DE3941533A1

DE3941533A1 - Schnittstelle zum koppeln der fluessigchromatographie mit fest- oder gasphasendetektoren

Info

Publication number: DE3941533A1
Application number: DE3941533A
Authority: DE
Inventors: Marvin L Vestal
Original assignee: Vestec Corp
Current assignee: Applied Biosystems LLC
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1990-06-21
Also published as: US4883958A; GB2226882A; GB2226882B; JPH02218955A; GB8927736D0; CA2002688A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen als Schnitt- oder Koppelstelle zwischen Flüssigchromatographen und Gas- bzw. Festphasendetektoren und insbesondere eine verbesserte solche Schnittstelle, die mit gesteuerter Teilverdampfung und -vernebelung des Flüssigausflusses arbeitet, um die Probe unter weitgehender Beseitigung von Lösungsmitteldämpfen als Aerosol zu transportieren.

Man wendet das Detektieren des Ausflusses von Chromatographen in praktisch allen Wissenschaftsbereiche an, in denen chemi sche Analysen durchgeführt werden müssen. Bei derartigen Detektoren mißt man gewöhnlich (1) eine globale Eigenschaft des Ausflusses (wie den Brechungsindex), die auf das Vorlie gen der Probe reagiert. (2) eine Eigenschaft der Probe, die die mobile Phase nicht aufweist (bspw. die optische Dichte bei einer geeigneten Wellenlänge) oder (3) eine Eigenschaft der Probe, die nach dem Beseitigen der mobilen Phase vor liegt.

Bei der Gaschromatographie (GC) unterscheiden sich die Eigen schaften der interessierenden Proben oft hinreichend von denen geeigneter mobiler Phasen, so daß sich die zweite Me thode oft bei vernachlässigbaren Störungen anwenden läßt. Die analytische Leistungsfähigkeit der Gaschromatographie ist da her weitgehend anerkannt, obgleich weniger als 20% der be kannten organischen Verbindungen sich ohne chemische Deriva tisierung ("derivatization") für sie eignen. Ein Teil dieser Leistungsfähigkeit basiert auf der Vielfalt von Detektoren, die für den Routineeinsatz in der Gaschromatographie zur Ver fügung stehen - bspw. Flammenionisations-, Photoionisations- ICP-, FTIR-, Fammenphotometrie-, thermische Leitfähig keits- und massenspektrometrische Detektoren. Einige dieser Detektoren - bspw. die Flammenionisations-Detektoren - sind fast universell einsetzbar, d.h. sie lassen sich für die Analyse eines breiten Bereichs von GC-Proben zuverlässig einsetzen.

In der Flüssigchromatographie (LC) sind die Eigenschaften der Probe in den mobilen Phasen denen der mobilen Phase selbst oft ähnlich. Einen ähnlich universell einsetzbaren LC-Detek tor wie den Flammenionisationsdetektor der Gaschromatographie gibt es derzeit nicht. Eine zuverlässige Detektion von LC- Proben wurde bisher generell mit für einen begrenzten Zweck speziell konstruierten Geräten erreicht. Während die Flüs sigchromatographie für einen weit breiteren Probenbereich als die Gaschromatographie einsetzbar ist, läßt sich ihr be grenzter Nutzen teilweise dem Fehlen eines geeigneten uni versellen LC-Detektors zuschreiben.

Während der letzten zwei Jahrzehnte hat sich die LC-Techno logie stürmisch vorwärtsentwickelt - insbesondere hinsicht lich der Kolonnentechnologie der Hochleistungs-Flüssigchro matographie (HPLC) und bei der Entwicklung von verbesserten Geräten zum Überwachen des LC-Ausflusses, um die Eluierkompo nenten zu erfassen, zu quantifizieren und vorzugsweise zu identifizieren. Die am häufigsten bei der HPLC verwendeten Detektoren sind Photometer, die auf den Absorptionsunter schieden bei UV- oder sichtbarem Licht beruhen. Während Photometer für zahlreiche gelöste Stoffe eine hohe Empfind lichkeit haben, müssen Proben in einem Spektralbereich ab sorbieren, in dem die mobile Phase im wesentlichen transpa rent ist (typischerweise 200 bis 600 nm). Die Fachwelt weiß seit langem, daß da in diesem begrenzten Spektralbereich eine schwerwiegende Einschränkung für photometrische Detek toren liegt, da die Bänder der stärksten optischen Absorp tion für die meisten Proben und mobilen Phasen bei kürzeren Wellenlängen liegen.

Die Thermospray-Technik ist primär zum Koppeln der Flüssig chromatographie mit einem bestimmten Gasphasendetektor, näm lich dem Massenspektrometer entwickelt worden. Die Thermo spray-Technologie bietet eine Schnittstelle der Flüssigchro matographie zur Massenspektrometrie, die gegenüber anderen Kopplungsverfahren wesentliche Vorteile bietet. In der Thermospray-Technik wird der LC-Ausfluß in einer beheizten Verdampfersonde teilweise verdampft und vernebelt zu einem Überschall-Dampfstrahl aus einem Nebel feinster Tröpfchen oder Teilchen. Während die Tröpfchen oder Teilchen mit hoher Geschwindigkeit die beheizte Ionenquelle durchlaufen, gehen sie infolge der schnellen Wärmeübernahme aus dem umgebenden heißen Dampf in einen Dampf über. Beim Thermospray-Verfahren findet also eine kontrollierte Erwärmung der Kapillare und der Ionenquelle statt, um den LC-Flüssigkeitsstrom zu Gas phasenionen umzuwandeln, die dann in das Massenspektrometer eingeleitet werden. Die Hauptbestandteile und die Funktion des Thermospray-Systems sind ausführlich in der US-PS 47 30 111 beschrieben.

Ein wesentlicher Nachteil des Thermospray-Verfahrens - wie auch anderer Verfahren der direkten Kopplung zwischen Flüs sigchromatographen und Massenspektrometern - ist, daß die Ionisierung in einem Bad eines Lösungsmitteldampfs bei einem verhältnismäßig hohen Quelldruck (typischerweise 1 Torr oder mehr) stattfindet. Dieser Druck verhindert effektiv die An wendung der Elektronenimpaktionisierung (EI-Ionisierung) und schränkt auch die Wahl der Reaktionssubstanzen für die che mische Ionisierung (CI) ein. Weiterhin war die Detektion unter Einsatz der Thermospray-Kopplungstechnologie bisher auf einen recht schmalen Bereich von chromatographischen Bedingungen beschränkt, da die Thermospray-Ionisierung am besten arbei tet, wenn die Strömungsrate des Lösungsmittels höher als 1 ml/min ist und die mobile Phase zu mindestens 20% als Was ser vorliegt.

Man hat verschiedentlich versucht, die Einschränkungen der Koppelungen bzw. Schnittstellen zwischen LC-Chromatographen und Detektoren zu überwinden. Eine gewerblich erfolgreiche Technik entspricht der in der US-PS 40 55 987 beschriebenen. Bei diesem Verfahren werden nachteiligerweise sich bewegende Drähte und Gurte eingesetzt, aus denen sich, wie in de Fach welt bekannt, wesentliche betriebliche Nachteile ergeben.

Eine zweite Art einer Schnittstelle von der Flüssigchromato graphie zu Gasphasendetektoren ist unter dem Akronym MAGIC bekannt, das "Monodisperse Aerosol Generation Interface for Chromatography" bedeutet. Bei dieser Anordnung wird der LC- Ausfluß unter Druck durch eine verhältnismäßig kleine Öff nung gezwungen (typischerweise 5 bis 10 µm Durchmesser) und bricht dabei infolge der Rayleigh-Instabilität zu einem Strom verhältnismäßig gleichförmiger Tröpfchen auf. Eine kurze Strecke stromabwärts wird ein Gasstrom (üblicherweise Helium) mit hoher Geschwindigkeit unter 90° durch den Tröpfchenstrom gerichtet, um die Teilchen zu dispergieren und ein Koagulie ren zu verhindern. Die dispergierten Tröpfchen laufen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit weiter durch eine De solvatierungskammer, wo bei Atmosphärendruck und nahe der Um gebungstemperatur die Verdampfung erfolgt. Die Desolvatie rungskammer wird beheizt, um die zum Verdampfen des Lösungs mittels erforderliche latente Verdampfungswärme zu ersetzen, ohne die Aerosoltemperatur über die Umgebungstemperatur an steigen zu lassen. Idealerweise wird das gesamte Lösungsmit tel verdampft und bleibt die Probe als ein festes Teilchen oder ein weniger flüchtiges Flüssigkeitströpfchen zurück. Weitere Einzelheiten zum MAGIC-Verfahren sind in einem Auf satz von Willoughby und Browner in der Zeitschrift Analytical Chemistry, Vol. 56, 1984, Seite 2626, und in der US-PS 46 29 478 enthalten.

Eine modifizierte Ausführung einer Teilchenstrahl-Schnitt stelle zwischen der Flüssigchromatographie und der Massen spektrometrie ist in einer Reihe kürzlich veröffentlichter Aufsätze beschrieben. Diese - als "Thermabeam LC/MS" bezeich nete - Technik verwendet einen Vernebler, der einem Thermo spray-Verdampfer aufgebaut sein kann. Die Schnittstelle weist eine Verneblungs-, eine Expansions- und eine Impulstrennstufe auf, die axial in Reihe geschaltet sind. Bei sowohl der MAGIC- als auch der Thermabeam-LC/MS-Anordnung werden im Im pulsabtrenner ein Teil des Trägergases und ein Teil des Lö sungsmitteldampfes entfernt, nicht jedoch aus der Desolva tionskammer.

Sowohl die zweite als auch die dritte Art der oben beschrie benen Schnittstellen erzeugen bei Proben von min. 100 ng offenbar Spektren, die mit den Bibliotheksspektren gut über einstimmen; diese Spektren enthalten jedoch keinen Bereich geringer Massen, wo Störungen durch das Lösungsmittel zu er warten sind. Es ist daher schwierig, die mit diesen Verfah ren tatsächlich erzielte Leistungsfähigkeit der Lösungsmit telbeseitigung zu bewerten. Weiterhin sind Verfahren erfor derlich, mit denen sich die Empfindlichkeit der Gasphasen detektoren zu verbessern, denen der Ausfluß aus den LC- und HPLC-Geräten zugeführt wird, damit diese Detektoren über einen breiteren Bereich von Chromatographiebedingungen ein gesetzt werden können. Schließlich wird eine verbesserte Schnittstelle benötigt, mit der sich der Ausfluß eines Flüs sigchromatographen zur Analyse unterschiedlichen Gasphasen detektoren zuführen läßt, so daß sie vielseitiger und kosten günstiger einsetzbar ist.

Die Nachteile des Standes der Technik werden von der vorlie genden Erfindung überwunden, und es werden im folgenden ver besserte Verfahrensweisen und Anordnungen offenbart, die eine Schnittstelle für die Kopplung der Flüssigchromatographie mit unterschiedlichen Gasphasendetektoren bereitstellt.

