ชนิดของคอลัมน์ GC MO Memoir : Thursday 20 June 2556

เอกสารนี้ทำขึ้นเพื่อให้รู้จักรูปแบบต่าง ๆ ของคอลัมน์ GC ที่มีใช้ในห้องแลปของเรา 
  

คอลัมน์เป็นชิ้นส่วนสำคัญในการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคโครมาโทกราฟ ในคอลัมน์จะบรรจุสารที่เป็นตัวดูดซับที่ทำหน้าที่แยกสาร สารดูดซับนี้อาจจะอยู่ในรูปผงของแข็งบรรจุอยู่ในคอลัมน์ที่เราเรียกว่า packed column หรือเป็นชั้นฟิลม์เคลือบอยู่บนผิวด้านในของคอลัมน์ในคอลัมน์ที่เรียกว่า capillary column การแยกสารจะทำได้หรือไม่ได้นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของสารดูดซับที่บรรจุอยู่ในคอลัมน์เป็นสำคัญ 
   

วัสดุที่ใช้ทำคอลัมน์ก็มีส่วนในการแยกสารด้วย โดยหลักก็คือวัสดุที่ใช้นั้นไม่ควรที่ดูดซับสารใด ๆ โลหะเป็นวัสดุที่นำความร้อนได้ดีและไม่ต้องกังวลเรื่องการแตกหัก (ในกรณีที่มีการถอดเข้าออกบ่อย ๆ) โลหะที่ใช้ทำคอลัมน์นั้นจะแตกต่างไปจากโลหะที่ใช้ทำท่อทั่วไป คือโลหะที่ใช้ทำคอลัมน์จะผ่านกระบวนการเพื่อทำให้ผิวด้านในนั้นมีความเฉื่อยมากขึ้น เพื่อลดการดูดซับสารตัวอย่างบนพื้นผิว แต่ถ้ามีปัญหาเรื่องการดูดซับมากก็คงต้องหันไปหาคอลัมน์ที่ทำจากแก้ว
  

ส่วนในแลปเรานั้นมีคอลัมน์รูปแบบใดบ้างนั้นก็ดูรูปแต่ละรูปเอาเองก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ Packed column ทำจาก stainless steel รูปนี้ถ่ายจากเครื่อง Shimadzu GC-8A ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด TCD (Thermal conductivity detector)

รูปที่ ๒ Packed column ทำจากแก้ว รูปนี้ถ่ายจากเครื่อง Shimadzu GC-8A ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด FID (Flame ionisation detector)

รูปที่ ๓ Micro packed column รูปนี้ถ่ายจากเครื่อง Shimadzu GC-2014 ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด FPD (Flame photometric detector)

รูปที่ ๔ ระบบ packed column อันยุ่งเหยิงสำหรับวัด NH₃ NO และ N₂O ที่ติดตั้งอยู่กับเครื่อง Shimadzu GC-2014 ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด ECD (Electron capture detector) และ PDD (Pulsed discharge detector)
  

รูปที่ ๕ Capillary column ขนาด OD 0.32 mm ยาว 30 m ติดตั้งอยู่กับเครื่อง Shimadzu GC-2010 ที่ติดตั้งตัวตรวจวัดชนิด FID (Flame ionisation detector) คอลัมน์นี้ใช้วิเคราะห์ ester ที่ได้จากการสังเคราะห์ไบโอดีเซล
  

จุดเด่นของ packed column คือสามารถรองรับตัวอย่างในปริมาณมากได้ (ยกเว้น micro packed column นะ) แต่พีคที่ได้ค่อนข้างจะกว้าง ดังนั้นจะไม่ค่อยเหมาะกับการแยกสารตัวอย่างที่มีสารมากมายหลายชนิดปนกันอยู่ ในกรณีที่สารตัวอย่างมีสารปนกันอยู่มากมายหลายชนิด การใช้ capillary column จะเหมาะสมมากกว่า capillary column นั้นจะมีความยาวที่มาก (มักจะเกิน 10 เมตร และบางชนิดอาจจะยาวในระดับ 100 เมตรก็ได้) จุดเด่นของ capillary column คือให้พีคที่มีความคม ไม่แผ่กว้างมากเหมือน packed column แต่คอลัมน์ชนิดนี้รับสารตัวอย่างได้ในปริมาณน้อย ๆ ดังนั้นจึงต้องมีการระบายสารตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปนั้นทิ้งไปส่วนหนึ่ง อัตราส่วนปริมาณสารตัวอย่างที่ต้องทิ้งไปต่อปริมาณสารตัวอย่างที่ไหลเข้าคอลัมน์เรียก split ratio เช่นค่า split ratio 100 หมายถึงระบายตัวอย่างทิ้ง 100 ส่วน ป้อนเข้าคอลัมน์เพียง 1 ส่วน ค่า split ratio นี้เห็นหลายคนในแลปไม่สนใจ หรือไม่ก็ไม่รู้ด้วยว่ามันมี ทั้ง ๆ ที่ค่านี้มันส่งผลต่อขนาดพื้นที่พีคที่ได้
  

