反相高效液相色譜

反相高效液相色譜工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，反相高效液相色譜法獲得日益廣泛的應(yīng)用,在高效液相色譜法中也占有重要的地位。自冬梅等人提出了一種利用反相高效液相色譜法分析米根霉乳酸發(fā)酵液中有機(jī)酸的方法。應(yīng)用反相認(rèn)值kosil一11SC18RS色譜柱，以0.01mol/L磷酸(pH=2.5)作為流動(dòng)相，發(fā)酵液經(jīng)稀硫酸預(yù)處理后直接進(jìn)樣分離定量，在10min內(nèi)把其中的乳酸、蘋(píng)果酸、富馬酸等完全分離定量，各種酸回收率大于97%。

其實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法能將米根霉乳酸發(fā)酵液中乳酸、蘋(píng)果酸和富馬酸完全分離并準(zhǔn)確定量。本方法具有前處理簡(jiǎn)單、干擾小、靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于及時(shí)測(cè)定乳酸發(fā)酵過(guò)程的變化具有重要意義，是測(cè)定乳酸發(fā)酵液中各有機(jī)酸的快速、有效的定量測(cè)定方法。

反相高效液相色譜藥代動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用

高效液相色譜在藥物代謝動(dòng)力學(xué)上的研究主要是為藥物代謝動(dòng)力學(xué)軟件提供數(shù)據(jù)，并最終通過(guò)藥代動(dòng)力學(xué)軟件處理得到藥物動(dòng)力學(xué)結(jié)果。其中動(dòng)力學(xué)參數(shù)主要集中在：吸收半衰期(tl/2。)、消除半衰期(t1126)、達(dá)峰時(shí)(tma)、最大血藥濃度(Cmax)、曲線(xiàn)下面積AUC、消除率CIB、表觀(guān)分布容積Vd等。通過(guò)這些動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)藥物代謝動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，并通過(guò)這種方法對(duì)藥物對(duì)機(jī)體的作用情況進(jìn)行比較，有利的指導(dǎo)藥物的開(kāi)發(fā)和研制，在這個(gè)方向的研究可能是高效液相色譜與藥代動(dòng)力學(xué)軟件聯(lián)用分析的發(fā)展方向。

反相高效液相色譜定義

反相高效液相色譜是由非極性固定相和極性流動(dòng)相所組成的液相色譜體系，它正好與由極性固定相和弱極性流動(dòng)相所組成的液相色譜體系（正相色譜）相反。RP-HPLC的典型的固定相是十八烷基鍵合硅膠，典型的流動(dòng)相是甲醇和乙腈。RP-HPLC是當(dāng)今液相色譜的最主要的分離模式，幾乎可用于所有能溶于極性或弱極性溶劑中的有機(jī)物的分離。 反相色譜法適于分離非極性、極性或離子型化合物，大部分的分析任務(wù)皆由反相色譜法完成。

反相高效液相色譜是化學(xué)鍵合相色譜法的一種。化學(xué)鍵合相色譜法是由液液色譜法發(fā)展起來(lái)的，是為了解決在分離過(guò)程中，機(jī)械吸附在載體上的固體液的流失問(wèn)題而發(fā)展出來(lái)的一種新方法。鍵合相色譜法通過(guò)將不同的有機(jī)官能團(tuán)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)共價(jià)鍵合到硅膠載體表面的游離烴基上，而生成化學(xué)鍵合固定相，化學(xué)鍵合固定相對(duì)各種極性溶劑都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。由它制備的色譜主柱效高、使用壽命長(zhǎng)、重現(xiàn)性好，幾乎對(duì)各種類(lèi)型的有機(jī)化合物都呈現(xiàn)良好的選擇性，并可用于梯度洗脫操作，消除了分配色譜法的缺點(diǎn)。

根據(jù)鍵合固定相和流動(dòng)相相對(duì)極性的強(qiáng)弱，可將鍵合色譜法分為正相鍵合色譜法和反相鍵合色譜法。反相鍵合色譜法即反相高效液相色譜。在正相鍵合色譜法中，鍵合固定相的極性大于流動(dòng)相的極性，適用于分離油溶性或水溶性的極性和強(qiáng)極性化合物。在反相鍵合相色譜法中，鍵合固定相的極性小于流動(dòng)相的極性適用于分離非極性、極性或離子型化合物，其應(yīng)用范圍也比正相鍵合相色譜法更廣泛。