Die erfindungsgemäße Schnittstelle läßt sich mit Gas- und Festphasendetektoren unterschiedlicher Art zusammen einsetzen und schafft eine im wesentlichen umfassende Lösung für das Problem der Detektion des LC-Ausflusses. Das LC-Lösungsmittel wird verdampft und der Lösungsmitteldampf auf wirkungsvolle Weise entfernt; im wesentlichen sämtliche Proben (mit Aus nahme vielleicht der am flüchtigsten) lassen sich als Teil chenstrahl übertragen und mit einem für den jeweiligen Detek tor gewählten Trägergas vermischen. Eine Pyrolyse und andere unkontrollierte chemische Abwandlungen der Probe lassen sich während dieses Vorgangs verhindern, so daß auch thermisch labile und nichtflüchtige Komponenten mit einem geeigneten Detektor ohne Schwierigkeiten erfaßt werden können. Die er findungsgemäßen Verfahrensweisen sind innerhalb eines breiten Bereichs von Strömungsgeschwindigkeiten anwendbar, und im wesentlichen alle mobile LC-Phasen (aus solche mit nicht flüchtigen Puffern) lassen sich mit der erfindungsgemäßen Schnittstelle verwenden, sofern der jeweilige Gasphasende tektor den eingeführten nichtflüchtigen Stoff aufnehmen kann.

In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung weist die Schnittstelle einen Thermospray-Vernebler auf, der das Lö sungsmittel fast vollständig verdampft, während das verblei bende unverdampfte Material als Aerosol in dem Hochgeschwin digkeits-Dampfstrahl mitgerissen wird. Der Thermospray-Strahl wird in eine Desolvatierungskammer eingeführt, die kontrol liert beheizt werden kann, um die Tröpfchen im Aerosol weiter zu verdampfen. Der Desolvatierungskammer wird weiterhin ein Trägergas zugeführt, um den gewünschten Druck und die ge wünschte Strömung aufrechtzuerhalten, während die Wärmezu fuhr zumThermospray-Verdampfer und zur Desolvatierungskammer so eingestellt wird, daß im wesentlichen das gesamte Lösungs mittel verdampft, während die weniger flüchtigen Stoffe im wesentlichen in den unverdampften Teilchen verbleiben. Das Aerosol durchläuft dann eine oder mehrere Lösungsmittelent fernungskammern, wo der Lösungsmitteldampf größtenteils, wenn nicht vollständig, entweder durch Kondensieren oder da durch entfernt wird, daß man ihn durch eine Membran zu einem gegenströmenden zweiten Gasstrom diffundieren läßt. Das re sultierende trockene Aerosol läßt sich dann direkt oder über einen Teilchenstrahl-Impulsseparator zum Erhöhen der Teil chenkonzentration relativ zum verbleibenden Lösungsmittel dampf und Trägergas einem geeigneten Detektor zuführen.

Der Strömungsweg durch die Lösungsmittel-Entfernungskammer(n) hat vorzugsweise einen im wesentlichen gleichförmigen Ouer schnitt, so daß im Fluidstrom kaum noch rasche Expansionen oder Kontraktionen stattfinden und "Toträume" eliminiert wer den. Es kann eine Reihe solcher Kammern vorgesehen werden, die jeweils eine Teil des Lösungsmitteldampfes beseitigen. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise aus dem Aerosol der unver dampften Probenteilchen und des inerten Trägergases in einem Gegenstromvorgang entfernt, so daß das System vom Flüssig chromatographen zu den Gasphasendetektoren kontinuierlich be trieben werden kann. Da infolge der Schnittstelle das Lö sungsmittel größtenteils entfernt werden kann, während die Probe zurückbehalten und als Aerosol übertragen wird, lassen sich mehrere wesentliche Vorteile realisieren. Beim Einsatz mit einem Teilchenstrahl-Impulsseparator zum Senken des Drucks des Dampfes und des Trägergases, die mit den Teilchen im Aerosol zusammen übertragen werden, ist die erfindungsge mäße Technik besonders geeignet für sowohl die EI- als auch die CI-Massenspektrometrie. Die vorliegende Erfindung umgeht dabei die Einschränkungen, die in herkömmlichen Verfahren durch das Mitführen großer Mengen von Lösungsmitteldämpfen entstehen. Weiterhin lassen sich die erheblichen Wartungs probleme vermeiden, die häufig bei den in Teilchenstrahl- Separatoren oder Thermospray-Systemen verwendeten Unter druckpumpen auftreten, da die Erfindung die Dampfbelastung der Unterdruckpumpen erheblich reduziert.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesser te Schnittstelle zur Übertragung von in einem LC-Ausfluß ent haltenen Proben an einen Gas- oder Festphasendetektor bereit zustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schnittstelle anzugeben, die durch Verringern der dem Detek tor zugeführten Lösungsmittelmenge gegenüber den bekannten Verfahren ein Detektorausgangssignal mit verbessertem Stör abstand liefert.

Es ist eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung, daß sie eine Schnittstelle zwischen einem Flüssigchromatographen und einem Gasphasendetektor bereitstellt, die mindestens eine Kammer zum Entfernen von Lösungsmitteldampf aufweist, deren Gasdurchtrittsquerschnitt im wesentlichen gleichmäßig ist.

Es ist eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung, daß die Schnittstelle auf die Thermospray-Technik anwendbar ist, so daß die kontrollierte Teilverdampfung des Gases aus der Thermospray-Kapillare erfolgen kann und eine weitere Ver dampfung in der Desolvatierungskammer stromabwärts von der Kapillare stattfindet.

Es ist eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung, daß die Schnittstelle eine Vielzahl von Lösungsmittel-Ent fernungskammern aufweist, die in Reihe geschaltet sind, um kontinuierlich Lösungsmitteldampf aus dem Strom auszuziehen und dem Gasphasendetektor im wesentlichen trockene Teilchen zuzuführen.

Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schnittstelle, daß sich mit ihr ein hohes Maß an Informationen über die ge wünschte Probe relativ zu den Hintergrundinformationen über das Lösungsmittel erreichen läßt, so daß die vom Lösungsmit tel erzeugten Störungen kaum zu einem Verlust an Sollinfor mation führen. Bspw. lassen sich in der EI-Massenspektrome trie molekulare Ionen und Fragmente der Probe erfassen, ob gleich deren Massen mit denen großer Ionen aus dem Lösungs mitteldampf übereinstimmen können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß ein wesentlicher Teil des Lösungsmitteldampfs im LC-Ausfluß von der Schnitt stelle vor dem Eintreten in einen Gasphasendetektor entfernt wird, so daß die Lebensdauer der zum Aufrechterhalten des System-Solldrucks verwendeten Pumpen sich erheblich verlän gern läßt.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Funktions komponenten der erfindungsgemäßen Schnittstelle keine beweg baren Teile erfordern, so daß man eine verbesserte Wartbar keit und Zuverlässigkeit der Schnittstelle erreicht.

Diese und andere Ziele, Besonderheiten und Vorteile der vor liegenden Erfindung ergeben sich ausführlicher aus der fol genden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeich nungen.

Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm die Hauptbestandteile er erfindungsgemäßen Schnittstelle zwischen einem Flüssigchromatographen und einem Gasphasendetek tor;

Fig. 2 ist eine vereinfachte Bilddarstellung einer Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Schnitt stelle;

Fig. 3 ist eine vereinfachte Bilddarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Thermospray verdampfers, der eine konzentrische Strömung eines erwärmten Trägergases liefert;

Fig. 4 ist ein Teilblockdiagramm sowie eine bildliche Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittstelle;

Fig. 5 ist ein Teilblockdiagramm sowie eine bildliche Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittstelle;

Fig. 6 ist eine vereinfachte Bilddarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Schnittstelle, die an einen geeigneten Gasphasendetektor angeschlossen ist;

Fig. 7 ist eine Bilddarstellung eines Teils einer erfin dungsgemäßen Schnittstelle zur Ablage der Probe auf einer festen Oberfläche zwecks nachfolgender Analyse durch einen Fest- oder Gasphasendetektor;

Fig. 8 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Schnitt stelle zum Ankoppeln eines Flüssigchromatographen für eine EI-massenspektrometrische Analyse;

Fig. 9 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Schnitt stelle zum Ankoppeln eines Flüssigchromatographen für eine CI-massenspektrometrische Analyse;,

Fig. 10 ist eine Bilddarstellung eines Teiles einer er findungsgemäßen Schnittstelle zum Ankoppeln eines Flüssigchromatographen an eine temperaturgere gelte Oberfläche für die Laser-Desorptionsana lyse.

Das Verfahren und die Anordnung nach der vorliegenden Erfin dung sind geeignet zum Einkoppeln des LC-Ausflusses in unter schiedliche GC-Detektoren. In einigen Fällen kann es erfor derlich sein, eine Einrichtung zum Verdampfen der Probenteil chen unmittelbar vor dem Detektor vorzusehen. Bei vielen Gas phasendetektoren ist es nicht nötig, die Molekülstruktur der Probe zu erhalten, und es lassen sich verschiedene herkömmli che Einrichtungen zum Verdampfen der Teilchen einsetzen, auch wenn die Probe thermisch beeinträchtigt wird. Andere Detek toren (wie bspw. Massenspektrometer und FTIR) liefern Infor mationen über das Molekulargewicht und/oder die Molekülstruk tur; daher ist es erforderlich, eine Pyrolyse oder andere un kontrollierte chemische Änderung der Probe zu vermeiden. Bei spiele für mit der erfindungsgemäßen Schnittstelle zusammen einsetzbare Gasphasendetektoren sind Flammenionisierungsde tektoren (FID), flammphotometrische Detektoren (FPD) für spezielle Elemente wie P und S, Glühionisationsdetektoren ("thermionic ionization detectors", TID), Atomabsorptions detektoren (AA), Photoionisations-, Wärmeleitfähigkeits- und Massenspektrometrie-Detektoren, induktiv gekoppelte Plasma detektoren (ICP) und Fourier-Transformations-Infrarotdetek toren (FTIR).

Zum besseren Verständnis der Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung soll zunächst die Theorie der Verdam pfung und Vernebelung in einer Thermospray-Kapillare disku tiert werden.

Thermospray-Verdampfer

Wird eine Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch eine unbeheizte Kapillare gedrückt, tritt aus dem Röhrchen ein massiver Strahl aus und bricht nach der Rayleighschen Theorie der Stabilität eines Flüssigstrahls zu regelmäßigen Tröpfchen auf. Dabei entstehen Tröpfchen als Folge mit gleichen Durch messern von etwa dem doppelten Durchmesser der Austrittsöff nung, gleicher Größe und gleicher Geschwindigkeit. Wird das Röhrchen schwach erwärmt, ändern sich infolge des Abfalls der 0berflächenspannung, der seinerseits durch den Temperaturan stieg verursacht wird, die Eigenschaften des Tröpfchenstrahls geringfügig, obgleich sich visuell kaum eine Änderung fest stellen läßt. Wird soviel Wärme zugeführt, daß in der Kapil lare eine wesentliche Verdampfung stattfindet, ändert sich die Erscheinungform des Strahls drastisch, da er teilweise verdampft und zu einer sehr großen Anzahl kleiner Tröpfchen vernebelt wird. Bei weiterer Wärmezufuhr reduziert sich die Sichtbarkeit des Strahls, daß die Tröpfchengröße infolge der weiteren Verdampfung bei ausreichend starker Wärmezufuhr sinkt, so daß das einzige Anzeichen für die Existenz des Strahls die beim Abkühlen stromabwärts erfolgende Konden sation ist.