micro packed column ที่กลุ่มเรามีใช้กับเครื่อง GC-2014 FPD ที่ใช้วัด SO₂ นั้นใช้การฉีดตัวอย่างด้วย sampling valve ขนาด sampling loop ที่ติดตั้งมาให้ตอนแรกนั้นมีขนาด 0.5 ml แต่พอทดสอบเข้าจริงปรากฏว่าคอลัมน์ไม่สามารถรองรับตัวอย่างในปริมาณนั้นได้ เลยต้องลดขนาด sampling loop ลงเหลือ 0.1 ml จึงพบว่าคอลัมน์ทำงานได้ดีขึ้น (ดู Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๐ วันพุธที่ ๑๖ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 FPD กับระบบ DeNOx ตอนที่ ๓ 0.1 ml") แสดงว่าความสามารถในการรับตัวอย่างของ micro packed column นี้อยู่ระหว่าง packed column กับ capillary column
  

รูปร่างของ packed column นั้นขึ้นอยู่กับรุ่นและยี่ห้อของเครื่อง GC เป็นเรื่องปรกติที่จะเห็นเครื่อง GC ของบริษัทเดียวกันแต่ต่างรุ่นกันใช้คอลัมน์รูปร่างต่างกัน ดังนั้นเวลาที่จะสั่งซื้อคอลัมน์ GC นั้นจึงมักต้องระบุรุ่นและยี่ห้อของเครื่องที่ใช้ด้วย เว้นแต่ capillary column ที่มันมาเป็นขดม้วนมาเป็นวง แต่ก็ต้องระบุรุ่น GC อยู่ดีไม่เช่นนั้นอาจได้มาเป็นวงที่มีขนาดที่ไม่สามารถใส่เข้าไปใน oven ได้

การแก้ปัญหา packing ในคอลัมน์ GC อัดตัวแน่น (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๔๗) MO Memoir : Wednesay 19 June 2556

ผมผัดผ่อนไว้หลายวันว่าจะลงไปดูปัญหาความดันขาเข้าของ carrier gas แกว่งไปมาของเครื่อง GC-8A ที่สาวเมืองขุนแผนใช้อยู่ เพิ่งจะมีบ่ายวันนี้ที่มีเวลาว่างลงไปดูแล

  

เครื่องนี้เราใช้ packed column ทำจากแก้ว ปัญหาที่ได้รับแจ้งมาคือปรกติความดัน carrier gas ด้านขาเข้าจะตั้งไว้ที่ 75 kPa แต่พบว่าในบางช่วงขณะนั้น (เช่นตอนที่เพิ่มอุณหภูมิ oven) จะเห็นความดันด้านขาเข้ากระโดดสูงขึ้น และตกกลับลงมา และก็มีปัญหาเวลาที่พีคออกมานั้นเปลี่ยนแปลงไป (ออกมาช้าลง)

  

สิ่งที่สงสัยว่าจะเป็นสาเหตุคือ packing ในคอลัมน์ GC นั้นเมื่อผ่านการใช้งานไปนาน ๆ จะอัดตัวกันแน่นขึ้น โดยตัว packing เองนั้นจะถูกความดันแก๊สด้านขาเข้าดันให้เคลื่อนตัวไปยังด้านขาออก แต่เนื่องจาก packing ไม่สามารถเคลื่อนตัวออกจากคอลัมน์ได้ จึงทำให้เกิดการอัดตัวกันแน่นขึ้นเรื่อย ๆ และเมื่อใช้อุณหภูมิการวิเคราะห์ที่สูง carrier gas จะไหลผ่านได้ยากขึ้น (แก๊สร้อนจะมีความหนืดสูงกว่าแก๊สที่เย็นกว่า) สิ่งที่จะเกิดก็คือเมื่อแก๊สไหลผ่านคอลัมน์ได้ไม่สะดวก จะทำให้ความดันด้านขาออกของ pressure regulator (ที่เราใช้ปรับความดันแก๊สจ่ายเข้าคอลัมน์ โดยความดันด้านขาอออกของ pressure regulator ก็คือความดันด้านขาเข้าคอลัมน์) เพิ่มสูงขึ้น 

   

เมื่อความดันด้านขาออกจาก pressure regulator เพิ่มสูงขึ้น สิ่งที่ pressure regulator ทำก็คือมันจะปิดตัวเองลง และปล่อยให้ด้านขาออกนั้นความดันตกลงเข้าหาระดับที่ตั้งไว้ ในขณะที่ความดันด้านขาออกลดลงมันก็จะเปิดตัวขึ้นเพื่อรักษาความดันด้านขาออกให้อยู่ในระดับที่กำหนด แต่ผลที่ตามมาก็คือที่ความดันเดียวกัน อัตราการไหลของ carrier gas ผ่านคอลัมน์จะไม่เท่ากัน โดยคอลัมน์ที่มีการอัดตัวแน่นขึ้นจะมีแก๊สไหลผ่านช้าลง จะทำให้เห็นว่าพีคออกมาช้าลงแม้ว่าจะตั้งความดันแก๊สเข้าคอลัมน์ไว้เท่ากัน 

