Verbesserte Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit durch Splitless-GC-Injektion mit gepulstem Druck

Während in der Literatur viel über die Optimierung von Splitless-Injektionsbedingungen geschrieben wird, gibt es nur wenig über die Implementierung und Optimierung der Injektion mit erhöhtem Kopfdruck (gepulster Druck), daher werden wir uns auf diesen Aspekt der Injektionsoptimierung konzentrieren.

Bei den meisten Split/Splitless-GC-Injektionssystemen gibt es ein begrenztes Volumen innerhalb des Liners, in dem die Gasprobe gehalten werden muss. Wenn das Gasvolumen der Probe das Volumen des Liners übersteigt, kommt es zu einem Backflash, und der Analyt kann sich auf den nicht beheizten Oberflächen innerhalb der Septumspül-, Split- und sogar Trägergaseinlassleitungen ablagern, die in den und aus dem Einlass führen. Bei nachfolgenden Backflash-Injektionen besteht die Gefahr, dass ein Teil dieses abgelagerten Materials wieder aufgelöst und in den Einlass und schließlich auf die Säule "gezogen" wird, wenn sich der Einlass unter Splitless-Bedingungen entleert, wodurch der injizierte Probendampf kontaminiert wird.

Das Risiko eines "Backflashs" lässt sich mit einfachen Rechnern abschätzen, in die die Betriebsparameter des GC-Einlasses zusammen mit einigen Informationen über das Probenlösungsmittel und das Injektionsvolumen eingegeben werden.

Die Analysebedingungen und die Backflash-Bewertung für die Injektion einer überwiegend wässrigen Probe sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Berechnung des Dampfvolumens für eine splitlose 1-mL-Injektion einer wässrigen Probe. (Mit freundlicher Genehmigung von Agilent Technologies, Santa Clara, USA https://www.agilent.com/en/support/gas-chromatography/gccalculators)

Im obigen Beispiel übersteigt das Volumen des Liners das Volumen des erzeugten Probendampfes, so dass die Gefahr eines Rückflusses und einer Verschleppung besteht, was zu potenziellen Kontaminations- und Quantifizierungsproblemen führt. Probenlösungsmittel mit hohem Expansionskoeffizienten, wie z. B. Wasser, sind besonders problematisch, da kleine Injektionsvolumina zu großen Dampfmengen führen.

Eine Möglichkeit, diese Probleme zu überwinden, ist natürlich die Injektion eines geringeren Probenvolumens. Bei der Splitless-Injektion, die in der Regel für die Analyse von Spurenanalyten verwendet wird, kann dies jedoch zu Problemen bei der Nachweisbarkeit der Analyten und der Empfindlichkeit der Methode führen. Eine alternative Möglichkeit zur Überwindung des Backflashs besteht darin, das Volumen des während der Injektion entstehenden Probendampfs zu verringern, indem der Druck im Einlass erhöht wird, was die Ausdehnung der Probe einschränkt. Dies wird als "druckgepulste" Injektion bezeichnet, und der erhöhte Druck im Einlass wird in der Regel vor dem Ende der Splitless-Periode reduziert, um den für die Analyse erforderlichen Druck und Fluss durch die Säule wiederherzustellen.