Eine ausführliche Analyse der Vorgänge, die sich abspielen, wenn eine Flüssigkeit durch eine beheizte Kapillare gedrückt wird und dabei verdampft, ist in der US-PS 47 30 111 sowie in der US-Patentanmeldung Nr. 2 02 093 vom 3. 6. 1988 enthal ten. Für die vorliegende Erläuterung sei darauf verwiesen, daß die Verdampfungsrate Z einer Flüssigkeit bei der Tempe ratur T gegeben ist durch die Beziehung

in der Pv(T) der Gleichgewichts-Dampfdruck bei der Temperatur T, Pa der Umgebungsdruck des Dampfes, m die Molekülmasse und k die Boltzmannsche Konstante sind. Die effektive Verdampfungs geschwindigkeit Vv läßt sich durch Multiplizieren der Molekül masse und Dividieren durch die Dichte ρ _L der Flüssigkeit er halten derart, daß

Der Thermospray-Verdampfer teilt viele der Eigenschaften eines konzentrischen Pneumatik-Verneblers, wie er in der Atomspektroskopie verwendet wird, da ein Gas mit hoher Ge schwindigkeit zum Aufspalten eines Flüssigkeitsstroms zu einem feinen Strahl von Tröpfchen verwendet wird, die in einem Gasstrom mitgerissen werden. Eine wesentliche Beson derheit des Thermosprays ist, daß das Vernebelungsgas in situ durch Teilverdampfung der Flüssigkeit erzeugt wird. Es ist verschiedentlich versucht worden, die vom Thermospray erzeugte Tröpfchengrößenverteilung direkt zu messen; ihr Er folg war jedoch begrenzt, da eine sehr große Anzahl kleiner und sehr schneller Tröpfchen erzeugt wird.

Die Gesamtanzahl Nd der pro Sekunde erzeugten Tröpfchen läßt sich aus dem Volumen der unverdampften Flüssigkeit durch Division durch das durchschnittliche Tröpfchenvolumen im Augenblick der Vernebelung aus der Flüssigkeitsmasse ermit teln. Dieser Zusammenhang läßt sich ausdrücken als

wobei F die Flüssigkeitsströmung in ml/min, f der verdampfte Anteil und d der Tröpfchendurchmesser in Mikrometer sind.

Die Verdampfungsrate eines sphärischen Flüssigkeitsteilchens läßt sich ihrerseits ausdrücken als

dr/dt = -Vv Gl. (4)

mit r als dem Tröpfchenradius und Vv als der nach Gl. (2) be rechneten Netto-Verdampfungsgeschwindigkeit. Da diese Rate unabhängig von r ist, läßt sich die isotherme Lebensdauer eines Tröpfchens als Funktion der Verdampfungsgeschwindig keit ausdrücken. Für Wasserteilchen bei 200°C in Gegenwart von Wasserdampf bei einer Atmosphäre beträgt die Netto-Ge schwindigkeit der Verdampfungs etwa 100 cm/s. Die isotherme Lebensdauer der Wassertröpfchen beträgt unter diesen Bedin gungen etwa 1 µs pro Mikrometer Radius. Bei 100°C befinden die Wassertröpfchen und der Wasserdampf bei einer Atmosphäre im Gleichgewicht und die Netto-Verdampfungsrate ist null. Die starke Abhängigkeit der Verdampfungsrate von der Temperatur impliziert also, daß zur effizienten Verdampfung und Ionen erzeugung die thermische Umgebung der Tröpfchen streng unter Kontrolle gehalten werden muß.

Es wird darauf hingewiesen, daß diese Analyse einige nicht explizit ausgeführte Näherungen und Annahmen enthält, die vermutlich nicht streng gültig sind. Bspw. ist durchweg angenommen, daß die Wandungen des Verdampfers, der Dampf und die Flüssigkeit an einem beliebigen Punkt entlang des Ver dampfers durch eine einzige Temperatur gekennzeichnet sind. Da jedoch Wärme von den Wandungen des Verdampfers durch den Dampf auf die Tröpfchen übergeht, müssen offensichtlich er hebliche Temperaturdifferenzen vorliegen.

Wären der anfängliche Tröpfchendurchmesser und seine ther mische Vorgeschichte genau bekannt, ließe sich die Lebens dauer der Tröpfchen bis zur Verdampfung genau berechnen.

Ohne derartige Angaben lassen die Parameter sich empirisch so einstellen, daß man eine vollständige Verdampfung des Lösungsmittels in den Tröpfchen am Ausgang der Desolvatie rungskammer der Schnittstelle erhält. Die Parameter, die die Lebensdauer der Tröpfchen innerhalb der erfindungsgemäßen Schnittstelle beeinflussen, sind folglich die Thermospray- Verdampfungsparameter, d.h. die Temperatur des aus dem Ver dampfer austretenden Strahls, der Durchmesser der Tröpfchen und die Temperatur und der Druck des der Desolvatierungs kammer zugeführten Trägergases, aus denen sich der Wärme übergang auf die Tröpfchen ergibt. Sind in der Probe Be standteile zu erwarten, die nur geringfügig weniger flüchtig als das Lösungsmittel sind, kann es erforderlich sein, die Thermospray-Bedingungen für die Schnittstelle sorgfältig einzustellen, um eine zufriedenstellende Übertragung der flüchtigen Probenbestandteile ebenso wie auch ein wirkungs volles Entfernen des Lösungsmittels zu erreichen.

Schnittstelle Flüssigchromatograph/Detektor

Die Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm eine erfindungsgemäße Schnittstelle. Der Ausfluß aus einem Flüssigchromatographen 10 wird unmittelbar auf einen Thermospray-Verdampfer 12 ge geben, in dem ein kontrollierter Anteil des Lösungsmittels verdampft und der unverdampfte Lösungsmittelrest sowie die Probenteilchen als Aerosol in einem Dampfstrahl hoher Ge schwindigkeit weitergeführt werden. Der Thermospray-Vorgang wird sorgfältig mit einer Regelung 14 eingestellt, wie sie ausführlich in der US-PS 47 30 111 beschrieben ist. Der Strahl aus dem Thermospray-Verdampfer 12 wird in eine De solvatisierungskammer 16 geführt, die zum Fördern des Ver dampfungsvorgangs beheizt sein kann. Weiterhin wird ein trockenes Gas wie Luft, Helium oder Argon (vorzugsweise ein Inertgas) unter Druck aus einer Quelle 18 in die Kammer 16 gegeben, und zwar in ausreichender Menge, um den Solldruck und die Sollströmung aufrechtzuerhalten. Die Strömung des Trägergases läßt sich mittels eines Ventils 19, wie unten beschrieben, sorgfältig einstellen. Die Temperatur der De solvatierungskammer wird mit einem Temperaturegler 20 in engen Grenzen gehalten, so daß das Lösungsmittel in der Kammer 16 vollständig oder im wesentlichen vollständig ver dampft. Die erfindungsgemäße Thermospray-Technik erlaubt eine sehr präzise Regelung des Verdampfungsvorgangs, so daß das Lösungsmittel sich verdampfen läßt, während die interessie renden, weniger flüchtigen Teilchen vollständig oder fast vollständig zurückgehalten werden. Ein Aerosol aus verdampf ten Probenteilchen, Lösungsmitteldampf und Träger-Inertgas tritt aus der Desolvatierungskammer 16 aus und durchläuft eine oder mehrere Lösungsmittel-Entfernungskammern 22, wo der größte Teil des Lösungsmitteldampfes entfernt und in einen Abflußbehälter 24 gegeben wird. Das resultierende trockene Aerosol (unverdampfte Probenteilchen und inertes Trägergas) wird dann entweder direkt oder über einen oder mehrere Teil chenstrahl-Separatoren auf den Gasphasendetektor 28 gegeben. der Gasphasendetektor kann auf die interessierenden Proben teilchen oder auf Dampf aus den interessierenden Probenteil chen ansprechen. Im letzteren Fall wird zwischen den Kon densatoren und dem Detektor ein Verdampfer 27 angeordnet, mit dem sich die interessierenden Teilchen verdampfen lassen.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur der Desolvatierungskammer 16 mit einer Regelung 20, die der Lösungsmittel-Entfernungskammer (n) 22 mit einer Regelung 26 in engen Grenzen gehalten, so daß das Lösungsmittel auskon densiert wird und das trockene Aerosol zum jeweiligen Detek tor weiterströmen kann. Der Lösungsmitteldampf wird also durch sorgfältiges Einstellen des Reglers 26 kondensiert und das Kondensat dem Abflußbehälter 24 zugeführt, während die weniger flüchtigen Stoffe von der Kondensation unbeeinflußt weiterströmen.

Wird ein Thermospray verwendet, um den Ausfluß des Flüssig chromatographen teilweise zu verdampfen und zu vernebeln, braucht die Desolvatierungskammer 16 nicht mit einer separa ten Regelung 20 temperaturgeregelt zu werden, da die Tempe ratur des Sprühnebels in der Desolvatierungskammer 16 vom Verdampfer selbst hinreichend stark geregelt wird. Für das Arbeiten in dieser Betriebsart ist vorzuziehen, den Thermo spray-Verdampfer nahe bei, aber unter dem Punkt vollständi ger Verdampfung zu betreiben, so daß die aus dem Verdampfer austretenden Dampftröpfchen genug Wärme enthalten, um die Verdampfung beim Expandieren des Strahls vollenden zu kön nen. Dennoch ist eine mit einer Regelung 20 separat geregelte Desolvationskammer zum Abschließen der vom Thermospray be gonnenen Verdampfung zweckmäßig; diese temperaturgeregelte Desolvatierungskammer ist für andere Arten von Vernebelern häufig erforderlich.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Schnittstelle, in der zum Entfernen des Lösungsmitteldampfes die Desolvatie rungskammer einen gekühlten Kondensator aufweist. Das Aus trittsende 30 eines Thermospray-Verdampfers (wie er voll ständig in der US-PS 47 30 111 beschrieben ist) ist in der Desolvatierungskammer 34 so angeordnet, daß eine gasdichte Verbindung zwischen dem Verdampfer und der Desolvatierungs kammer entsteht. Eine kontrollierte Teilverdampfung des durch das Ende 30 austretenden Lösungsmittels wird mit einem um das Austrittsende 30 herumgelegten Heizblock 29 erreicht. Die Desolvatierungskammer 34 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, baulich ein Teil der Lösungsmittel-Entfernungskammer, bei der es sich in der dargestellten Ausführungsform um einen Kondensator handelt; es ist jedoch einzusehen, daß die Desolvatierungs kammer auch baulich getrennt vom Kondensator angeordnet wer den kann. Die Temperatur in der Kammer 34 wird mit einem hülsenartigen Heizblock 36 aufrechterhalten, der in Wärme kontakt mit dem Rohr 40 steht, um die gewünschte Verdampfung des Lösungsmittels im Ausfluß des Flüssigchromatographen zu erreichen. Der vom Block 36 beheizte Bereich der Schnitt stelle sollte lang genug sein, daß die Teilchen ihr thermi sches Gleichgewicht mit der Dampfphase erreichen können. Die Mindesttemperatur für ein vollständiges Verdampfen des Lö sungsmittels ist dann diejenige Temperatur, bei der der Dampfdruck des Lösungsmittels gerade größer ist als der Par tialdruck des vollständig verdampften Lösungsmittels bei der jeweiligen Strömung der verwendeten Flüssigkeit ist. Im Ide alfall besteht der Ausfluß der Desolvatierungskammer 34 aus fast trockenen Teilchen der nichtverdampften Probe, Lösungs mitteldampf bei einem Partialdruck geringfügig unter dem halben Gesamtdruck sowie dem Trägergas.

