Übersicht
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| Die grundlegenden Elemente eines
Einlass-Systems für die GC werden am einfachsten Beispiel - einem Einlass
ohne Split für flüssige Proben - erläutert. In der Kapillar-GC
wird der Einsatz eines Splitters
notwendig, um die Säule nicht zu überladen. Bei der Headspace-Technik arbeitet man nicht mit Probenlösungen, sondern entnimmt das
Untersuchungsmaterial aus dem Gasraum über der Probe. Neben diesen
Standard-Techniken gibt es noch weitere Möglichkeiten, die Proben
auf eine GC-Säule zu geben. |
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| Bei gepackten Säulen mit ihrem größeren
Querschnitt und in der Spurenanalytik auf Kapillarsäulen reicht als
flüssiges Probenvolumen etwa 1 µl aus. Diese Menge kann gerade
noch bequem mit einer Mikroliterspritze abgemessen werden. |
| Beim Einspritzen soll die Probe schnell verdampfen, es
entstehen dabei etwa 1 ml Gas. Deshalb befinden sich alle Teile des
Einlass-Systems in einem Einspritzblock (Bild), dessen Temperatur
deshalb über dem Siedepunkts des Lösemittel liegen soll - aber nicht zu
sehr, da sonst thermische Zersetzungsreaktionen auftreten können. Das Gas
(1) wird durch den Einspritzblock zur Säule (2) geführt. |
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Durch ein Septum (3) kann mit einer Mikroliterspritze
die Probe in den Einspritzblock gebracht werden, ohne dass an dieser
Stelle das Gas austritt. Die Septen bestehen meist aus Silkonkautschuk
und/oder Teflon. Gelegentlich müssen die Septen gewechselt werden, wenn
sie durch viele Injektionen beginnen auszureißen oder anfangen zu
"bluten", d.h. Bestandteile an das Gas abgeben. Dabei muss das
richtige Septum gewählt werden (Abmessungen, Maximaltemperatur,
Verwendungszweck) und die Septumschraube darf nur mit Gefühl angezogen
werden. |
| An der heißen Oberfläche des Einspritzblocks kann es zu
chemischen Reaktionen der Probe kommen. Um das zu verhindern wird ein Inlet
Liner (4) eingesetzt. Er besteht aus Glas, das durch eine spezielle
Behandlung (Silanisierung) inaktiviert wird, so dass keine Adsorption
u.ä. zu erwarten ist. Das Volumen muss zur verwendeten Säule passen. Die
spezielle Formgebung oder eine Füllung aus silanisierter Glaswolle
vergrößert die Oberfläche und beschleunigt so die Verdampfung. |
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Die Mikroliterspritzen
für die GC erlauben die Abmessung von Bruchteilen eines µl, indem die
Nadel als Zylinder und ein dünner Draht darin als Kolben verwendet wird.
Sie sind entsprechend vorsichtig zu handhaben. Der Spritzenhalter schützt
die Spritze dabei z.T.
- Vor dem Einspritzen werden sie gründlich mit der jeweiligen Probe
ausgespült, um Verschleppungen zu vermeiden.
- Dann zieht man die Probe auf, lässt den Überschuss aus der Spritze
heraus und wischt die Nadel ab, ohne dabei Öffnung zu berühren.
- Man setzt die Nadel in der Mitte des Septums genau im rechten Winkel
dazu auf und durchsticht vorsichtig das Septum. Dabei führt man die
Nadel in der Mitte zwischen zwei Fingern, um ein Verbiegen zu
vermeiden.
- Ist die Nadel weit genug eingeführt, injiziert man die Probe und
entfernt die Spritze wieder.
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Einige Alternativen zum
beschriebenen Vorgehen sind:
- Die Verdampfung der Probe aus der gefüllten Nadel,
d.h. der Kolben wird bei der Probenaufgabe nicht bewegt.
- Das Einspritzen mit heißer Nadel: Nach dem
Einführen der Nadel wartet man eine bestimmte Zeit bevor man die Probe
einspritzt.
- Zusätzliches Einspritzen einer Luftblase und/oder
von etwas reinem Lösungsmittel nach der Probe - dazu muss man
natürlich vorher entsprechend aufziehen.
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| Die Kapillar-GC erfordert Probenmengen unter 0,01 µl, die
man nicht mehr einfach handhaben kann. Statt dessen spritzt man etwa 1 µl
ein und verdampft diese Probe im Einspritzblock. Nun wird allerdings der
größte Teil davon seitlich aus dem Einspritzblock in die Umgebung
entlassen und nur ein kleiner Rest gelangt auf die Trennsäule. Das
Splitverhältnis wird durch das Splitventil (A) geregelt, je weiter
man dieses öffnet, desto weniger Probe gelangt auf die Säule. Das genaue
Verhältnis hängt aber auch vom Trägergas, Vordruck und den Temperaturen
von Einspritzblock und Trennsäule ab. Mit geschlossenem Splitventil kann
man auch "splitless" arbeiten. |
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Bei der Headspace-Technik werden die Probengefäße mit
Septen verschlossen und dann aus dem Gasraum über der Probe das
Untersuchungsmaterial entnommen. Dazu werden die Gläschen in einen beheizten
(Revolver-)Halter eingesetzt (Verdampfung der interessanten
Bestandteile) und einige Minuten temperiert. Dann wird der Halter vor die
Injektionsposition gedreht und auf die Injektionsnadel geschoben. Nach
einem programmierten Schema entnimmt das Gerät dann ein bestimmtes
Gasvolumen aus dem Probengefäß und schickt es auf die Säule. |
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| Beim PTV-System (programed temperature
vaporization) kann der Einspritzblock erst unmittelbar nach der Injektion
sehr rasch (bis 20 °C pro Sekunde) und programmiert auf die erforderliche
Temperatur aufgeheizt werden. Man vermeidet dadurch störende thermische
Reaktionen.
Manche GC-System verzichten auf einen Einspritzblock und ermöglichen
eine Direkteinspritzung auf die (kalte) Säule. Ihre
Bedienung erfordert besondere Erfahrung.
Die SPME (solid phase micro extraction) integriert einen Teil
der Probenvorbereitung mit der Probenaufgabe. Eine feine Faser, mit einem
passenden Absorptionsmittel versehen und in einem Metallhalter geschützt,
absorbiert aus der Probe (entweder über den Gasraum oder aus der
Flüssigkeit) die interessanten Analyten. Diese Faser kann dann mit ihrem
Halter wie eine Spritze gehandhabt werden, im Ein"spritz"block
verdampft das absorbierte Material. Beim Durchstechen der Septen muss die
Faser natürlich durch den Halter geschützt sein! |