   

(พีคจะออกเร็วหรือช้าขึ้นกับอัตราการไหลของ carrier gas ผ่านคอลัมน์ ส่วนอัตราการไหลของ carrier gas ผ่านคอลัมน์ขึ้นอยู่กับความดันด้านขาเข้าคอลัมน์ อุณหภูมิแก๊ส และระดับการอัดตัวแน่นของ packing ที่ความดันขาเข้าเดียวกัน ที่อุณหภูมิสูง หรือ packing อัดตัวแน่นสูง carrier gas จะไหลช้าลง)

  

ปรกติถ้าเป็น packed column ที่ทำจากโลหะ และถ้าตัวคอลัมน์นั้นไม่ได้สวมเข้ากับ injector port หรือ detector port ของเครื่อง GC โดยตรง (packed column ของเครื่อง GC Shimadzu ที่เราใช้อยู่จะเป็นแบบนี้) ก็เคยใช้วิธีกลับด้านคอลัมน์ โดยเปลี่ยนเอาด้านที่เคยต่ออยู่กับ detector port มาต่อเข้ากับ injector port และเอาด้านที่เคยต่อกับ injector port มาต่อเข้ากับ detector port ก็พบว่ามันแก้ปัญหาได้ แต่ถ้าตัวคอลัมน์นั้นมีรูปทรงที่ต้องต่อเข้ากับ injector port และ detector port โดยตรงและไม่สามารถสลับด้านได้ ก็จะใช้วิธีถอดคอลัมน์นั้นออกมา และต่อด้าน detector port เข้ากับถังแก๊ส และเปิดแก๊สอัดให้ไหลย้อนทางลงไป (ค่อย ๆ เปิดเพิ่มความดันทีละน้อย ๆ)

  

คอลัมน์ที่เป็นปัญหานั้นเป็นคอลัมน์แก้ว และต่อเข้ากับ injector port และ detector port โดยตรง และไม่สามารถสลับด้านกันได้ (ปลายทั้งสองด้านยาวไม่เท่ากัน) คอลัมน์ตัวนี้ผ่านการใช้งานจน packing ในคอลัมน์เคลื่อนตัวไปจนติดด้าน detector port (ดูรูปที่ ๑) ตอนแรกก็กะว่าถอดคอลัมน์ออกมาก่อน จากนั้นก็จะใช้วิธีต่อท่อแก๊สเข้าทางด้าน detector port และเปิดแก๊สอัดให้ packing เคลื่อนตัวถอยหลังออกไป แต่พอคลายนอตยึดตัวคอลัมน์กลับพบว่า ferrule ด้าน detector port นั้นติดแน่นกับตัวข้อต่อของ detector port (ดูรูปที่ ๒) ก็เลยไม่อยากเสี่ยงที่จะออกแรงดึงหรือบิดมากเกินไป ด้วยเกรงว่าจะทำให้คอลัมน์แตก (จะกลายเป็นปัญหาใหญ่ขึ้นทันที)

 

รูปที่ ๑ ด้านซ้ายเป็นด้าน injector port จะเห็นว่าความดัน carrier gas ด้านขาเข้าดันจน packing เคลื่อนตัวต่ำลงไป (ตามเส้นสีแดง) ส่วนด้านขาออกนั้น packing ถูกดันไปจนสุดคอลัมน์

รูปที่ ๒ ferrule ด้าน detector port (ในกรอบสี่เหลี่ยม) ที่ติดแน่น

 

เมื่อลองดูโครงสร้างของ GC แล้วก็พบว่าไม่สามารถจะต่อท่อแก๊สเข้าด้าน detector port ได้ เพราะนั่นหมายถึงต้องทำการถอดชุด FID ออกมา ก็เลยมองหาทางเลือกอื่นคือจะลอง "ดูด" ทางด้าน injector port ดู เผื่อว่าจะทำให้ตัว packing เคลื่อนตัวถอยหลังออกมาได้

 

สิ่งที่ทดลองทำก็คือไปเอา syringe ที่กลุ่ม DeNOx ใช้ในการเก็บตัวอย่างแก๊สมาต่อเข้ากับ injector port ของเครื่อง GC (รูปที่ ๓) แล้วก็ดูดอากาศให้มันไหลเข้าทาง detector port โดยหวังว่าแรงดันอากาศจะช่วยดันให้ packing ลดการอัดตัวละมีการเคลื่อนตัวถอยหลังบ้าง ซึ่งก็พบว่าในช่วงแรก packing ก็มีการเคลื่อนตัวถอยหลังได้ดี แต่ก็เฉพาะบริเวณที่อยู่ใกล้ injector port (ด้านออกแรงดูด) ส่วนบริเวณที่อยู่ห่างออกไปนั้นแทบไม่มีการขยับตัว เกิดเป็นช่องว่างระหว่างกลาง ต้องใช้การเคาะเบา ๆ ช่วยตรงช่องว่างระหว่างกลางนั้นในระหว่างที่ทำการดูด ซึ่งก็พบว่าสามารถช่วยให้ packing ที่อยู่ตรงช่องว่างนั้นเคลื่อนตัวถอยหลังได้ดีขึ้น แม้ว่าจะเพียงเล็กน้อยก็ตาม ค่อย ๆ ดูดและเคาะคอลัมน์เบา ๆ ไปเรื่อย ๆ เสียเวลาทำดังกล่าวกว่าชั่วโมง ช่องว่างที่เกิดขึ้นก็เคลื่อนตัวไปอยู่ใกล้ทางด้าน detector port แสดงว่าการอัดตัวของ packing ทางด้าน detector port นี้ได้ลดลงแล้ว สังเกตได้จากการที่ packing ทางด้าน detector port มีการเคลื่อนตัวถอยหลังเมื่อทำการดูดด้าน injector port