Ein geeignetes Trägergas wird durch die Öffnung 38 in die De solvatierungskammer 34 eingeführt und fließt vorzugsweise durch den Ringraum zwischen den Innenwänden 35 der Kammer und der Verdampfersonde 30, um die im Thermospray-Strahl erzeug ten Tröpfchen mitzunehmen. Am Austrittsende der Thermospray- Sonde 30 strömt das Trägergas also axial mit dem Thermospray- Strahl und um diesen herum. Generell sollte die Strömung des Trägergases mindestens gleich der Dampfströmung sein, die durch das vollständige Verdampfen der dem Verdampfer zuge führten Flüssigkeit entsteht. Enthält die LC-Probe jedoch flüchtige Bestandteile, kann es erwünscht sein, eine stärkere Strömung anzusetzen, so daß die Flüssigkeit bei niedrigerer Temperatur verdampft werden kann.

Anstelle eines wie oben beschrieben normalen Thermospray- Verdampfers kann ein modifizierter Thermospray-Verdampfer 128 verwendet werden, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Anordnung wird die Flüssigkeit aus dem Chromatographen durch eine innere Kapillare 130 zweckmäßigerweise aus Quarz glas oder nichtrostendem Stahlrohr für die Spitze von Injek tionsspritzen geführt. Ein Außenrohr 132 aus nichtrostendem Stahl wird mit einem durch es geführten elektrischen Strom direkt widerstandsbeheizt; die zugeführte Wärme wird nach der Beschreibung in der US-PS 47 30 111 geregelt. Das Trä gergas wird durch den Ringraum 134 zwischen dem Innen- und dem Außenrohr geführt. Bei dieser Anordnung werden sowohl der LC-Ausfluß als auch das Trägergas erwärmt; die hohe Geschwin digkeit des erwärmten Trägergases um den Thermospray-Strahl 136 herum unterstützt die Verteilung und das Verdampfen der Tröpfchen des Strahls.

Obgleich die Strömungsgeschwindigkeiten in der Schnittstelle nicht kritisch sind, muß die Trägergasströmung stark genug sein, um einerseits das Aerosol wirksam zu transportieren und andererseits minimale Turbulenzen zu erzeugen. Ein Rohr 40 mit kreisförmigem Innenquerschnitt und einem Durchmesser von etwa 10 mm arbeitet zufriedenstellend bei den Strömungsstär ken, die man bei bis zu 2 ml/min am Eingang des Flüssigchro matographen aufgegebener Flüssigkeit erhält. Ein gleichmäßi ger Ouerschnitt des Strömungsweges in der Desolvatierungs kammer und den Kondensatoren ist bevorzugt; plötzliche Ände rungen des Querschnitts führen zu einer schnellen Expansion oder Kontraktion der Strömung und sind zu vermeiden. Obgleich das Aerosol auf einem gekrümmten Weg geführt werden kann, wie es die Fig. 2 zeigt, sollten scharfe Knicke im Strömungsweg vermieden werden, so daß die Teilchen nicht auf die Innen wandflächen des Rohrs 40 prallen und daher zum gewählten De tektor weiterlaufen können. Unter den bevorzugten Strömungs bedingungen bleibt im Rohr 40 eine im wesentlichen laminare Strömung erhalten und wird das Aerosol von dem schnelleren Trägergas entlang der Rohrmitte geführt wird, so daß die Teilchen mit vernachlässigbaren Verlusten auf verhältnismäßig langen Entfernungen transportiert werden können. Infolge der gegenüber der großen Masse dieser Teilchen relativ zu der der Trägergas- und der Lösungsmittelgasmoleküle diffundieren nur wenige Aerosolteilchen zu den Wänden, während die Diffusion der Lösungsmittelmoleküle im Trägergas verhältnismäßig rasch erfolgt.

Während der Ausfluß durch das Rohr 40 vom beheizten Bereich der Desolvatierungskammer zum kühleren Bereich des Kondensa ors läuft, wird er übersättigt und beginnt, auf den Wänden des Rohrs 40 zu kondensieren. Die Kondensation von Dampf auf den Probenteilchen bleibt minimal, da die Probenteilchen nahe der Mitte des Rohrs 40 normalerweise etwas wärmer sind als der die kühleren Wandflächen berührende Dampf und weiterhin der Gesamtflächeninhalt der Teilchen erheblich kleiner als der des kühleren Rohres ist. Die Temperatur des in Wärmekon takt mit dem Rohr 40 stehenden hülsenartigen Kühlmantels 42 liegt nur geringfügig über dem Erstarrungspunkt der konden sierten Flüssigkeit. Ein Thermostat 43 erfaßt die Innenwand temperatur im Kondensator und gibt ein entsprechendes Signal an den Regler 26, der den Mantel 42 entsprechend ansteuert.

Das Rohr 40 erhält so einen Übergangsbereich 41 zwischen der beheizten Zone zwischen der Desolvatierungskammer und der ge kühlten Zone des Kondensators. Der Übergangsbereich 41 ist, wie die Fig. 2 zeigt, so angeordnet, daß das flüssige Konden sat 44 vorzugsweise unter der Schwerkraft zum Abfluß 46 im Übergangsbereich 41 des Rohrs 40 fließt, von wo es abgepumpt und entsorgt wird. Eine kleine Verdrängerpumpe 48 wie bspw. eine peristaltische Schlauchpumpe kann dazu dienen, das Kon densat abzupumpen, ohne daß Gas oder Dampf in wesentlichen Mengen aus der Schnittstelle entweichen können. Der Abfluß kann mit einem herkömmlichen Rückschlagventil 50 ausgerüstet sein, um eine Rückströmung der Flüssigkeit zu verhindern, falls der Innendruck in der Schnittstelle unter den Außen druck abfallen sollte.

Wenn die Kühlzone im Kondensator eine ausreichende Länge hat, nähert sich der den Kondensator verlassende Dampf ein Gleich gewicht mit der Flüssigkeit bei der Temperatur des Kondensa tors. Ein Kondensator mit einem gradlinigen Rohr von etwa 30 cm Länge hat sich als zufriedenstellend für Zuflußraten von bis zu 0,5 ml/min Flüssigkeit aus dem Flüssigchromato graphen erwiesen. Die Länge des Strömungswegs von der Desol vationskammer zu den Kondensatoren sollte mindestens das 30 fache und vorzugsweise mindestens das 50fache des Durchmes sers bzw. der Breite des Strömungsweg betragen. Für Anwen dungen mit stärkeren Flüssigkeitsströmungen kann die Gesamt länge der Kühlzone proportional zu der maximal erwarteten Flüssigkeitsströmung verlängert werden. Der Kondensator läßt sich so konfigurieren, daß das Rohr 40 in einer Wendelform gekühlt wird, so daß es sich dessen verlängern läßt, ohne daß der Kondensator größer wird. Eine Wendelführung des Rohrs 40 würde auch der Strömung einen gewissen Winkelimpuls erteilen, der den effektiven Diffusionskoeffizienten und entsprechend den Wirkungsgrad des Kondensators erhöht.

Die in der Fig. 2 gezeigte, verhältnismäßig einfache Anord nung kann für einige Anwendungen einer Schnittstelle Flüs sigchromatograph/Gasphasendetektor das Lösungsmittel wir kungsvoll beseitigen. Handelt es sich bei dem Detektor bspw. um ein EI-Massenspektrometer mit einem 2-stufigen Teilchen strahlseparator, der die mitgeführte Lösungsmitteldampfmenge weiterverringert, erhält man mit dieser Kombination der Schnittstelle mit dem speziellen Detektor eine sehr wirkungs volle Beseitigung des Lösungsmittels, während mehr als die Hälfte der Probenteilchen weitergegeben werden. Die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform kann daher für zahlreiche Proben eine gute Detektorempfindlichkeit ergeben, obgleich die Ionisierung des Lösungsmitteldampfes noch erheblich zu unteren Bereich (niedrige Massen) des Massenspektrums bei trägt. Wird der in Fig. 2 gezeigte Kondensator auf 0°C ge kühlt, lassen sich mehr als 99% des Wassers kondensieren und entfernen; von typischen organischen Lösungsmitteln wie Methanol oder Azetnitril lassen sich mehr als 90% entfernen. Der erfindungsgemäße Kondensator ist in der Lage, im wesent lichen das gesamte und vorzugsweise mindestens 90% des Lö sungsmittels im LC-Ausfluß zu beseitigen, der in die Desol vatierungskammer gegeben wird. Wirkungsgrade von mehr als 95% der Lösungsmittelbeseitigung lassen sich erreichen, indem man die Kondensatortemperatur entsprechend der mobilen Phase des Flüssigchromatographen programmiert. Die Kondensatortem peratur sollte jedoch nicht niedriger als der Erstarrungs punkt der flüssigen Eingangsmischung sein, da sonst die im Kondensator sich ansammelnden Abfallstoffe die Schnittstelle zusetzen können. Da oft flüssigchromatographisch abgetrennte Proben in Konzentrationen von 10^-3 ppm oder noch weniger er faßt werden müssen, kann in vielen Anwendungen eine weitere Verringerung der Lösungsmittelkonzentration über diejenige hinaus erforderlich sein, die mit Schnittstelle nach Fig. 2 möglich ist.

