Detektor pada Kromatografi Gas

telah dibahas pada halaman sebelumnya. Detektor diferensial paling banyak digunakan dan termasuk berikut :

1. Flame Ionization Detector (F.I.D.)
2. Thermal Conductivity Detector (T.C.D.)
3. Electron Capture Detector (E.C.D.)
4. Flame Photometric Detector (F.P.D.)
5. Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D.)
6. Photo Ionization Detector (P.I.D.

Parameter yang menentukan kinerja detektor

Semua detektor tersebut diatas sangat berbeda dalam prinsip operasionalnya, hal ini yang membuat perbandingan menjadi sulit. Akan tetapi, terdapat sejumlah karakteristik yang mana dapat digunakan sebagai perbandingan yaitu :

1. Selektivitas
2. Sensitivitas
3. Noise dan Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi
4. Linear range (rentang linier)

(a) Selektivitas: bergantung pada prinsip operasionalnya dan respon terhadap bermacam senyawa,

(b) Sensitivitas: respon yang dapat dihasilkan dengan jalan memberi sejumlah sampel yang telah ditentukan. Hal ini dapat dihitung dengan pembagian area (dinyatakan dalam ampere x sec = coulomb) dengan berat sampel dalam gram. Sensitivitas juga dapat dinyatakan dalam ketinggian puncak dan konsentrasi dapat digunakan sebagai pengganti berat sampel.

(c) Noise dan Konsentrasi minimum yang dapat terdeteksi

tingkat noise membatasi konsentrasi komponen yang dapat terdeteksi. Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi adalah jumlah yang memberi respon detektor yang sepadan dengan dua kali tingkat noise.

Misal : noise level =4
Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi : 8 microvolts

(d) Kisaran Linier: Liniearitas dari detektor dapat digambarkan sebagai kemiringan dari kurva respon detektor yang plotkan pada skala log-log. Detektor ideal akan memiliki kemiringan = 1
FID dalam prakteknya memiliki range 0,95 hingga 0,99

Linear range dari detektor digambarkan sebagai perbandingan dari konsentrasi terkecil hingga terbesar didalam mana detektor adalah linier

Thermal Conductivity Detector (T.C.D.)
Prinsip Operasional: suatu badan yang panas akan melepaskan panas pada suatu tingkat yang tergantung pada komposisi dari lingkungan sekitarnya. meningkatkan sensitivitas:

1. Meningkatkan arus filamen
2. Menurunkan temperatur blok
3. Memilih gas pembawa yang memiliki konduktivitas termal tinggi
4. Mengurangi laju aliran (harus konstan)

TCD merupakan detektor universal dan tidak mudah rusak

Sensitivitas (Minimum Detectable Quantity)

Batas lebih rendah yang layak ialah 10^-7 hingga 10^-8 g. Hal ini mengasumsikan laju aliran kecil, dan puncak lebih awal dan tajam. Ini sensitivitas menengah karena ionization detectors akan jauh lebih sensitif. Bahkan dengan ukuran sampel besar, 10 hingga 25 μl kita biasa membicarakan” paling baik pada MDQ 50-100 ppm “.

Kisaran Linier

Detektor TCD memiliki linear range sekitar 10^-4. Ini merupakan range terbatas, tetapi sangat berguna pada konsentrasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan FID.

Selektivitas

Detektor TCD adalah universal, memberi respon terhadap semua senyawa kecuali gas pembawa itu sendiri. Digunakan secara luas untuk gas-gas ringan dan yang telah ditetapkan. Karena detektor FID tidak menghasilkan sinyal dengan sampel-sampel tersebut, maka juga digunakan untuk analisa air dan senyawa anorganik.

Persyaratan

Detektor TCD memerlukan pengatur temperatur yang baik, pengatur aliran yang baik, gas pembawa murni dan power supply yang teratur.