反相高效液相色譜原理

在反相鍵合相色譜法中使用的是非極性鍵合固定相。它是將全多孔（或薄殼）微粒硅膠載體，經(jīng)酸活化處理后與含輕基鏈(C4、C8、C18)或苯基的硅烷化試劑反應(yīng)，生成表面具有烷基或苯基的非極性固定相。如共價(jià)結(jié)合到載體上的直鏈碳?xì)浠衔镎粱?。關(guān)于反相色譜的分離機(jī)理，吸附色譜的作用機(jī)制認(rèn)為溶質(zhì)在固定相上的保留主要是疏水作用，在高效液相色譜中又被稱(chēng)為疏溶劑作用。根據(jù)疏溶劑理論，當(dāng)溶質(zhì)分子進(jìn)入極性流動(dòng)相后，即占據(jù)流動(dòng)相中相應(yīng)的空間，而排擠一部分溶劑分子。當(dāng)溶質(zhì)分子被流動(dòng)相推動(dòng)與固定相接觸時(shí)，溶質(zhì)分子的非極性部分或非極性因子會(huì)將非極性固定相上附著的溶劑膜排擠開(kāi)，而直接與非極性固定相上的烷基官能團(tuán)相結(jié)合（吸附）形成締合絡(luò)合物，構(gòu)成單分子吸附層。這種疏溶劑的吸附作用是可逆的，當(dāng)流動(dòng)相極性減少時(shí)，這種疏溶劑斥力下降，會(huì)發(fā)生解締，并將溶質(zhì)分子解放而被洗脫下來(lái)。

反相高效液相色譜影響溶質(zhì)保留值的三個(gè)因素

烷基鍵合固定相對(duì)每種溶質(zhì)分子締合作用和解締作用能力之差，就決定了溶質(zhì)分子在色譜過(guò)程的保留值。以下簡(jiǎn)述影響溶質(zhì)保留值的三個(gè)因素:

1）溶質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

在反相鍵合相色譜法中，溶質(zhì)的分離是以它們的疏水結(jié)構(gòu)差異為依據(jù)的，溶質(zhì)的極性越弱，疏水性也強(qiáng)，保留值越大。根據(jù)疏溶劑理論，溶質(zhì)的保留值與其分子中非極性部分的總表面積有關(guān)，其與烷基鍵合固定相結(jié)出的面積越大，保留值越大。

2) 烷基鍵合固定相的特性

烷基鍵合固定相的作用在于提供非極性作用表面，因此鍵合到硅膠表面的烷基數(shù)量就決定著溶質(zhì)容量因子的大小。烷基的疏水特性隨碳鏈的加長(zhǎng)而增加，溶質(zhì)的保留值也隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加而增大。隨著烷基碳鏈的增長(zhǎng),增加了鍵合相的非極性作用的表面積，其不僅影響溶質(zhì)的保留值，還影響色譜柱的選擇性，即隨烷基碳鏈的加長(zhǎng)其對(duì)溶質(zhì)分離的選擇性也增大。

3) 流動(dòng)相性質(zhì)

流動(dòng)相的表面張力愈大，介電常數(shù)愈大，其極性越強(qiáng)，此時(shí)溶質(zhì)與烷基鍵合相得締合能力越強(qiáng)，流動(dòng)相的洗脫強(qiáng)度弱，導(dǎo)致溶質(zhì)的保留值越大。

反相器是可以將輸入信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)180度，這種電路應(yīng)用在模擬電路，比如說(shuō)音頻放大，時(shí)鐘振蕩器等。在電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常要用到反相器。隨著微電子技術(shù)與工藝的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，以計(jì)算機(jī)為代表的各類(lèi)數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與此同時(shí)也面臨著更加復(fù)雜的電磁環(huán)境。CMOS 反相器是幾乎所有數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的核心，它具有較大的噪聲容限、極高的輸入電阻、極低的靜態(tài)功耗以及對(duì)噪聲和干擾不敏感等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于數(shù)字集成電路中。HPM可以通過(guò)縫隙、孔洞以及外露連接線(xiàn)纜等“后門(mén)”途徑，耦合進(jìn)入電子系統(tǒng)內(nèi)部，影響系統(tǒng)內(nèi)器件的正常工作，CMOS 反相器作為構(gòu)成數(shù)字集成電路最基礎(chǔ)的功能單元和數(shù)字電子系統(tǒng)中最為典型的器件，極易受 HPM“后門(mén)”耦合作用的影響，進(jìn)而產(chǎn)生干擾、擾亂或直接損傷效應(yīng)。另外，CMOS 反相器有明確的邏輯功能，HPM 或者其它類(lèi)型的強(qiáng)電磁脈沖對(duì)其產(chǎn)生的擾亂效應(yīng)相比于對(duì)其它器件來(lái)講更加明顯。因此，研究數(shù)字集成電路或者數(shù)字電子系統(tǒng)的 HPM 效應(yīng)，可以從 CMOS 反相器的HPM 效應(yīng)研究入手。已有研究指出 HPM 可以引起 CMOS 反相器的閂鎖(latch-up)效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致擾亂效應(yīng)，Kim等人對(duì)CMOS反相器的HPM效應(yīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，得到了一些重要結(jié)論，比如，當(dāng)HPM頻率較高時(shí)其引發(fā)的CMOS反相器擾亂效應(yīng)將會(huì)被抑制等， CMOS 反相器在 HPM 作用下會(huì)發(fā)生閂鎖效應(yīng)并導(dǎo)致功能擾亂，但是一段時(shí)間后其功能可能會(huì)恢復(fù)正常，HPM 引起 CMOS 反相器閂鎖效應(yīng)的能量閾值特性。這些報(bào)道多數(shù)都是 HPM 效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果描述和規(guī)律統(tǒng)計(jì)，而針對(duì)具體效應(yīng)與規(guī)律進(jìn)行機(jī)理分析和微觀(guān)解釋的研究則相對(duì)較少。