Die Fig. 4 zeigt ein System, mit dem sich gegenüber der Schnittstelle der Fig. 2 die Lösungsmitteldampfkonzentration weiter absenken läßt. Die Schnittstelle der Fig. 4 weist eine erste Kondensatorstufe 52 auf, die funktional und baulich mit der der Fig. 2 identisch sein kann. In Reihe mit der ersten Kondensatorstufe 52 ist eine zweite Kondensatorstufe 54 ge schaltet, wobei letztere baulich der der Fig. 2 entspricht, aber kein zusätzliches Trägergas bzw. kein Thermospray-Strahl und folglich auch keine beheizte Zone bzw. kein beheizter Block 36 vorgesehen sind. Die zweite Kondensatorstufe 46 weist ein U-Rohr in Reihe mit dem U-Rohr der ersten Konden satorstufe, einen zweiten Abfluß und eine zweite Kühlzone (Kühlmantel) 42 stromabwärts des Abflusses auf. Ein Kälte abscheider ("cryogenic trap") 56 ist, wie in Fig. 4 gezeigt, in Reihe mit der zweiten Kondensatorstufe 54 geschaltet; der Ausfluß geht an einen geeigneten Gasphasendetektor wie ein EI-Massenspektrometer 58 weiter.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Schnittstelle wird die erste Kondensatorstufe 52 vorzugsweise bei einer Temperatur unmit telbar über dem Gefrierpunkt des Eingangslösungsmittels be trieben, die zweite Kondensatorstufe 54 vorzugsweise bei einer Temperatur unmittelbar über dem Gefrierpunkt des ver bleibenden Lösungsmitteldampfes aus der ersten Kondensator stufe, so daß die zweite Stufe kondensiert, ohne eine maxi male Menge Lösungsmitteldampf zu Erstarrung zu bringen. Zwi schen der ersten und der zweiten Kondensatorstufe durch laufen der Dampf und das Aerosol einen Rohrabschnitt 40, der auf Umwelttemperatur gehalten wird. Daher kann Lösungsmittel, das sich auf den Teilchen in der ersten Kondensatorstufe 54 abgelagert hat, wieder verdampfen und dann von den Teilchen in der zweiten Kondensatorstufe 56 mit dem größten Teil des verbleibenden Dampfes abkondensieren. Wird die zweite Kon densatorstufe bei etwa -40°C betrieben, werden von der er sten und der zweiten Kondensatorstufe (zusammen mit allem oder fast allem Wasser) mehr als 99% der organischen Lö sungsmittel beseitigt. Ist eine weitere Verringerung der Lö sungsmitteldampfkonzentration erforderlich, kann der Ausfluß aus der zweiten Kondensatorstufe 54 durch ein Rohr 60 geführt werden, das in einem in ein geeignetes Kühlmittel wie flüssi gen Stickstoff getauchten Gehäuse 62 dicht abgeschlossen un tergebracht ist. Das Gehäuse 62 kann also einen Einlaß 61 für flüssigen Stickstoff und einen Auslaß 63 aufweisen, die das Rohr 60 auf einer ausreichend tiefen Temperatur halten, um den verbleibenden Lösungsmitteldampf zu beseitigen. Der Käl tebscheider 56 führt also dazu, daß fast das gesamte übrige Lösungsmittel in fester Form auf der Rohrinnenwand des Rohrs festgehalten wird. Im Gegensatz zur ersten und zweiten Kon densatorstufe, bei denen das Kondensat stetig in flüssiger Form abgezogen wird, kann der Kälteabscheider 56 nicht kon tinuierlich betrieben werden. Da jedoch aus der zweiten Kon densatorstufe 54 das kondensierbare Material nur in geringen Mengen anfällt, läßt sich der Kälteabscheider über längere Zeiträume (mehr als 8 Std.) betreiben, bis sich soviel Feststoff auf der Innenseite des Rohrs 60 angesammelt hat, daß er entfernt werden muß. Dies kann geschehen, indem man das Ventil 68 schließt, das den Ausgang des Abscheiders 68 mit dem Detektor verbindet, und das Kühlmittel (Stickstoff) abnimmt. Indem man den Abscheider sich wieder auf Raumtem peratur erwärmen läßt und das Ablaßventil 64 öffnet, kann das angesammelte Kondensat am Rückschlagventil 66 vorbei zum Abfall entweichen.

Die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Schnittstelle hängt in gewisser Weise von der Größe der erzeugten Teilchen ab. Kleinere Teilchen werden in der Sprühdüse leichter be schleunigt und auch von Gasströmen stromabwärts der Düse leichter abgelenkt. Andererseits sind größere Teilchen schwieriger zu beschleunigen und erfordern höhere Geschwin digkeiten des Trägergases, um sie als Aerosol zu erhalten; sind sie einmal beschleunigt worden, lassen sie sich nur noch schwer aus dem Teilchenstrahl auslenken. Wenn abgesehen von der interessierenden Probe jeder andere nichtflüchtige Stoff in der Flüssigkeitsströmung fehlt, hängt der endgültige Durch messer des trockenen Teilchens von der Probenkonzentration in der nichtverdampften Flüssigkeit ab. Diese Besonderheit kann den Nachteil haben, daß der Wirkungsgrad der Probenüber tragung von der endgültigen Teilchengröße und damit von der Konzentration der Probe in der unverdampften Flüssigkeit ab hängt, so daß - insbesondere bei niedrigen Probenkonzentra tionen - die Detektorkennlinie nichtlinear wird. Dieser un erwünschte Effekt läßt sich umgehen, indem man der mobilen Phase eine geringe Konzentration eines Stoffs (bspw. Harn stoff) zugibt, das weniger flüchtig als das Lösungsmittel ist, so daß dessen Konzentration eher als die der Probe die endgültige Teilchengröße bestimmt. Wählt man diesen zuzuge benden Stoff so aus, daß der Detektor auf sein Vorliegen nicht wesentlich reagiert, lassen sich die gewünschte Line arität des Detektors für die interessierenden Proben und eine hohe Detektorempfindlichkeit erzielen. Weiterhin kann man den zuzugebenden Stoff so wählen, daß die Gasphasendetektion ausgewählter Verbindungsarten verbessert, die von Verbindun gen ohne Interesse jedoch unterdrückt wird.

Ein alternatives Verfahren zur Beseitigung des Lösungsmittel dampfs ist in der Fig. 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die gekühlten Kondensatoren durch eine Gasdiffusions zelle 140 ersetzt. Eine "Naßaerosol"-Mischung 142 aus Träger gas, Lösungsmitteldampf und Teilchen aus der Desolvations kammer 16 tritt in die Diffusionszelle 140 ein und eine "Trockenaerosol"-Mischung 144 im wesentlichen aus Trägergas und den interessierenden Probenteilchen wird an den Detektor 146 weitergereicht. Die durch die Diffusionszelle laufenden Probenteilchen werden von einer Diffusionsmembran 146 von einem ergänzenden Trägergasstrom getrennt. Ein Gas, das vorzugsweise chemisch identisch zu dem in die Desolvations kammer eingeführten Trägergas ist, wird aus dem Behälter 148 in das Gehäuse 150 der Diffusionszelle eingeführt und strömt im Ringraum 152 zwischen dem Gehäuse 150 und der Membran 146 im Gegenstrom zu den Teilchen. In dieser Anordnung muß die Strömung des gegenströmenden Ergänzungsgases erheblich stär ker als die der Naßaerosolmischung sein; vorzugsweise ist sie zwei- bis dreimal stärker, so daß an jedem Punkt entlang der Membran 146 die Konzentration des Lösungsmitteldampfes im gegenströmenden Gas erheblich nie driger als im Naßaerosol ist. Die Strömung des ergänzenden Trägergases 154 kann mit dem Ventil 156 eng toleriert ein gestellt werden. Die Eigenschaften der Membran 146 sind nicht kritisch; eine Anzahl unterschiedlicher Filterstoffe ist er folgreich eingesetzt worden. Die Membran sollte durchlässig genug sein, daß das Trägergas und der Dampf frei durch sie diffundieren können, aber eine Strömung stark genug sperren, daß die Nettogasströmung durch sie verhältnismäßig niedrig und daher keine der interessierenden Teilchen durch sie hindurchtreten. Eine Membran aus einer fasrigen porösen Form von PTFE hat sich als zufriedenstellend erwiesen; ein sol ches Material ist unter der Bezeichnung ZITEX im Handel.

Das oben angegebene Verfahren ist gegenüber den gekühlten Kondensatoren vorteilhaft, da es keine aufwendigen mechani schen Systemteile wie Kühlmaschinen und Pumpen erfordert. Ein geringer Nachteil ist, daß eine höhere Gesamtströmung des Trägergases erforderlich ist. Die effektive Fläche der Diffu sionszelle, d.h. der Flächeninhalt der die Teilchen in der Primärströmung vom ergänzenden Trägergas 154 trennenden Mem bran 146, läßt sich leicht so einstellen, daß die gewünschte Menge des Lösungsmitteldampfes entfernt wird. Weiterhin kann man die Gasdiffusionszelle 140 mit den gekühlten Kondensato ren in Reihe geschaltet anwenden. Bspw. kann die Diffusions zelle 140 den oben erläuterten und in der Fig. 4 gezeigten Kälteabscheider ersetzen, so daß man mit einer Reihenschal tung aus der ersten und zweiten gekühlten Kondensatorstufe 52, 54 und einer Diffusionszelle 140 das gewünschte Ergebnis - Beseitigung des Lösungsmittels - erhält.

Nachdem die Probe den jeweils gewählten Detektor erreicht hat, läßt sie sich nach dessen Erfordernissen behandeln, um den maximal möglichen Detektionswirkungsgrad zu erreichen. Mit Gasphasendetektoren wie PID- oder FID-Detektoren kann man die Probenteilchen in der Gasströmung erwärmen und auf eine beheizte Fläche aufschlagen lassen, da eine Pyrolyse nicht schädlich ist und nur ein Teil der Probe zu einem Gas umgewan delt werden muß, um erfaßbar zu werden. In anderen Fällen können zusätzliche herkömmliche Elemente erforderlich sein, um die Kopplung zwischen der Schnittstelle und dem jeweiligen Detektor zu vervollständigen. Für den Fachmann ist daher einzusehen, daß die erfindungsgemäße Schnittstelle sich mit fast allen Gas- und Festphasendetektoren einer breiten Viel falt von Bauarten kombinieren läßt, so daß man eine im we sentlichen "universelle" Schnittstelle von der Flüssigchro matographie zu Gasphasendetektoren erhält.

Detektoranwendungen

Die erfindungsgemäße Schnittstelle läßt sich effektiv zum Koppeln eines LC-Ausflusses auf eine Vielzahl von Detektoren einsetzen. Die Fig. 6 zeigt einen Teil einer Schnittstelle 70, die entsprechend der vorgehenden Beschreibung Aerosol proben 72, die weniger flüchtig sind als das LC-Lösungsmit tel, zu einem Teilchenstrahl 73 umwandelt, der mit hohem Wirkungsgrad an einen Gasphasendetektor 28 übertragen wird. Der Lösungsmitteldampf wird auf wirkungsvolle Weise beseitigt und durch ein Trägergas im wesentlichen bei Atmosphärendruck ersetzt, wobei das zugeführte Gas geeignet ist als Trägergas für die Verwendung mit einem bestimmten gewählten Detektor. Nach einer Ausführungsform kann das Aerosol aus einem oder mehreren Detektoren 22 bei Atmosphärendruck durch ein Rohr 74 unmittelbar auf einen gewählten Gasphasendetektor 28 ge geben werden, der zur Atmosphäre gelüftet wird.

