色谱理论认为提高色谱柱的效能(efficiency)就能增加仪器的解析度(resolution),而运用粒径低于2μm的小颗粒无疑是增加效能的好方法。但减小固定相的粒度以增加色谱柱效能一直是色谱仪器科学的瓶颈,因为小颗粒不仅要求系统能承受高于目前极限压力(比如6000psi/400bar),需要更小的系统体积(死体积),并且需要能适应可能只有几秒峰宽的高速检测器。
与传统的高效液相色谱(HPLC)相比,UPLC具有以下优势:
1.高分离度(ultra resolution)
根据液相色谱分离的解析度方程,解析度正比于柱效能的平方根
而根据范迪姆特(Van Deemter)色谱理论,柱效反比于系统固定相粒度大小。UPLC系统运用的固定相粒度能达到1.7μm,根据上述方程,该系统达到的效能将比5μm粒度系统高70%,而比3.5μm高40%。
2. 高速度(ultra speed)
在保证得到同样质量数据的前提下,UPLC能提供单位时间内更多的信息量。在不影响解析度的的情况下,小粒度能提供更高的分析速度,同样也能使柱长减少,根据Van Deemter色谱理论,最优流速反比于粒度大小。
例如,运用1.7μm的颗粒,相对于5μm颗粒,在不影响柱效的情况下,柱长将可以立方级的减少,而且可以在3倍的流速下运行,相同的解析度情况下,分离速度提高了9倍。
3. 灵敏度(sensitivity)
过去对于提高灵敏度的研究大都集中于检测器上,不论是光学检测器还是质量检测器。但是,其实运用UPLC也能提高分析的灵敏度。
UPLC能提高柱效N,从而使峰宽w变的更窄,而峰高却增加了,同时,由于UPLC运用了更短的柱子(柱长L更小),进一步增加了峰高。因此,在提高柱效的同时,运用1.7μm的UPLC系统比5μm和3.5μm的系统灵敏度分别提高了70%和40%,而在柱效下相同情况下,能分别提供3倍和2倍的灵敏度。