CMOS 反相器憑借其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢(shì)成為于數(shù)字電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的一種器件。CMOS 反相器是由 n-MOSFET 與 p-MOSFET 組成的互補(bǔ)推拉式結(jié)構(gòu)，n-MOSFET 作為驅(qū)動(dòng)管(下拉管)，p-MOSFET 作為負(fù)載管(上拉管）。包含 p-n-p-n 寄生結(jié)構(gòu)的 CMOS 基本結(jié)構(gòu)示意圖，兩個(gè)晶體管的柵極連接在一起，作為信號(hào)輸入端；兩個(gè)晶體管的襯底分別與它們的源極連接在一起，n-MOSFET 的源極接地 GND，p-MOSFET 的源極接電源電壓 Vdd；n-MOSFET 與 p-MOSFET 的漏極連接在一起作為反相器的輸出端。為了在集成電路中制造 n-MOSFET 和 p-MOSFET，必須形成絕緣的 p 襯底區(qū)和 n 襯底區(qū)，因此，CMOS 集成電路中具有 n 阱、p 阱和雙阱這三種工藝，本文針對(duì) n 阱工藝下 CMOS 反相器進(jìn)行研究，即在重?fù)诫s的 p 型襯底硅上先生長(zhǎng)一層輕摻雜 p 型外延層，然后通過(guò) n 阱擴(kuò)散工藝形成 n 阱，之后再制作場(chǎng)氧化層和柵氧化層，利用雜質(zhì)注入的方式形成源漏區(qū)和高摻雜擴(kuò)散區(qū)，最后淀積和刻蝕出金屬化電極并對(duì)器件表面進(jìn)行一定程度的鈍化保護(hù)。這種情況下CMOS 結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)形成寄生的 n-p-n 雙極型晶體管 Q1 和 p-n-p 雙極型晶體管 Q2，Rsub和 Rwell代表 p 型襯底電阻和 n 阱電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，CMOS 反相器電路可能還會(huì)包含諸如靜電放電(electrostatic discharge, ESD)保護(hù)電路、閂鎖防護(hù)電路以及輸入施密特整形電路等其它附屬電路。

關(guān)于 HPM 效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)主要有兩種方法，即輻照法和注入法。輻照法是指 HPM 以空間電磁波方式對(duì)目標(biāo)電子系統(tǒng)進(jìn)行輻照，得到的是電子系統(tǒng)的 HPM 效應(yīng)閾值。輻照法主要針對(duì)電子系統(tǒng)，能夠比較真實(shí)地模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中電子系統(tǒng)的 HPM 電磁輻射環(huán)境，是獲取電子系統(tǒng)整機(jī) HPM 效應(yīng)閾值的最有效手段；但是這種方法也存在缺點(diǎn)，為了較為真實(shí)地模擬實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)要求較高：微波波束需要覆蓋整個(gè)目標(biāo)電子系統(tǒng)，并且照射強(qiáng)度均勻，這就要求微波源輻射天線(xiàn)與效應(yīng)物之間的距離不能太小，但是通常實(shí)驗(yàn)需要在特定的微波暗室中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)空間有限，難以滿(mǎn)足輻照均勻的要求。另外，輻照實(shí)驗(yàn)從 HPM 源到電子系統(tǒng)內(nèi)部元器件須經(jīng)過(guò)電磁傳輸和耦合等復(fù)雜過(guò)程，不利于對(duì)電子系統(tǒng) HPM 效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析。注入法是指 HPM 以傳導(dǎo)方式注入目標(biāo)效應(yīng)物的敏感端口，觀(guān)測(cè)其瞬態(tài)響應(yīng)。注入法主要針對(duì)單元電路或器件，更適合于 HPM 效應(yīng)規(guī)律、效應(yīng)機(jī)理及敏感環(huán)節(jié)研究。注入法相對(duì)于輻照法更容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求相對(duì)較低，可以在普通實(shí)驗(yàn)室完成，主要需要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是減小注入通道的微波駐波系數(shù)，提高微波注入效率，使更多的微波功率進(jìn)入目標(biāo)電路或器件；二是要做好微波源和效應(yīng)目標(biāo)之間的隔離，避免相互影響和破壞，主要隔離措施有衰減、高通/低通濾波和隔離等。