รูปที่ ๓ การต่อ syringe เข้ากับ injector port เพื่อทำการดูดให้ packing เคลื่อนตัวย้อนกลับ

  

รูปที่ ๔ แสดงคอลัมน์หลังสิ้นสุดการดูด จะเห็นว่า packing ทางด้าน injector port นั้นมีการเคลื่อนตัวกลับมายัง injector port (ดูในกรอบสีแดงเทียบกับรูปที่ ๑) แต่เมื่อทำการต่อคอลัมน์คืนเดิมและเปิด carrier gas เข้าระบบก็พบว่า packing ทางด้าน injector port นั้นมีการเคลื่อนตัวต่ำลงไปเล็กน้อย แต่ไม่ถึงระดับของรูปที่ ๑

รูปที่ ๔ คอลัมน์หลังสิ้นสุดการดูด จะเห็น packing ด้าน injector port มีการเคลื่อนตัวถอยหลังกลับ (ในกรอบสีแดง)

รูปที่ ๕ เมื่อเปิด carrier gas เข้าคอลัมน์ จะเห็น packing ถูกดันกลับไปข้างหน้า (ในกรอบสีแดง)

สิ่งต่อไปที่ผมได้ให้สาวเมืองขุนแผนทดสอบก็คือ ทำการฉีดสารมาตรฐานโดยใช้ภาวะเดียวกันที่เคยทำไว้ก่อนที่จะมีปัญหาคอลัมน์ (เช่นใช้โทลูอีนหรือเอทานอล) การทดสอบนี้กระทำไปเพื่อทดสอบดูว่าเราสามารถลดการอัดตัวของคอลัมน์ได้มากแค่ไหน โดยดูจากเวลาที่พีคของสารมาตรฐานนั้นออกมาจากคอลัมน์ ที่ความดันขาเข้าเดียวกัน ถ้าเราสามารถลดระดับการอัดตัวของคอลัมน์มาอยู่ที่ระดับเดิมได้ เวลาที่สารมาตรฐานนั้นออกมาก็จะเท่าเดิม แต่ถ้าระดับการอัดตัวนั้นลดต่ำกว่าของเดิม เวลาที่สารมาตรฐานออกมานั้นจะเร็วขึ้น (เพราะ carrier gas ไหลได้เร็วขึ้น) แต่ถ้าระดับการอัดตัวหลังการลดระดับนั้นยังคงสูงกว่าระดับเดิม เวลาที่สามาตรฐานออกมาก็จะยังคงช้ากว่าเดิม

เย็นนี้ทราบผลการทดสอบเบื้องต้นว่าระบบกลับมาเหมือนเดิมแล้ว สิ่งที่ต้องคอยตามกันต่อไปก็คือมันจะคงอยู่เหมือนเดิมได้นานเท่าไร

ทำความรู้จักกับ Chromatogram (ตอนที่ ๕) MO Memoir : Sunday 9 June 2556

เรื่องมันเริ่มจากการที่ในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา สาวเมืองขุนแผนและสาวเมืองโอ่งมังกรพยายามจะทำให้เครื่อง Shimadzu GC-8A ใช้งานได้แบบคงเส้นคงวา เรื่องมันเริ่มจากการไม่มีพีคปรากฏ การหาพีคไม่เจอ ตำแหน่งเวลาปรากฏของพีคเอาแน่เอานอนไม่ได้ พีคมีรูปร่างประหลาด ความแรงของพีคลดลง ฯลฯ

ตอนนั้นผมก็ให้คำแนะนำไปว่า ให้แยกประเด็นออกมาพิจารณาทีละประเด็นคือ

๑. เห็นพีคหรือไม่เห็นพีค ถ้าไม่เห็นพีคก็แสดงว่าปัญหาอาจอยู่ที่ detector หรือแก๊สที่ไหลออกจากคอลัมน์ไปไม่ถึง detector ตรงนี้ขอให้ทดสอบด้วยการฉีดสารบริสุทธิ์เข้าไป (เช่นฉีดเอทานอลหรือโทลูอีนสัก 0.5-1 ไมโครลิตร) แล้วดูการตอบสนองของ detector

