这些构件都是定制的，因此在制作时要综合考虑成本和性能两个方面。
3. 检测器灵敏的模拟电路，受微处理器，变压器和电源的电磁干扰(EMI)。受检测器体积的限定，很难将模拟电路与发射EMI的原件隔开。
4. 在信号处理中，模拟和数字过滤也会影响基线噪音。有两种常用的过滤器可用来降低检测器的基线噪音。响应时间过滤器用在时间轴线上，而频带宽度过滤器则用在波长轴线上，但存在着二者相互关联的综合考虑问题。尽管二者都能很好地工作，并且降低了基线的噪音，但一超过两秒钟，响应时间过滤器就会引起频带扩展，从而降低色谱的分辩率。在另一轴上，频带宽度过滤器在提高灵敏度的同时也降低了光谱分辩率。
| 基于以上因素，近年来，液相色谱检测器制造商很少采用通过降低短程噪音的方法来增加检测器的灵敏度。 图1. 采用光导管流通池增加信号： 现在，我们讨论一下影响灵敏度的另一个因素--信号。比尔朗伯定律表明了一种化合物的吸收值与其自身摩尔吸收率(S)，流通池的长度(b)及样品的浓度(c)之间的关系。*(S)和第三(c)因素，均无法提供改进检测器灵敏度的途径。然而，增加检测器流通池的长度，则可成倍增加检测器的信号。 | 图 1 | ||||||||||||||||||
| 的光导管流通池内壁由一种特殊材料制成，可将光信号全部反射回流通池中部，而管壁不吸收任何光信号，因而易于降低短程基线噪音。根据内部折射加和的光纤通信基础技术原理，的光导管流通池将其光程增至为50mm。而体积同为10ml的一般检测器，其流通池光程仅为10mm。所以，根据比尔定律，增加光程因子5倍可引起信号因子增加5倍。 降低Cephalexin的检测极限： 根据制药管理规定，成品药中的降解杂质含量不得超过0.1%。Cephalexin是一种不稳定的抗生素，因此制药厂必须做降解产物的常规分析。 图1所示：分析一个10ng Cephalexin试样，将其注入一个Hypersil?C8(10cm, 5mm)色谱柱。HPLC系统由TSP的 SpectraSystem体系构成，包括一个P4000梯度泵、AS3000自动进样器和一个可变波长检测器(带常规10mm流通池)。同时，此系统与UV6000LP二极管矩阵检测器(带50mm流通池)联接。两个检测器测定波长均为260mm，即在Cephalexinzui大吸收波长处。使用新的ChromQuest?软件控制HPLC系统，并提供光谱分析和谱库对比功能。
以上结果显示出，UV6000LP是如何通过增加灵敏度而降低Cephalexin的 LOD和LOQ值的。UV6000LP与可变波长检测器相比，由于性能的改进，使得其LOD值比原来降低了大约70%。此例也表明，检测和定量分析比以前含量更低的化合物已成为可能 。 | |||||||||||||||||||
| 更好的定量精度： 增加灵敏度的另一好处，便是改善了低含量样品数据的精度。为了说明该效应，我 们配制样品浓度为100pg-500pg，在此浓度范围内反复进样。在每一浓度下，将所得到的检测器响应值进行平均，并计算出其%RSD。 表2. 低样品含量的峰高精度
图2所示为试样从150pg到250pg范围内可变波长检测器的较正曲线。在试样浓度100pg时，其响应值是测不到的。较正曲线相关较正系数为0.9965。图3所示为同样样品浓度范围内UV6000LP的校正曲线。因为UV6000LP有较高的灵敏度，所以在样品浓度为100pg时有响应值。曲线在此点有响应值，并不影响相关系数，相关因子仍增到0.9992--这说明UV6000LP在低含量的精度有显著的改进。图4从另一角度来说明UV6000LP的特性。将两种检测器在不同浓度下的RSD值作图。可变波长检测器在150pg浓度时，RSD约为85%左右，这对检测工作无太大的意义。只有浓度提高到250pg，检测器的值才呈现出常数。然而，对于UV6000LP，在150pg即有响应值了。 此例说明了由于UV6000LP采用"光导管"技术，从而在低样品含量检测时，大大改进其数据的定量精度。表2总结了在不同水平的%RSD数据。 | 图 3 图4 | |||||||||||||||||||||||
更高质量的光谱： 以上示例说明增加灵敏度可以改善定量数据，即使得低含量化合物的精确测量和定量成为可能。由PDA产生的吸收光谱，常用于不纯物质的定性鉴别。例如，吸收光谱可用于鉴定杂质是否来自于主要成份的降解产物，或者产品生产过程是否发生变化。 该实验同样表明，对于低含量样品，较高的灵敏度可产生较强的信号，从而光谱数据得以改进。对一个480pg的Cephalexin样品（zui低检出限）进行检验。ChromQuest™软件将它的吸收光谱与参考谱库进行比较。该试样与以往用一个大剂量样品所做的谱图相匹配，其谱库匹配系数为992。当匹配系数大于990，则意味着互相关联程度较大。 此例说明，SpectraSYSTEMUV6000LP并不像以往的PDA那样，在提高光谱灵敏度的同时，降低分辩率。 结论： 本文讨论了检测器灵敏度对色谱仪的重要性。尽管一些因素制约了检测器灵敏度的提高，但TSP仍成功地将内折射加和原理和比尔朗伯定律运用在HPLC流通池的开发中，其光导管流通池的灵敏度提高了五倍。灵敏度（信噪比）的显著提高反过来使LOD和LOQ值降低了五倍。以上数据清晰地表明，改善了灵敏度的UV6000LP，为分析人员定量和定性分析提供了更加可靠的信息。 | ||||||||||||||||||||||||
| UV6000LP 光电二极管阵列检测器规格指标 | |
| 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 | |
