Optimiser les injections "splitless" : temporisation de la vanne de purge

Dans mon précédent article, j’abordais l’optimisation de la température de l’injecteur pour les injections "splitless". Aujourd’hui, j’aimerais aborder un autre paramètre critique pour les injections "splitless" : la temporisation de la vanne de purge. La principale caractéristique des injections "splitless" est que la totalité du flux de gaz vecteur est dirigée vers la colonne et que la vanne "splitless" est fermée pendant l’injection. Une quantité maximale de l’échantillon injecté est ainsi récupérée, ce qui rend les injections "splitless" idéales pour les analyses de traces.

La vanne "split" reste fermée pendant et après l’injection de l’échantillon pour une durée prédéterminée afin de permettre la volatilisation complète et le transfert des analytes dans la colonne. Cette durée est essentielle pour obtenir la meilleure récupération des analytes à l’état de traces, mais dans le cas des injections liquides, cela implique l’injection d’une grande quantité de solvant. De ce fait, il est indispensable d’ouvrir la vanne de "split" à un moment donné pour évacuer l’excès de solvant vaporisé de l’injecteur. Sans cela, le large pic de solvant risque d’interférer avec les composés d’intérêt.

Ainsi, comme pour le choix de la température idéale dans l’injecteur, le choix de la durée idéale de maintien du fonctionnement "splitless" peut exiger des compromis. La durée de maintien doit être suffisante pour garantir la vaporisation complète et le transfert de tous les analytes dans la colonne mais sans introduire trop de solvant dans la colonne car cela peut engendrer une trainée de pic de solvant, ainsi qu’une ligne de base élevée et une potentielle interférence avec les analytes. La figure ci-dessous montre un exemple des aires de pics d’hydrocarbures de poids moléculaires très variés selon le temps de maintien en fonctionnement "splitless". À noter que l’insert d'injection est de type "Gooseneck splitless" avec laine, et que le débit du gaz vecteur est de 1,5 ml/min. La règle de base consiste à faire passer du gaz vecteur dans l'insert à hauteur de 1,5 à 2 fois son volume complet avant d’ouvrir la vanne de "split". Après un certain temps, les bénéfices ne sont plus significatifs. Le C8 finit par se perdre dans le solvant et devenir indétectable.

Figure 1 : Expérience sur la réponse aux essais des hydrocarbures à élution précoce, moyenne et tardive, ainsi que sur les aires de pics du solvant selon la durée du fonctionnement "splitless" de la vanne. Le délai idéal d’ouverture de la vanne de "split" est compris entre 60 et 75 secondes, ce qui correspond au passage de 1,5 à 2 fois le volume de l’insert d'injection. Le pic de solvant finit par interférer avec le C8 et à le masquer entièrement. Le débit de la colonne a été réglé à 1,5 ml/min et l’insert d'injection était de type "Gooseneck splitless" avec de la laine.

Restek propose un outil gratuit qui permet de calculer la plage idéale pour plus de simplicité : Le logiciel de transfert de méthodes et calculateur de débit EZGC. Consultez le bref webinaire ci-dessous pour savoir comment l’utiliser :

https://youtu.be/9uqeEklQrjU

Voici quelques points clés de la vidéo à retenir lorsque vous renseignez le calculateur de débit EZGC pour calculer la durée du fonctionnement "splitless" de la vanne :

1. Dans le champ "Température" sous la section Colonne, entrer la température initiale du four.
2. Dans la section "Paramètres de contrôle", entrer une valeur seulement selon le mode de contrôle. Par exemple, si vous utilisez un débit constant, saisissez le débit de votre colonne mais si vous utilisez une pression constante, saisissez seulement la pression. Les autres valeurs seront calculées automatiquement. Attention à indiquer la bonne pression de sortie. Pour un détecteur MS, sélectionner "vide" et pour les détecteurs de type FID ou TCD, sélectionner "atmosphérique"
3. Dans la section "Entrée", vous devez entrer la température et le volume de l’insert. Il n’est pas nécessaire de préciser le volume exact de l’insert car une valeur relativement proche permet d’obtenir une recommandation acceptable. Le moyen le plus simple d’obtenir une estimation est de partir du principe que votre insert est cylindrique et d’appliquer la formule suivante : V = π r² h , où V est le volume, r est le rayon (1/2 du diamètre interne), et h est la hauteur (longueur) de l'insert. La Figure 2 contient une liste de volumes pour la configuration des inserts courants. Attention, le tableau est en µl, alors que le Calculateur de débit utilise les ml. Il suffit de placer la virgule avant la valeur en µl pour la convertir en ml (c’est-à-dire 900 µl = 0,900 ml). Utiliser les valeurs de la colonne du volume "physique".
4. Après avoir entré une valeur dans un champ, il est nécessaire de cliquer à l’extérieur de ce champ ou dans un autre champ pour que le calcul se mette à jour.

Figure 2 : Volume des inserts pour certaines configurations courantes. Utiliser la valeur de volume "Physique" pour calculer la durée de fonctionnement "splitless" de la vanne.

Vous savez maintenant pourquoi il est important d’optimiser la temporisation de la vanne de purge. Cette tâche est facilitée avec le Calculateur de débit Restek. Si vous souhaitez vérifier que vous utilisez vraiment la meilleure durée de maintien pour votre analyse, vous pouvez facilement mettre en place une expérience comme dans la Figure 1 et mesurer les aires de pics par rapport à la durée de maintien.

Dans le prochain article de cette série, j’aborderai la température initiale du four. J’espère que celui-ci vous a intéressés !