Für andere Gasphasendetektoren kann es erforderlich sein, die Strömung zum Detektor abzuschwächen und eine Beheizung vorzu sehen, um die Teilchen zu verdampfen und so einen detektier baren Probendampf bereitzustellen. Die Fig. 6 zeigt ein Rohr 74 hinter einem oder mehreren Kondensatoren 22, in dem die Aerosolströmung (0,5 bis 2,0 l/min) von einer Düse 75 einge schnürt wird, die einen Teilchenstrahl durch einen Impuls- Separator 76 in das Rohr 80 abgibt. Gas oder Dampf kann also aus dem Separator 76 über die Ablaßleitung 78 abgeführt wer den, so daß der Strahl 73 im Rohr 80 sich im wesentlichen auf Atmosphärendruck befindet. Die Strömung im Rohr 80 kann bspw. mit einem Eingangsskimmer 81 reduziert werden, so daß der Detektor 28 sich bei 84 die Atmosphäre lüften läßt; durch den Ablaß geht einer kleiner Anteil (bspw. 10 bis 100 ml/min) der von den Kondensatoren 22 kommenden Strömung ab. Das in der Fig. 6 gezeigte Rohr 80 ist mit einer hülsenartigen Heizein heit 82 gezeigt, die in Wärmekontakt mit dem Rohr 80 steht, um die durch dieses laufenden Teilchen zu verdampfen und so einen Probendampf an den Detektor 28 weiterzugeben. Bei an deren Gasphasendetektoren kann es möglich sein, die Proben teilchen unmittelbar bei deren Ionisierung und Detektion bspw. in einer Flamme zu verdampfen.

Die Fig. 7 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Thermo spray-Schnittstelle an einen Detektor 28 angeschlossen, der auf eine auf einer festen Oberfläche abgelagerte Probe an spricht. Hierbei wird das von den Kondensatoren her kommende Rohr 74 durch eine Düse 75 eingeschnürt, um einen Teilchen strahl 73 auszugeben, der auf eine sich bewegende oder be wegbare Oberfläche 86 wie bspw. ein Band, eine Platte oder eine Trommel auftrifft. Die im Flüssigchromatographen abge trennte Probe wird folglich an verschiedenen Orten auf der sich bewegenden Oberfläche 86 abgelagert und kann dann mit einem geeigneten oberflächensensitiven Verfahren analysiert bzw. detektiert werden - bspw. der Diffusreflektions-FTIR, der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) oder der Cf- 252-Plasmadesorptions-Massenspektrometrie. In allen diesen Fällen kann der mobilen Phase stromaufwärts des Verdampfers ein Feststoff in Lösung als fester Träger zugegeben werden, der die Übertragung von schwach konzentrierten Proben an den Detektor 28 und deren Detektion verbessert - bspw. Kalium chlorid als transparente Matrix für die FTIR-Detektion. Alternativ kann man stromaufwärts des Verdampfers organische Feststoffe wie Nitrocellulose oder Weinsäure zugeben, um die Leistung eines als Detektor verwendeten Massenspektrometers zu steigern.

Die Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Thermospray-Schnitt stelle, mit der ein Flüssigchromatograph mit einem EI-Mas senspektrometer gekoppelt wird. Da die Massenspektrometrie ein verhältnismäßig gutes Vakuum in der Ionenquelle und im Massenanalysator erfordert, ist zusätzliche Pumpkapazität vorgesehen, um den Druck des Trägergases vor dem Erreichen der Ionenquelle zu verringern, aber gleichzeitig den Teil chenstrahl wirkungsvoll zu übertragen. Wie die Fig. 8 zeigt, sind tandemgeschaltete Impulsseparatoren vorgesehen; bei dem Trägergas handelt es sich vorzugsweise um ein Inertgas mit niedrigem Molekulargewicht wie Helium. Der aus dem Rohr 74 austretende Strahl durchläuft einen ersten Impulsseparator 88, den eine geeignete mechanische Vakuumpumpe 96 mit einer Leistung von etwa 4 l/s auf wenige Torr evakuiert. Der Teil chenstrahl durchläuft weiter das Rohr 92, wobei die Strömung mit einem Abstreifer ("skimmer") 81 weiter abgeschwächt wird, wie oben beschrieben, und wird in einen zweiten Impulssepara tor 94 gegeben, den eine Diffusionspumpe mit einer Leistung von etwa 400 l/s auf etwa 0,001 Torr oder weniger evakuiert. Indem man die Düsen- und Abstreiferöffnungen sowie die Ent fernung zwischen der Düse 75 und dem Abstreifer 81 in einem oder beiden Impulsseparatoren 88, 94 geeignet wählt, kann der verbleibende Teilchenstrahl wirksam an die EI-Ionenquelle 98 und das Massenspektrometer 100 übertragen werden, während die Pumpen 90, 96 den größten Teil des Trägergases abpumpen. Ein kleiner Teil des Trägergases kann natürlich die Ionen guelle 98 erreichen; ein Trägergas mit geringer Masse und kleinem Ionisierungsquerschnitt (bspw. Helium) in geringer Konzentration wird aber die Arbeit des EI-Massenspektrometers nicht wesentlich beeinträchtigen, wenn sein Druck niedriger als 0,0001 Torr ist. Wie in Fig. 8 gezeigt, lassen sich die EI-Ionenquelle 98 und der Massenanalysator 100 zweckmäßiger weise in einer Kammer 102 unterbringen, deren Innendruck die Pumpe 104 auf dem für die EI-Massenspektrometrie gewünschten Wert hält.

Die Fig. 9 zeigt eine Thermospray-Schnittstelle zum Koppeln der Flüssigchromatographie mit der CI-Massenspektrometrie. Diese Technik entspricht der für die EI-Massenspektrometrie angewandten; es ist jedoch nur ein einziger Impulsseparator nötig, da die CI-Ionenquelle 106 bei einem weit höheren Druck von bspw. etwa 1 Torr arbeitet. Das Aerosol durchläuft also einen einzigen Impulsseparator 88, wie in Fig. 8 gezeigt; der Teilchenstrahl 73 läuft weiter durch das Rohr 92 A entspre chend dem in Fig. 8 gezeigten. In diesem Fall wird der Teil chenstrahl jedoch direkt auf die CI-Ionenquelle 106 gegeben und durchlaufen die Ionen die Leitplatten 108 und werden von Massenanalysator 100 A analysiert. Die CI-Ionenquelle 106 und der Analysator 100 A sind auf geeignete Weise in einer Kammer 102 A untergebracht; das für die CI-Massenspektrometrie er forderliche Vakuum wird von der Pumpe 104 A erzeugt. In diesem Fall kann das gewünschte chemische Ionisierungsgas zusammen mit den Trägergas auf die Schnittstelle gegeben werden; desgl. kann man Helium als Trägergas verwenden und das Ioni sierungsgas in einer sehr schwachen Strömung direkt in die Ionenquelle 106 einführen.

Die Fig. 9 zeigt eine Thermospray-Schnittstelle zur Übertra gung eines Strahles von Probenteilchen auf eine Oberfläche in einem evakuierten Detektionsinstrument. Der in der darge stellten Konfiguration verwendete Detektor ist für die Laser desorptions-Massenspektrometrie gedacht, obgleich auch die Sekundärionen-Massenspektrometrie, Matrixisolations-FTIR oder ein anderer ein Hochvakuum erfordernder Detektor eingesetzt werden können. Für einen FTIR-Detektor kann Argon als Träger gas verwendet werden, so daß ein kleiner Anteil des übertra genen Gases auf eine kryogen gekühlte Oberfläche prallt, auf der die Probe und das Gas kondensieren und danach analysiert werden können. Die Prallfläche kann entweder beheizt oder ge kühlt werden, und die im Teilchenstrahl 73 enthaltene Probe kann auf der Oberfläche gesammelt und gleichzeitig verdampft oder mit fokussierter Laserstrahlung oder durch aufschlagen de hochenergetische Ionen oder Neutrale ionisiert werden. Alternativ können die Proben durch Aufheizen der Oberfläche - entweder direkt oder durch Laser- oder Ionenbestrahlung - verdampft und durch Elektronenaufschlag nach hilfsweisen Elektronenstrahltechniken ionisiert werden. Die Fig. 10 zeigt ein Strömungsrohr 92 B entsprechend dem oben beschriebenen zur Aufnahme eines Aerosols aus einem einzigen Impulsseparator 88; der Teilchenstrahl 73 wird auf einen zweiten Impulssepa rator 94 A gegeben, dessen Vakuum von der Pumpe 96 A aufrecht erhalten wird. Der Teilchenstrahl läuft weiter bis zum Auf schlag auf die temperaturgeregelte Oberfläche 118, wo der durch die Öffnung 122 in die Kammer 114 gerichtete Laser strahl 120 die Probe verdampft und ionisiert. Die Probenionen 126 laufen durch die Leitelemente 124 hindurch zum Massen analysator 100 C. Die Pumpe 116 erzeugt das für die Analyse erforderliche Vakuum.

Es sei darauf verwiesen, daß sich verschiedene Vernebler ver wenden lassen, um den LC-Ausflußsprühstrahl in eine erfin dungsgemäße Desolvatierungskammer zu leiten, obgleich eine Thermospray-Technik mit kontrollierter Teilverdampfung des Ausflusses vor der Abgabe bevorzugt sind. Verwendet man wei terhin eine andere Vernebelungstechnik als das Thermospray- Verfahren, wird vorzugsweise der LC-Ausfluß vor dem Einsprü hen in die Desolvatierungskammer erwärmt, damit bei einem sinnvollen LC-Durchsatz das Lösungsmittel in der Desolvatie rungskammer zuverlässig vollständig verdampft, ohne daß die interessierenden Probenteilchen wesentlich verdampfen. Die erfindungsgemäßen Techniken sind jedoch auf unterschiedliche Vernebler zur Ausgabe des LC-Ausflusses in die Desolvatie rungskammer anwendbar - bspw. solche, die nach dem MAGIC- oder dem Thermabeam-Verfahren arbeiten, die oben erwähnt sind.

Es sei weiterhin darauf verwiesen, daß ein bestimmtes Lö sungsmittel gewählt werden kann, um die interessierenden Proben (gelöster Stoff) durch den Chromatographen zu führen; es hängt vom Chromatographen selbst und den abzutrennenden Proben ab. Vorzugsweise sind die Flüchtigkeiten des Lösungs mittels und der interessierenden Proben stark unterschied lich, so daß in der erfindungsgemäßen Schnittstelle das Lösungsmittel vollständig, nicht aber die interessierende Probe verdampft.

Es ist einzusehen, daß unterschiedliche Gas- und Festphasen detektoren zusammen mit der erfindungsgemäßen, praktisch uni versellen Schnittstelle eingesetzt werden können, um den LC- Ausfluß auf einen gewünschten Detektor zu geben. Obgleich die Systemteile stromabwärts der Desolvatierungskammer und der Kondensatoren nützlich oder erforderlich sein können, läßt sich die gleiche grundsätzliche Schnittstelle zusammen mit unterschiedlichen Gasphasendetektoren verwenden, so daß ihre Vielseitigkeit erhöht und die Erstellungkosten gesenkt wer den können.