Detektor Ionisasi

Sejumlah besar detektor dalam kromatografi gas diklasifikasikan sebagai Ionization Detectors. Dalam ionization detectors, konduktivitas elektrik dari gas diukur pada kehadiran komponen analit. Konduktivitas elektrik dapat meningkat sebagi hasil dari analit yang terionisasi dalam aliran gas atau menurun sebagai hasil dari analit yang menyerap elektron dari gas yang terionisasi. Sumber ionisasi ditentukan dari jenis ionization detector yang termasuk di dalamnya adalah :

1. Flame Ionization Detector (F.I.D.)
2. Electron Capture Detector (E.C.D.)
3. Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D.)
4. Photo Ionization Detector (P.I.D.)

Konduktivitas elektrik diukur dengan cara monitoring arus antara celah elektroda sebagai hasil dari partikel bermuatan (ion positif, ion negatif, elektron) yang dihasilkan oleh sumber ionisasi.

Flame Ionization Detector (F.I.D.)

Pada F.I.D, sumber ionisasi adalah pembakaran biasanya berasal dari hidrogen dan udara atau oksigen. Untuk sensitivitas maksimum kondisi pembakaran memerlukan optimisasi. Untuk menentukan volume gas yang tidak tertahan (waktu gas yang tertahan mis: puncak udara) digunakan methane selama detektor tidak sensitif terhadap udara. FID ini sempurna dan mungkin merupakan detektor yang paling banyak digunakan. Bersifat sensitif dan digunakan secara ekstensif dengan kolom kapiler.

Sensitivitas (Minimum Detectable Quantity)

Beberapa perusahaan pembuat menunjukkan kromatogram dari 10^-10, bahkan 10^-11 g untuk hidrokarbon sederhana. Ini merupakan detektor yang sangat sensitif untuk senyawa organik, tetapi quantitas minimal yang dapat terdeteksi dari beberapa sampel sebenarnya pada temperatur tinggi mungkin mendekati 10^-9 g.

Kisaran Linier

Linear Dynamic range 106 dan 107 sering menjadi keluhan. Dalam beberapa kasus parameter detektor yang dioptimalkan sensitivitasnya (laju aliran hidrogen, laju aliran udara, diameter jet, dll) tidaklah optimal untuk sampel berukuran besar. Linear range akan bergantung pada sampel; kita jarang menemukan linear range lebih besar dari10^-4 untuk steroids atau beberapa obat-obatan. Ini merupakan fungsi dari zat pencemar sampel, adsorpsi kolom seperti halnya karakteristik detektor.

Selektivitas

FID akan memberi respon hanya terhadap senyawa organik, tidak pada udara atau air atau gas ringan yang telah ditetapkan. Pada senyawa-senyawa organik, selektivitas sangat kecil.

Persyaratan Operasional

FID memerlukan tiga persediaan gas bersih, hidrogen, udara dan gas pembawa. Harus ada elektrometer untuk menguatkan sinyal yang sangat kecil yang dihasilkan dari pembakaran. Harus dipanaskan untuk menghindari kondensasi air atau fase cair dari kolom

Electron Capture Detector (E.C.D.)

Electron capElectron Capture Detector (E.C.D.)ture detector beroperasi pada prinsip electrons attachments oleh molekul analit. Nitrogen sebagai gas pembawa mengalir melalui detektor dan terionisasi oleh sumber elektron biasanya tritum yang teradsorbsi pada Titanium atau Scandium (TiH₃, ScH₃) atau Nickel 63 (Ni₆₃). Nitrogen terionisasi akan membentuk arus antar elektroda-elektroda.

Analit tertentu masuk ke detektor akan bereaksi dengan elektron-elektron untuk membentuk ion negatif.

