Brechungsindex-Detektor

Brechzahldetektor, Differential-Refraktometer-Detektor, Refraktionsindex-Detektor, RI-Detektor

Brechungsindex-Detektoren sind universell einsetzbare Detektoren, insbesondere für HPLC und SEC, die den Brechungsindex des die Säule verlassenden Fließmittelstroms aufzeichnen.

Größter Vorteil des Brechungsindex-Detektors ist seine universelle Einsetzbarkeit, unabhängig vom Vorhandensein von Chromophoren in der Probe. Ein Nachteil ist, dass er in der Praxis nur in Verbindung mit einer isokratischen Elution sinnvoll eingesetzt werden kann.

Die Probe wird im Detektor durch eine spezielle Durchflussmesszelle geleitet. Diese besteht im Prinzip aus zwei Durchflussküvetten, die in direktem Kontakt zueinander stehen. Durch eine der Küvetten wird die Probe geleitet, durch die andere eine Referenzflüssigkeit.
Durch die gesamte Messzelle wird nun (monochromatisches) Licht gestrahlt, wobei der Einstrahlwinkel zur Grenzfläche zwischen den beiden Küvettenteilen geneigt ist.
Ändert sich die Zusammensetzung der Probelösung, so ändert sich auch deren Brechungsindex, während der Brechungsindex der Referenzküvette konstant bleibt. Das geänderte optische System in der Messzelle führt nun zu einer veränderten Ablenkung des eingestrahlten Lichts (vgl. Snelliussches Brechungsgesetz).

n1 * sin d1 = n2 * sin d2

Diese Änderung der Ablenkung führt dazu, dass sich das durch die Messzelle zu den Photosensoren gelangende Licht nun anders auf zwei Photodioden verteilt.
Waren im Grundzustand z.B. beide Dioden gleich stark ausgeleuchtet, so trifft der nun anders abgelenkte Lichtstrahl eine der beiden Dioden stärker und erzeugt dort somit ein stärkeres Signal, während das Signal des anderen Sensors schwächer wird.
Sind Temperatur und Druck der Probelösung sowie die Frequenz des eingestrahlten Lichts konstant, so ist die Änderung der Signale an beiden Sensoren allein von der Konzentration der Probe abhängig.
- Eine Probe mit einer hohen Konzentration ändert den Brechungsindex stärker, als eine mit einer niedrigen Konzentration.
- Zeichnet man die Verschiebung des Brechungsindex gegen die Zeit auf, so erzeugen höhere Konzentrationen also größere Peaks.
Die Veränderungen im Brechungsindex der Flüssigkeit in der Messzelle werden in Δn angegeben, also der Differenz der beiden nächstliegenden, noch aufgelösten Brechungsindizes.

Gute Brechzahldetektoren können noch Veränderungen von weniger als 5 · 10^-8 Brechungsindexeinheiten auflösen.
Diese hohe Empfindlichkeit im Rahmen der Analytik bedingt jedoch auch, dass Brechungsindex-Detektoren allgemein sehr empfindlich auf andere, äußere Einflüsse reagieren. Sie werden daher stets temperiert eingesetzt; dennoch sind Veränderungen der Umgebungstemperatur ein Problem. Sie sollten auch nie Zugluft ausgesetzt sein.
Verunreinigungen des Fließmittels oder Druckschwankungen im System (z.T. sogar bereits durch das Abreißen einzelner Tropfen ins Abfallgefäß) können ebenfalls zu falschen oder schlechteren Ergebnissen führen.