๒. ถ้ามองเห็นพีคก็ให้ดูว่าตำแหน่งเวลาที่พีคออกมานั้นคงเส้นคงว่าหรือไม่ ถ้าคงเส้นคงวาก็แสดงว่าอัตราการไหลของ carrier gas ที่ผ่านคอลัมน์นั้นคงที่ ถ้าคงเส้นคงวาแต่ออกมาช้ากว่าเดิมก็แสดงว่า carrier gas ไหลผ่านคอลัมน์ด้วยอัตราการไหลที่ลดลง ตรงนี้อาจมีสาเหตุมาจาก

(ก) คอลัมน์มีการอัดตัวกันแน่นขึ้น ความต้านทานการไหลก็สูงขึ้น การคงความดันด้านขาเข้าไว้คงเดิมก็ทำให้อัตราการไหลลดต่ำลง ถ้าเป็นกรณีนี้ พีคจะออกมาช้าลง เตี้ยลงแต่กว้างขึ้น โดยพื้นที่พีคจะคงเดิม (เพราะสารตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปไม่ได้รั่วหายไปไหน) การแก้ปัญหาก็ทำโดยการเพิ่มความดันขาเข้า หรือไม่ก็ถอดเอาคอลัมน์ออกมาแล้วอัดแก๊สให้ไหลสวนทางทิศทางการไหลที่ใช้ในการวิเคราะห์ 

 

(ข) carrier gas มีการรั่วไหลก่อนเข้าคอลัมน์ ซึ่งแยกเป็น

- การรั่วไหลแบบข้อต่อไม่แน่น (จุดต่อคอลัมน์เข้ากับ injector port หรือตรงหัวนอตที่ใช้เป็นตัวยึด septum) เวลาที่พีคออกมาแม้ว่าจะช้าลง แต่จะคงที่ ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ในกรณีนี้พีคมักจะมีขนาดเล็กลงกว่าปรกติ แต่จะคงที่ การแก้ปัญหาก็ทำได้โดยการขันข้อต่อให้แน่น

- การรั่วไหลที่ septum กรณีนี้จะพบว่าเวลาที่พีคออกมานั้นจะช้าลงไปเรื่อย ๆ โดยมีขนาดเล็กลงตามไปด้วย สาเหตุก็เพราะแต่ละครั้งที่เราแทง syringe ทะลุผ่าน septum จะทำให้รูที่เข็มแทงทะลุนั้นขยายใหญ่ขึ้นทีละน้อย แก๊สก็จะรั่วออกได้มากขึ้นตามทุก ๆ ครั้งที่ฉีดสาร การแก้ปัญหาก็ทำได้โดยการเปลี่ยน septum

๓. ถ้าเวลาที่พีคออกมานั้นไม่เปลี่ยนแปลง แต่ขนาดพีคที่ได้เล็กลง ก็ให้ตรวจสอบพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของเครื่องวัด พวก RANGE และ ATTENUATION ว่าคงเดิมหรือไม่ ถ้าพบว่าคงเดิมก็แสดงว่าปัญหาอาจอยู่ที่มีการรั่วไหลของแก๊สด้านขาออกจากคอลัมน์ (ข้อต่อด้านต่อคอลัมน์เข้ากับ detector port มีการรั่วซึม) สำหรับ FID แล้วยังอาจเกิดจากการที่หัวฉีดไฮโดรเจนเกิดการอุดตัน ทำให้เปลวไฟติดได้ไม่ดี (ถ้าเป็นหนัก ๆ จะทำให้เปลวไฟไม่ติด) ถ้าเป็นแบบนี้ให้หาสายลวดเล็ก ๆ (เช่นสายกีต้าร์เส้นเล็กสุด) แยงรูหัวฉีดแก๊สไฮโดรเจน

ช่วงบ่ายวันศุกร์ก็ทราบว่าเขาทั้งสองสามารถแก้ปัญหาได้แล้ว เช้าวันวานมีโอกาสแวะเข้าไปที่แลปก็เลยไปเอาโครมาโทแกรมที่ทั้งสองทำไว้ระหว่างการปรับแต่ง โดยเลือกมาบางรูปเพื่อนำมาเป็นตัวอย่างให้ได้เห็นกัน

ท้ายสุดก็ขอฝากเรื่องเกี่ยวกับโครมาโทแกรมที่พวกคุณควรต้องไปอ่านให้เข้าใจ เพราะจะว่าไปแล้วเรื่องที่เกิดในสัปดาห์ที่ผ่านมานั้นไม่ใช่เรื่องใหม่ เคยเกิดขึ้นมาแล้วทั้งนั้น ขอให้ไปอ่านย้อนหลังกันเองก็แล้วกัน

ทำความรู้จักกับ Chromatogram (ตอนที่ 1) MO Memoir : วันศุกร์ที่ ๓ มิถุนายน ๒๕๕๒

http://tamagozzilla.blogspot.com/2009/08/mo-memoir-chromatogram-1.html 

ทำความรู้จักกับ Chromatogram (ตอนที่ 2) MO Memoir : วันศุกร์ที่ ๑๐ กรกฎาคม ๒๕๕๒

http://tamagozzilla.blogspot.com/2009/08/mo-memoir-chromatogram-2.html

ทำความรู้จักกับ Chromatogram (ตอนที่ 3) MO Memoir : Friday 27 November 2552

http://tamagozzilla.blogspot.com/2009/11/chromatogram-3-mo-memoir-friday-27.html

ทำความรู้จักกับ Chromatogram (ตอนที่ ๔) MO Memoir : Sunday 25 July 2553

http://tamagozzilla.blogspot.com/2010/07/chromatogram-mo-memoir-sunday-25-july.html