Claims

1. Schnittstelle zur Aufnahme eines flüssigen Ausflus ses aus einem Flüssigchromatographen, wobei der Ausfluß Lösungsmittel und eine in diesem gelöste Probe enthält, und zum Ausgeben der interessierenden Probenteilchen an einen Detektor zur Analyse, gekennzeichnet durch
eine Desolvatierungskammer,
eine Heizeinrichtung, um die Temperatur des flüssigen Ausflusses vor dem Eintritt in die Desolvatierungskammer zu erhöhen,
eine Sprüheinrichtung, um den erwärmten flüssigen Ausfluß in die Desolvatierungskammer zu geben,
eine Gasversorgungseinrichtung, aus der ein Trägergas in die Desolvatierungskammer gegeben wird,
eine Strömungswegeinrichtung, in der ein Aerosol mit dem Trägergas, verdampftem Lösungsmittel und den interessie renden Probenteilchen aus der Desolvatierungskammer abge führt wird, und
eine Einrichtung zum Beseitigen des Lösungsmittels, die das Aerosol aufnimmt und das verdampfte Lösungsmittel im wesentlichen vollständig beseitigt, während sie das Trä gergas und im wesentlichen sämtliche Teilchen der inter essierenden Probe an den Detektor zur Analyse weitergibt.

2. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch eine Heizeinrichtung für die De solvatierungskammer, um den in diese eingesprühten Ausfluß zu erwärmen und das Lösungsmittel in der Kammer im wesent lichen vollständig zu verdampfen, die interessierenden Probenteilchen in der Kammer aber zu erhalten.

3. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch einen Thermospray-Regler, der die Wärmeabgabe der Heizeinrichtung so regelt, daß ein we sentlicher Teil des Lösungsmittels aus dem LC-Chromato graphen vor dem Eintritt in die Desolvatierungskammer verdampft wird.

4. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Beseitigen des Lösungsmittels eine Kondensieranordnung aufweist, die das Aerosol kühlt und das in ihm enthaltene verdampfte Lösungsmittel im wesentlichen vollständig verflüssigt.

5. Schnittstelle nach Anspruch 4, gekenn zeichnet durch einen Abfluß für Kondensat, der in Verbindung mit der Strömungswegeinrichtung steht, um das kondensierte flüssige Lösungsmittel aus der Kondensatoran ordnung stetig auszugeben, während das Aerosol in der Strömungswegeinrichtung zur Kondensatoranordnung übertragen wird, wobei die Strömungswegeinrichtung so konfiguriert ist, daß im wesentlichen der gesamte kondensierte flüssige Dampf in der Kondensatoranordnung in einem Teil der Strömungswegeinrichtung im Gegenstrom zur Aerosolströmung in der Strömungswegeinrichtung zum Abfluß fließt.

6. Schnittstelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranord nung weiterhin eine erste und eine zweite Kühleinrichtung, die ein Reihe geschaltet beabstandet liegen, um das Aero sol an entsprechenden ersten und zweiten Orten in der Kon densatoranordnung, die beabstandet hintereinanderliegen, zu kühlen, und ein Übergangsbereich zwischen die erste und die zweite Kühleinrichtung geschaltet ist, um kondensier tes Lösungsmittel auf den interessierenden Teilchen, die an der ersten Kühleinrichtung vorbeilaufen, erneut zu ver dampfen und das Lösungsmittel mit der zweiten Kühleinrich tung von den interessierenden Teilchen abzukondensieren.

7. Schnittstelle nach Anspruch 4, gekenn zeichnet durch eine Kondensatortemperatur-Regel einrichtung, um die Temperatur des durch den Kondensator laufenden Aerosols einzustellen und so mehr als 99% des Lösungsmitteldampfes aus dem in den Strömungswegeinrich tung fließenden Aerosols zu beseitigen, so daß der Lö sungsmitteldampf mit verhältnismäßig schwacher Konzen tration an den Detektor weitergegeben wird.

8. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Be seitigungseinrichtung eine Gasdiffusionszelle aufweist, um Lösungsmittel aus dem Aerosol herauszudiffundieren, wäh rend Trägergas und interessierende Probenteilchen an den Detektor weitergegeben werden.

9. Schnittstelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionszelle ein Zellgehäuse, eine im Zellgehäuse angeordnete Gasdiffu sionsmembran, die das Zellgehäuse in einer Primärkammer zur Aufnahme des Aerosols und eine angrenzende Sekundär kammer unterteilt, und eine ein ergänzendes Trägergas lie fernde Einrichtung aufweist, die ein Trägergas durch die Sekundärkammer schickt, während Aerosol durch die Primär kammer strömt, so daß der Lösungsmitteldampf durch die Membran aus der Primär- in die Sekundärkammer diffundiert und von dem ergänzenden Trägergas abgeführt wird.

10. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Strömungswegeinrichtung in wesentlichen gleichförmig bleibt, so daß ein schnelles Expandieren oder Kontrahieren des Aerosols minimiert oder verhindert wird.

11. Schnittstelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Desolvationskammer, die Strömungswegeinrichtung und die das Lösungsmittel be seitigende Einrichtung jeweils so aufgebaut sind, daß ab rupte Richtungsänderungen des strömenden Aerosols verhin dert sind.

12. Schnittstelle nach Anspruch 5, gekenn zeichnet durch ein Strömungsrohr mit im wesentli chen gleichmäßigem Durchmesser, das den Strömungsquer schnitt in der Desolvationskammer, der Strömungswegein richtung und der das Lösungsmittel beseitigenden Ein richtung umschließt.

13. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswegein richtung eine Länge vom mindestens 30fachen Querschnitts durchmesser der Strömungswegeinrichtung hat.

14. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch eine Trägergas-Regeleinrichtung, die die Strömung des Trägergases in die Desolvationskammer so regelt, daß die Strömung des Trägergases stärker ist als die des aus der Sprüheinrichtung in die Desolvations kammer abgegebenen Dampfes.

15. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende der Sprüheinrichtung in der Desolvationskammer angeordnet ist und die Gasversorgungseinrichtung das Trägergas in der Desolvationskammer um das Austrittsende der Sprüheinrich tung herum eingibt, so daß das Trägergas in der Desolva tionskammer axial zum Austrittsende der Sprüheinrichtung fließt, um zu verhindern, daß das Aerosol die Innenwand flächen der Strömungswegeinrichtung berührt.

16. Schnittstelle nach Anspruch 2, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen der Temperatur des Lösungsmitteldampfes in der Desolvations kammer, wobei diese Einrichtung ansprechend auf die Tem peratur des Lösungsmitteldampfs ein Signal an die Heizung der Desolvationskammer abgibt.

17. Schnittstelle nach Anspruch 2, gekenn zeichnet durch eine Temperaturregelung zum An steuern der Heizung der Desolvationskammer, wobei diese Heizung die Temperatur der interessierenden Teilchen in der Desolvationskammer auf eine Temperatur anhebt, die sich dem thermischen Gleichgewicht mit dem verdampften Lösungsmittel in der Desolvationskammer nähert.

18. Schnittstelle nach Anspruch 4, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen der Temperatur des Lösungsmitteldampfes in der Kondensator anordnung, wobei die Einrichtung ansprechend auf die Temperatur des Lösungsmitteldampf ein Signal an die Kondensatoranordnung abgibt.

19. Schnittstelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranord nung
eine Kühleinrichtung zum stetigen Kondensieren mindestens eines wesentlichen Teils des von ihr aufgenommenen Lösungsmitteldampfs,
einen Abluß zum Abführen des kondensierten Lösungsmittels aus der Kühleinrichtung und
einen kryogenischen Abscheider stromabwärts der Kühlein richtung aufweist, um verbleibenden Lösungsmitteldampf, der die Kühleinrichtung durchläuft, in fester Form zu sam meln, so daß nur das Trägergas und interessierende Teil chen zum Detektor weitergeführt werden.

20. Schnittstelle nach Anspruch 19, gekenn zeichnet durch einen Regler für die Kondensator temperatur, der die Kühleinrichtung so regelt, daß das kondensierte Lösungsmittel in der Kondensatoranordnung auf einer Temperatur gehalten wird, die nur geringfügig über seinem Erstarrungspunkt gehalten wird.

21. Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Gas phasendetektor und eine Verdampfungseinrichtung vorgesehen ist, um die interessierenden Teilchen aus der Lösungsmit tel-Beseitigungseinrichtung zu einem Dampf zu verdampfen, der von Gasphasendetektor analysiert werden kann.

22. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch eine Anordnung mit einer sich bewe genden Oberfläche, auf der die interessierenden Teilchen aus der Lösungsmittel-Beseitigungseinrichtung zur Analyse durch den Detektor abgelagert werden.

23. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch einen ersten und einen zweiten Im pulsseparator, die das Trägergas von den interessierenden Teilchen trennen, wobei es sich bei dem Detektor um ein Elektronenaufschlag-Massenspektrometer handelt.

24. Schnittstelle nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Träger gas um ein solches mit niedrigem Molekulargewicht handelt und der erste und der zweite Impulsgenerator eine Düse sowie einen axial von dieser beabstandeten Abstreifer auf weisen, um die Menge des mit den interessierenden Teilchen an den Detektor gelangenden Trägergases zu bestimmen.

25. Schnittstelle nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch eine Einrichtung zur Lieferung eines Reagens-Gases, das dem der Desolvationskammer zuge führten Trägergas zugegeben wird, wobei es sich bei dem Detektor um ein chemisches Ionisations-Massenspektrometer handelt.

26. Schnittstelle zur Aufnahme eines eine gelöste Probe sowie ein Lösungsmittel enthaltenden flüssigen Ausflusses aus einem Chromatographen und zur Übergabe interessieren der Probenteilchen an einen Detektor zur Analyse einer Probe, gekennzeichnet durch
eine Desolvationskammer,
eine Sprüheinrichtung, mit der der flüssige Ausfluß in die Desolvationskammer gegeben werden kann,
eine Heizung, die den eingesprühten Ausfluß in der Desol vationskammer erwärmt, um in der Desolvationskammer im we sentlichen das gesamte Lösungsmittel zu verdampfen, aber die interessierenden Probenteilchen zu erhalten, eine Gas versorgungseinrichtung, um ein Trägergas in die Desolva tionskammer einzuführen,
eine Strömungsweganordnung mit im wesentlichen gleich förmiger Querschnittsfläche, um ein das Trägergas, das verdampfte Lösungsmittel und die interessierenden Proben teilchen enthaltendes Aerosol aus der Desolvatierungskam mer so herauszuführen, daß ein schnelles Expandieren oder Kontrahieren des Aerosols zu minimieren,
eine Lösungsmittel-Beseitigungseinrichtung zur Aufnahme des übergebenen Aerosols und zum Entfernen des größten Teils des verdampfen Lösungsmittels bei Weitergabe des Trägergases und im wesentlichen aller interessierenden Probenteilchen an den Detektor zur Analyse,
einen Abfluß, der stetig Lösungsmittel aus der Lösungs mittel-Beseitigungseinrichtung abführt, während das Aero sol auf der Strömungsweganordnung geführt wird, wobei die Strömungsweganordnung so konfiguriert ist, daß im wesentlichen der gesamte von der Lösungsmittel-Beseiti gungseinrichtung beseitigte Dampf dem Aerosol entgegenge richtet durch die Strömungswegeinrichtung strömt.