R- X + e  →  R- X ^–

Pada saat ini terjadi, arus akan berkurang sebagai respon negatif. Detektor akan sangat sensitif terhadap molekul yang mengandung atom-atom elektronegatif. ( N. O, S, F, Cl)

Detektor dapat dioperasikan dalam D.C. maupun mode pulsa dengan 1 us 50v. Mode pulsa terjadi pengumpulan elektron-elektron yang bergerak bukan ion negatif yang lebih lambat dan lebih berat, untuk menghasilkan sensitifitas yang lebih besar.

Electron capture detector sangat sensitif terhadap molekul tententu, yaitu :

1. Alkil halida
2. Conjugated carboxyl
3. Nitrit
4. Nitrat
5. Organometals

Tetapi tidak sensitif terhadap :

1. Hydrocarbons
2. Akcohols
3. Ketones

Sebagai akibat dari sensitivitasnya terhadap alkil halida, ECD ini telah digunakan secara ekstensif dalam analisa pestisida dan obat-obatan dimana alkil halida telah diderivatisasi. Pestisida tertentu telah terdeteksi pada sub picogram level. Karena tingginya sensitivitas, ECD ini telah digunakan secara ekstensif pada kolom kapiler.

Sensitivitas

Bergantung pada jumlah, jenis dan posisi kehadiran atom elektronegatif, ECD dapat mendeteksi 10^-9 hingga 10^-12 g. Untuk beberapa pestisida ini merupakan detector yang sangat sensitif. ECD memiliki linear range 102 hingga 103. Hal ini memerlukan penggunaan kurva kalibrasi, sering dibersihkan dan teknik analisa yang baik jika mengharapkan hasil kuantitaif.

Selektivitas

ECD sangat selektif. Hampir semua senyawa organik tidak merespon, dan responnya yang tinggi terhadap senyawa terpilih (pestisida) membuat ECD menjadi detektor sempurna untuk trace analysis.

Persyaratan

Sumber-sumber radioaktif digunakan (kecuali Beckman) untuk mengawali respon ionisasi. Hal ini memerlukan ijin AEC di USA dan tindakan pencegahan khusus pada saat membersihkan atau mengganti detektor. Gas pembawa yang sangat bersih sangat dibutuhkan dan dalam model plat paralel gas pembawa khusus dan pulsed power supply sangat dianjurkan. Kalibrasi yang ekstensif dan kontinyu (terus-menerus) perlu dilakukan untuk mendapatkan hasil kuantitatif

Thermionic Spesific Detector untuk Nitrogen dan Phosphorus

Dengan mengoperasikan flame ionization detector pada temperatur lebih rendah dan memasukkan atom-atom logam alkali ke dalam resulting plasma, maka detektor dapat dibuat selektif terhadap nitrogen dan phosphorus.

Versi modern dari detektor, Thermionic Spesific Detector untuk Nitrogen dan fosfor menggunakan ujung keramik yang dipanaskan secara elektrik yang terdiri dari logam alkali-Rubidium yang dioperasikan dalam lingkungan hidrogen-udara. Sebuah potensial dipasang pada sistem dan menghasilkan arus yang sebanding dengan konsentrasi nitrogen atau fosfor yang ada. Mekanisme yang pasti pada operasional ini masih belum jelas. Thermionic Spesific Detectordigunakan secara ekstensif dalam analisa obat-obatan dan pestisida.

Walaupun mekanisme masih belum jelas. Data menunjukkan hal tersebut berikut mengenai operasionalnya :

• Tidak adanya karbon dalam molekul yang mengandung nitrogen akan sangat mengurangi respon
• Dalam bahan yang mengandung nitrogen organik, respon lebih rendah sebagai perbandingan karbon–nitrogen mendekati satu.
• Adanya oksigen dalam gugus fungsional nitrogen akan mengurangi respon

• Dibandingkan dengan Flame Ionization Detector, T.S.D. 50 kali lebih sensitif untuk senyawa nitrogen 500 kali lebih sensitif untuk phosphorus. Dibandingkan dengan Flame Photometric Detector, T.S.D. kira-kira 100 kali lebih sensitif.

Linear Range