การปรับความสูงพีค GC MO Memoir : Friday 9 July 2553

http://tamagozzilla.blogspot.com/2010/07/gc-mo-memoir-friday-9-july-2553.html

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๐ เมื่อพีค GC หายไป MO Memoir : Thursday 20 January 2554

http://tamagozzilla.blogspot.com/2011/01/gc-mo-memoir-thursday-20-january-2554.html

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๑๕ เมื่อพีค GC ออกมาผิดเวลา MO Memoir : Tuesday 1 March 2554

http://tamagozzilla.blogspot.com/2011/03/gc-mo-memoir-tuesday-1-march-2554.html

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๒๑ เมื่อความแรงของพีค GC ลดลง MO Memoir : Wednesday 15 June 2554

http://tamagozzilla.blogspot.com/2011/06/gc-mo-memoir-wednesday-15-june-2554.html 

การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๓๐ เมื่อพีค GC ออกมาผิดเวลา (อีกแล้ว) MO Memoir : Saturday 16 July 2554

http://tamagozzilla.blogspot.com/2011/07/gc-mo-memoir-saturday-15-july-2554.html

รูปที่ ๑ (บน) ปุ่มปรับต่าง ๆ ของเครื่อง Shimadzu GC-8A ปุ่ม RANGE เป็นตัวปรับช่วงการวัด ถ้าใช้ RANGE ต่ำจะวัดสัญญาณที่มีความแรงน้อย ๆ ได้ดี แต่ถ้าสัญญาณแรงมากจะทำให้ detector อิ่มตัว ถ้าใช้ RANGE สูงจะวัดสัญญาณที่แรงมากได้ แต่จะเสียความละเอียดในการวัดพีคขนาดเล็ก ๆ ปุ่ม ATTENUATION เป็นตัวปรับความแรงสัญญาณที่ส่งออกทาง port ที่ไปยังเครื่อง RECORDER ค่า ATTENUATION เป็นตัวหารสัญญาณที่ส่งออก ค่ายิ่งมากทำให้สัญญาณส่งออกยิ่งน้อยลง ใช้ในการปรับความแรงสัญญาณไม่ให้พีคที่เครื่อง RECORDER วาดนั้นมีขนาดใหญ่เกินหน้ากระดาษ

(กลาง) ปุ่มปรับค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของเครื่อง integrator Shimadzu C-R8A เรายังสามารถปรับค่า ATTN (ย่อมาจาก attenuation) เพื่อให้เครื่องสามารถวาดพีคให้อยู่ในความกว้างของหน้ากระดาษได้ ค่า ATTN มีค่าเป็น 2ⁿ เมื่อ n เป็นจำนวนเต็ม ยิ่งใช้ค่า ATTN สูงจะได้รูปพึคที่มีขนาดเล็กลง แต่ไม่ส่งผลต่อความสูงและพี้นที่ที่คำนวณได้ (ดูรูปที่ ๔)

(ล่าง) สายเครื่อง C-R8Aต่อเข้าตรงจุดที่ป้ายติด INTEGRATOR

เครื่อง GC ของ Shimadzu รุ่น 8A 9A และ 14A ที่แลปเรามีใช้นั้น ใช้ระบบปรับพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่คล้ายกัน

รูปที่ ๒ พีคเอทานอล 0.5 ไมโครลิตร ตั้ง range ของเครื่อง GC-8A ไว้ที่ 10² จะเห็นว่าพีคที่ได้มีลักษณะหัวตัวและเมื่อพิจารณาค่าความสูงของพีคทั้งสอง (ที่เวลา 0.8-0.9 นาที) จะเห็นว่าค่าความสูงขึ้นไปจนสุดที่ระดับสูงประมาณ 1,230,000 แสดงว่า detector เกิดการอิ่มตัว ในกรณีเช่นนี้ถ้าหากฉีดเอทานอลในปริมาณที่มากกว่า 0.5 ไมโครลิตรเช่นฉีดเป็น 1.0 ไมโครลิตรก็จะเห็นพื้นที่พีคเพิ่มสูงขึ้น แต่จะไม่เป็นสองเท่า ทั้งนี้เป็นเพราะ detector มองไม่เห็นส่วนยอดของพีคที่มีความสูงจริงที่แตกต่างกัน พื้นที่ที่แตกต่างกันจะเกิดจากการที่พีคมีความกว้างที่แตกต่างกัน

