Injektionen

1. Druckverfahren

Die hydrostatische Injektion

Die hydrostatische Injektion ist die einfachste und apparativ am wenigsten aufwendige Methode der Probenaufgabe in der CE. Durch relatives Anheben des Probengefäßes gegenüber dem Ausgleichsgefäß um die Höhe h während der Zeit t wird in der Kapillare ein hydrostatischer Druck erzeugt, der ein bestimmtes Volumen Vp der Probe in die Kapillare überführt. Alternativ kann auch das Ausgleichsgefäß abgesenkt werden. Mit der Beziehung

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Druckunterschied bei der hydrostatischen Injektion

ist es möglich die Druckdifferenz p durch das Anheben zu berechnen. Hierbei werden jedoch Dichteunterschiede zwischen Probe und Elektrolyt vernachlässigt. Das hierbei in die Kapillare gelangende Probenvolumen Vp kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden:

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Injiziertes Volumen bei der Druckinjektion

Bei einer Aufgabezeit von einer Minute und einer typischen Aufgabehöhe von 10 cm werden in eine Kapillare (L = 1 m) mit einem Innnendurchmesser von 50 µm 9 nl Probevolumen injiziert.

Die hydrodynamische Injektion

Eine Injektionsart, die vor allem für kommerziell erhältliche, automatische Geräte von Bedeutung ist, ist die hydrodynamische Injektion. Hierbei wird entweder durch Unterdruck auf der Detektorseite oder durch Überdruck auf der Probenaufgabeseite ein bestimmtes Volumen in die Kapillare injiziert. Die Berechnung des Probenaufgabevolumens erfolgt analog der Gleichung für die hydrostatische Injektion.
Durch die Möglichkeit des Anlegens eines höheren Druckes können so auch größere Volumina in der gleichen Zeit aufgegeben werden, was vor allem für Anreicherungsverfahren, wie zum Beispiel für das Durchführen eines Probenstacking von Bedeutung ist.

2. Die elektrokinetische Injektion

Die elektrokinetische Injektion ist genau wie die hydrostatische Injektion eine Methode der Probenaufgabe, die ohne apparativen Aufwand zu verwirklichen ist. Vor Beginn der Trennung wird aus dem Probengefäß durch das kurzzeitige Anlegen einer Spannung, die meist weit unterhalb der Trennspannung liegt, eine bestimmte Anzahl von Ionen in die Kapillare transportiert. Bei entsprechender Polung des elektrischen Feldes und Richtung des elektroosmotischen Flusses wird die Mobilität der Analyten jedoch effektiv verringert und es gelangen weniger Ionen in die Kapillare:

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Injizierte Stoffmenge bei der elektrokinetischen Injektion

In Abhängigkeit von der Mobilität der Analytionen werden jedoch bei dieser Anreicherung bevorzugt schnelle Ionen in die Kapillare befördert. Ein zweiter Nachteil dieser Methode ist die Beeinflussung der Geschwindigkeit der Ionen durch die Leitfähigkeit und die chemische Zusammensetzung der Probe. Die Gleichung gilt nur, wenn die Leitfähigkeit von Probe und Elektrolyt gleich sind. Eine reproduzierbare Probeninjektion kann deshalb nur bei exakt gleicher Probenmatrix erreicht werden. In der Praxis ist das jedoch kaum zu gewährleisten. Deshalb ist für die quantitative Erfassung der elektrokinetischen Injektion eine aufwendige Berechnung und Standardisierung notwendig.

Quelle: Dissertation, Dr. Antje Mainka, TU Darmstadt 1998