27. Schnittstelle nach Anspruch 26, gekenn zeichnet durch eine Heizung, die den flüssigen Ausfluß vor dem Eintritt in die Desolvationskammer er wärmt, und eine Thermospray-Regelung, die die Wärmeabgabe der Heizung für den flüssigen Ausfluß so regelt, daß ein wesentlichen Teil des Lösungsmittels aus dem Chromatogra phen vor dem Eintritt in die Desolvationskammer verdampft wird.

28. Schnittstelle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Be seitigungseinrichtung eine Kondensatoranordnung aufweist, um das Aerosol zu kühlen und das verdampfte Lösungsmittel in ihm im wesentlichen vollständig zu einer Flüssigkeit zu kondensieren.

29. Schnittstelle nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranord nung weiterhin eine erste und eine zweite Kühlanordnung, die beabstandet in Reihe geschaltet sind und das Aerosol an einer beabstandet hintereinander liegenden ersten bzw. zweiten Stelle in der Kondensatoranordnung zu kühlen, sowie einen zwischen der ersten und der zweiten Kühlein richtung liegenden Übergangsabschnitt aufweist, um kon densiertes Lösungsmittel auf den an der ersten Kühlein richtung vorbeilaufenden interessierenden Teilchen wieder zu verdampfen und mit der zweiten Kühleinrichtung das Lösungsmittel von den interessierenden Teilchen abzukond densieren.

30. Schnittstelle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel-Be seitigungseinrichtung eine Gasdiffusionszelle aufweist, um Lösungsmittel aus dem Aerosol herauszudiffundieren, wäh rend das Trägergas und die interessierenden Probenteilchen an den Detektor gegeben werden.

31. Schnittstelle nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionszelle ein Zellgehäuse, eine Gasdiffusionsmembran im Zellgehäuse, die dieses zu einer primären Strömungskammer zur Aufnahme des Aerosols und einer angrenzenden sekundären Strömungs kammer unterteilt, und eine Einrichtung zur Lieferung mit einem ergänzenden Trägergas aufweist, die Trägergas durch die sekundäre Strömungskammer schickt, während Aerosol durch die primäre Strömungskammer strömt, so daß der Lö sungsmitteldampf aus der primären in die sekundäre Strö mungskammer diffundiert und vom ergänzenden Trägergas ab geführt wird.

32. Schnittstelle nach Anspruch 26, gekenn zeichnet durch ein Strömungsrohr mit im wesent lichen konstantem Durchmesser innerhalb der Desolva tionskammer, der Strömungsweganordnung und der Lösungs mittel-Beseitigungseinrichtung.

33. Schnittstelle nach Anspruch 26, gekenn zeichnet durch eine Trägergas-Regeleinrichtung, die die Strömung des Trägergases zur Desolvationskammer so regelt, daß die Strömung des Trägers stärker ist als die Strömung des aus der Sprühvorrichtung in die Desolvations kammer gegebenen Dampfes.

34. Schnittstelle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Austrittsende der Sprüheinrichtung innerhalb der Desolvationskammer liegt und die Gasversorgungseinrichtung das Trägergas in die Desolvationskammer um das Austrittsende der Sprühein richtung herum verteilt so eingibt, daß das Trägergas in der Desolvationskammer axial zum Austrittsende der Sprüh einrichtung strömt, damit das Aerosol nicht die Innen wandflächen der Strömungswegeinrichtung berühren kann.

35. Schnittstelle nach Anspruch 28, gekenn zeichnet durch eine erste Fühleinrichtung, die die Temperatur des Lösungsmitteldampfs in der Desolvationskam mer erfaßt und auf diese ansprechend ein Signal an die Heizung abgibt, und durch eine zweite Fühleinrichtung, die die Temperatur des Lösungsmitteldampfs in der Kondensator anordnung erfaßt und ansprechend auf diese ein Signal an die Kondensatoranordnung abgibt.

36. Schnittstelle nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranord nung eine Kühleinrichtung zum kontinuierlichen Kondensie ren mindestens eines wesentlichen Teils des von der Kon densatoranordnung aufgenommenen Lösungsmitteldampfs und zur Weitergabe des kondensierten Lösungsmittels an den Abfluß aufweist und ein Kälteabscheider stromabwärts der Kühleinrichtung angeordnet ist, um verbleibenden Lö sungsmitteldampf, der durch die Kühleinrichtung gelangt, in fester Form zu sammeln, so daß im wesentlichen nur Trägergas und interessierende Teilchen an den Detekttor gelangen.

37. Schnittstelle nach Anspruch 26, gekenn zeichnet durch eine Verdampfereinrichtung, um die interessierenden Teilchen aus der Lösungsmittel-Beseiti gungseinrichtung zu einem Dampf zur Analyse durch den Detektor zu verdampfen.

38. Verfahren zum Erzeugen von interessierenden Teilchen zwecks Analyse einer Probe durch einen Detektor aus einem flüssigen Ausfluß aus einem Chromatographen, der eine ge löste Probe und Lösungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man
den flüssigen Ausfluß in eine Desolvationskammer ein sprüht,
die Temperatur des flüssigen Ausflusses in der Desolva tionskammer kontrolliert so erwärmt, daß das Lösungsmittel in der Desolvationskammer im wesentlichen vollständig ver dampft wird, während die interessierenden Probenteilchen in der Desolvationskammer verbleiben,
ein gewähltes Trägergas in die Desolvatierungskammer gibt,
ein Aerosol aus dem Trägergas, dem verdampften Lösungs mittel und den interessierenden Teilchen aus der Desolva tionskammer herausführt und
Lösungsmittel kontinuierlich aus dem herausgeführten Aerosol abzieht, während das Trägergas und die interes sierenden Probenteilchen zur Analyse an den Detektor ausgegeben werden.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man den flüssigen Ausfluß stetig der Desolvationskammer zuführt, während man der Schnittstelle aus dem Flüssigchromatographen flüssigen Ausfluß mit gelöstem Probenstoff über einen Bereich von Atommasseneinheiten zuführt.

40. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man das Trägergas dem vor gewählten Detektor entsprechend auswählt.

41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch ge kennzeichnet, daß man das Trägergas so wählt, daß der vorgewählte Detektor auf das Träger im wesentli chen nicht anspricht.

42. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man dem in die Desolva tionskammer gesprühten flüssigen Ausfluß ein gewähltes Lö sungsmittel zugibt, das flüchtiger ist als das Lösungs mittel im flüssigen Ausfluß.

43. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man den flüssigen Ausfluß vor dem Einbringen in die Desolvationskammer erwärmt und einen wesentlichen Teil des Lösungsmittels aus dem Flüs sigchromatographen vor dem Eingeben in die Desolvations kammer verdampft.

44. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man zur kontinuierlichen Beseitigung des Lösungsmittels den Aerosol kühlt, um den Lösungsmitteldampf zu flüssigem Lösungsmittel zu konden sieren, und das Lösungsmittelkondensat abzieht, während man das Trägergas und die interessierenden Probenteilchen an den Detektor weitergibt.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch ge kennzeichnet, daß man einen Abfluß bereit stellt, um das Lösungsmittelkondensat kontinuierlich ab zuführen, und im wesentlichen den gesamten kondensierten flüssigen Dampf auf einem Teil eines Strömungsweges ent gegengesetzt zum Abfluß in einer der Strömung des Aerosols in diesem Teil des Strömungsweges führt.

46. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch ge kennzeichnet, daß man das Aerosol an einer ersten und einer zweiten Stelle in einem Kondensator, die voneinander beabstandet in Reihe geschaltet sind, kühlt und einen Übergangsabschnitt zwischen der ersten und der zwei ten Stelle vorsieht, um Lösungsmittelkondensat, das auf den interessierenden Teilchen an der ersten Stelle vor beigeführt worden ist, erneut zu verdampfen und das Lö sungsmittel an der zweiten Stelle von den interessierenden Teilchen abzukondensieren.

47. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man zur kontinuierlichen Be seitigung des Lösungsmittels eine Gasdiffusionsmembran be reitstellt, die das Aerosol von einer angrenzenden sekun dären Strömungskammer trennt, und das Lösungsmittel vom Aerosol in die sekundäre Strömungskammer diffundieren läßt.

48. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man ein Strömungsrohr mit im wesentlichen konstantem Durchmesser bereitstellt, um den Strömungsquerschnitt in der Desolvationskammer zu um schließen.

49. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömung des Träger gases in die Desolvationskammer so regelt, daß sie stärker als die des in die Desolvationskammer gegebenen Dampfes ist.

50. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man ein Austrittsende einer Sprüheinrichtung in der Desolvationskammer anordnet und das Trägergas in die Desolvationskammer um das Austritts ende des Sprüheinrichtung herum so eingibt, daß es in der Desolvationskammer axial zum Austrittsende des Sprühein richtung strömt.

51. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man einen kryogenischen Ab scheider bereitstellt, um den verbleibenden Lösungsmittel dampf im wesentlichen vollständig in fester Form zu sam meln und im wesentlichen nur Trägergas und interessierende Teilchen an den Detektor weiterzugeben.

52. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß es sich bei dem Detektor um einen Gasphasendetektor handelt und man die interessieren den Teilchen zu einem Dampf zwecks Analyse durch den Gas phasendetektor verdampft.

53. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man ein gewähltes flüssiges Lösungsmittel mit dem in die Desolvationskammer gegebenen flüssigen Ausfluß zusammenführt, wobei die gewählte Flüs sigkeit eine geringere Flüchtigkeit als das Lösungsmittel im Ausfluß aufweist, um die Größe der interessierenden Teilchen in der Desolvationskammer zu beeinflussen.

54. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Desolvationskammer auf im wesentlichen atmophärischem Druck hält, während man den flüssigen Ausfluß in sie einsprüht.

55. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Strömung des Trä gergases zur Desolvationskammer so regelt, daß das ver dampfte Lösungsmittel und das Trägergas vor der Beseiti gung des Lösungsmittels einen Strömungsweg im wesentlichen laminar durchströmen.

56. Verfahren nach Anpruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Temperatur des Lö sungsmitteldampfes in der Desolvationskammer erfaßt und ein Signal zur Steuerung der Erwärmung des flüssigen Aus flusses in der Desolvationskammer entsprechend der er faßten Temperatur erzeugt.

57. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man eine Sammelfläche be wegt und die interessierenden Teilchen auf der Sammelflä che zur Analyse durch den Detektor ablagert.

58. Verfahren nach Anspruch 57, dadurch ge kennzeichnet, daß es sich bei dem Trägergas um ein Trägergas mit niedrigem Molekulargewicht handelt und man die Entfernung einer Düse von einem axial von dieser beabstandeten Abstreifer so regelt, daß Trägergas kontrolliert von den interessierenden Teilchen entfernt wird, wobei es sich bei dem Gasphasendetektor um ein Elektronenaufschlag-Massenspektrometer handelt.

59. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch ge kennzeichnet, daß man dem in die Desolva tionskammer gegebenen Trägergas ein Reagens-Gas zugibt, wobei es sich bei dem Gasphasendetektor um ein chemisches Ionisierungs-Massenspektrometer handelt.