รูปที่ ๓ พีคโทลูอีน 0.5 ไมโครลิตร พีคบนตั้ง range ของเครื่อง GC-8A ไว้ที่ 10³ ส่วนพีคล่างตั้งไว้ที่ 10⁴ จะเห็นว่าพีคที่ได้มีลักษณะหัวตัว แต่เมื่อดูความสูงพีคจะเห็นว่าแตกต่างกัน ลักษณะเช่นนี้แสดงว่าข้อมูลสัญญาณนั้นมีลักษณะเป็นพีค แต่การตั้งสเกลแกน y นั้นแคบเกินไป (ตั้งที่ค่า attenuation - ATTN ของเครื่อง C-R8A) ในกรณีนี้ยังเห็นอีกว่าการตั้งค่า range ที่เครื่อง GC-8A นั้นส่งผลต่อทั้งความสูงและพื้นที่พีคที่ได้ เมื่อเพิ่ม range จาก 10³ เป็น 10⁴ (เพิ่มขึ้น 10 เท่า) จะได้พีคที่มีขนาดเล็กลง 10 เท่าด้วย (เห็นได้จากการที่ค่าพื้นที่และความสูงลดลงมาประมาณ 10 เท่า)

รูปที่ ๔ พีคโทลูอีน 0.5 ไมโครลิตร ทั้งสองพีคตั้ง range ของเครื่อง GC-8A ไว้ที่ 10⁴ แต่รูปบนตั้งค่า ATTN ของ C-R8A ไว้ที่ 5 (หารสัญญาณวาดรูปด้วย 2⁵ = 24) ส่วนรูปล่างตั้งไว้ที่ 10 (หารสัญญาณวาดรูปด้วย 2¹⁰ = 1024) จะเห็นว่าจากพีคหัวตัดที่ค่า ATTN ต่ำกลายเป็นรูปพีคที่สมบูรณ์ที่ค่า ATTN สูงขึ้นแต่จะมีขนาดเล็กลง แต่เมื่อพิจารณาค่าพื้นที่กับความสูงจะเห็นว่ายังคงเท่าเดิมโดยไม่เปลี่ยนแปลงไปตามค่า ATTN ที่เปลี่ยนไป แสดงว่าค่า ATTN ของเครื่อง C-R8A ส่งผลต่อสัญญาณที่ใช้ในการวาดรูปเท่านั้น ไม่ส่งผลต่อสัญญาณที่นำไปคำนวณค่าพื้นที่พีคและความสูง

รูปที่ ๕ พีคโทลูอีน 0.5 ไมโครลิตร ทั้งสองพีคตั้งค่า ATTN ของเครื่อง C-R8A ไว้ที่ 10 แต่รูปบนตั้ง range ของเครื่อง GC-8A ไว้ที่ 10⁴ แต่รูปล่างตั้งค่า range ของเครื่อง GC-8A ไว้ที่ 10² จะเห็นว่าการเปลี่ยนค่า range ส่งผลต่อขนาดรูปร่างพีคที่เครื่องวาด และพื้นที่พีคและความสูงพีคที่คำนวณได้ เมื่อลดช่วง range (เพิ่มความว่องไวในการวัด) จะได้พีคที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและพื้นที่พีคและความสูงพีคที่มากขึ้นไปด้วย พีคของรูปล่างนั้นเป็นพีคที่มีปัญหาในลักษณะพีคหัวแตก เห็นได้จากการรายงานผลยอดพีคมาสองตำแหน่งที่เวลาใกล้ ๆ กัน (อันที่จริงควรจะมีเพียงค่าเดียว) แสดงว่าพีคมีลักษณะเป็นพีคใหญ่ที่มียอดเป็นพีคขนาดเล็กสองพีค พีคลักษณะเช่นนี้มักมีปัญหาในการลากเส้น base line ที่ใช้ในการคำนวณพื้นที่และความสูง ผลที่ตามมาคือค่าพื้นที่และความสูงที่ได้นั้นมักจะเชื่อถือไม่ได้ ส่วนเครื่อง C-R8A ลากเส้น base line อย่างไรนั้นดูได้จากช่อง MK ที่อยู่ถัดจากช่อง HEIGHT ซึ่งจะพิมพ์สัญญลักษณ์บ่งบอกวิธีการลากเส้น base line (ดูความหมายของสัญญลักษณ์ได้จากคู่มือเครื่อง C-R8A)

รูปที่ ๖ พีคของ benzaldehyde 0.5 ไมโครลิตร จะเห็นว่าตอนเริ่มเกิดพีคนั้นสัญญาณจะค่อย ๆ ไต่ขึ้นไปจนถึงจุดยอดพีค จากนั้นจะลดลง อัตราการลดลงจะเร็วกว่าอัตราการไต่ขึ้น ซึ่งแตกต่างไปจากพีคต่าง ๆ ที่แสดงในรูปที่ ๒-๕ ที่แสดงอัตราไต่ขึ้นสูงกว่าอัตราการลดลง ถ้าเป็นการวิเคราะห์ที่อุณหภูมิคอลัมน์คงที่ พีคลักษณะนี้บ่งบอกว่าปริมาณสารที่ฉีดเข้าไปนั้นมากเกินกว่าที่คอลัมน์จะรับได้ แต่ถ้าเป็นการวิเคราะห์ที่มีการเพิ่มอุณหภูมิให้ไต่ขึ้นเรื่อย ๆ ก็เป็นไปได้ที่เป็นผลจากการเพิ่มอุณหภูมิที่เร็วจนทำให้สารที่หลุดจากการดูดซับของ packing (ที่บรรจุอยู่ในคอลัมน์) ที่ออกมาทีหลังนั้นออกมาวิ่งไล่อัดหลังตัวที่ออกมาก่อน

ตัวอย่างพีคลักษณะเช่นนี้ที่เกิดจากการเพิ่มอุณหภูมิในระหว่างการวิเคราะห์ดูได้จาก Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๕๘ วันศุกร์ที่ ๒๔ สิงหาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๓๙ ตัวอย่างการแยกพีค GC ที่ไม่เหมาะสม" (http://www.tamagozzilla.blogspot.com/2012/08/gc-mo-memoir-friday-24-august-2555.html)

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓๔ ปัญหาการปรากฏของพีค NO MO Memoir : Wednesday 17 October 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นบันทึกเหตุการณ์เกี่ยวกับเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ในส่วนของคอลัมน์ที่ใช้ในการวัด NO ในช่วงตั้งแต่กลางเดือนกันยายนที่ผ่านมาจนถึงเย็นวันนี้

๑. เมื่อเรากลับมาใช้งาน GC-2014 ECD & PDD ใหม่นั้น เราได้ทำการ regenerate คอลัมน์โดยให้ความร้อนแก่คอลัมน์เพื่อไล่สิ่งตกค้างจากการใช้งานก่อนหน้าออกมาให้หมด

๒. หลังจากไล่สิ่งตกค้างหมด ก็เริ่มทดลองฉีด NO เข้าไปปรากฏว่าพีค NO ไม่ปรากฏ ต้องทำการฉีดซ้ำหลายครั้ง พบว่าพีค NO จะค่อย ๆ ปรากฏจนมีขนาดคงที่ 

 

๓. พอพีค NO มีขนาดคงที่ ก็เริ่มทำการทดลองโดยวัดค่า NO อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 40ºC

๔. พอวัดค่า NO เสร็จก็ทำการทดลองใหม่ คราวนี้เป็นการวัดปริมาณ N₂O อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 150ºC

๕. พอเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา  และใช้เครื่องต่อเพื่อทำการวัดค่า NO ปรากฏว่าพีค NO หายไปอีก (อุณหภูมิคอลัมน์ที่ใช้คือ 40ºC)

๖. พีค NO เพิ่งจะเริ่มมาปรากฏในวันนี้ เมื่อช่วงบ่ายสังเกตเห็นว่าพื้นที่พีคค่อนข้างจะใกล้เคียงกับที่ควรเป็น แต่ตำแหน่งการเกิดพีคนั้นออกมาล่าช้ากว่า และพีคมีลักษณะที่แผ่กว้างมากกว่า

๗. ช่วงก่อนบ่ายสามวันนี้ได้ให้ทดลองฉีดตัวอย่างเข้าไปหลาย ๆ ครั้งต่อเนื่องกัน โดยไม่ต้องเก็บผลการวิเคราะห์ แต่หลังจากที่เติมแก๊สตัวอย่าง (มีไอน้ำร่วมด้วย) เข้าไปใน sampling loop เรียบร้อบแล้ว ก็ใช้วิธีสั่งให้วาล์วเก็บแก๊สตัวอย่างเปลี่ยนไปอยู่ที่ตำแหน่งฉีด (ใช้คำสั่งจากหน้าจอ) จากนั้นก็สั่งให้กลับมาที่ตำแหน่งเก็บตัวอย่างใหม่ เพื่อเติมแก๊สตัวอย่างเข้าไป และทำการฉีดตัวอย่างเข้าไปอีก ทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ (ผมบอกเขาไปว่าอย่างน้อยน่าจะสัก ๑๐ ครั้ง)

๘. ก่อนบ่ายสี่แวะไปดูอีกครั้ง พบว่ามีพีค NO ปรากฏออกมา โดยรูปร่างและตำแหน่งปรากฏของพีค NO เริ่มกลับมาเหมือนที่ควรจะเป็น

เหตุการณ์นี้ทำให้สงสัยว่าคอลัมน์ที่ใช้ในการแยก NO นั้น (ซึ่งทำการแยกได้ที่อุณหภูมิต่ำ) ถ้าบังเอิญได้รับความร้อนสูง (เช่นในขณะทำการ regenerate) packing ในคอลัมน์คงมีการเปลี่ยนแปลง แต่การเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นแบบผันกลับได้ ซึ่งจำเป็นต้องใช้แก๊สตัวอย่างทำให้ packing ในคอลัมน์กลับมามีสภาพที่สามารถทำการแยก NO ได้ ส่วนสารตัวไหนเป็นตัวทำให้คอลัมน์กลับคืนมาเป็นสภาพเดิมนั้นก็ไม่รู้เหมือนกัน

เอาเป็นว่าตอนนี้ถ้าเปิดเครื่องมาแล้วเจอปัญหานี้ ก็ให้ใช้วิธีการในข้อ ๗. แก้ไขปัญหาไปก่อน