1.氣相色譜部分
氣相色譜儀的基本流程如圖3所示。主要包括以下5大係統:氣路係統、進樣係統、分離係統、溫度控製係統以及檢測和記錄係統。
氣相色譜儀的組成部分及作用:
(1)載氣係統:包括氣源、氣體淨化、氣體流速控製和測量。為獲得純淨、流速穩定的載氣。
(2)進樣係統:包括進樣器和氣化室。進樣器分氣體進樣器和液體進樣器,氣化室是將液體樣品瞬間氣化的裝置。
(3)分離係統:包括色譜柱和柱溫箱和控溫裝置。根據各組分在流動相和固定相中分配係數或吸附係數的差異,使各組分在色譜柱中得到分離。
(4)溫控係統:控製氣化室、柱箱和檢測器的溫度。
(5)檢測和記錄係統:包括檢測器、放大器、記錄儀、或數據處理裝置、工作站 (色譜圖)。將各組分的濃度或質量轉變成電信號並記錄。
接口部分
是協調聯用儀器輸出和輸入狀態的硬件設備。一般分為直接接口(小口徑毛細管柱)和開口分流接口(大口徑毛細管柱),用於除去GC部分的載氣並傳輸組分。在GC-MS聯用中有兩個作用:
(1)壓力匹配――質譜離子源的真空度在10-3Pa,而GC色譜柱出口壓力高達105Pa,接口的作用就是要使兩者壓力匹配。
(2)組分濃縮――從GC色譜柱流出的氣體中有大量載氣,接口的作用是排除載氣,使被測物濃縮後進入離子源。
2.MS質譜部分
質譜儀的基本部件有:離子源、濾質器、檢測器三部分組成(結構示意圖如圖4),它們被安放在真空總管道內。在GC-MS聯lian用yong中zhong經jing過guo氣qi相xiang色se譜pu分fen離li的de各ge氣qi態tai分fen子zi受shou離li子zi源yuan轟hong擊ji,電dian解jie裂lie解jie成cheng分fen子zi離li子zi,並bing進jin一yi步bu碎sui裂lie為wei碎sui片pian離li子zi。在zai電dian場chang和he磁ci場chang綜zong合he作zuo用yong下xia,按an照zhaom/z大小進行分離,到達檢測器檢測、記錄和整理,得到質譜圖,實現樣品定性定量分析。
(1)進樣係統:GC出來的樣品直接進入MS分析儀。
(2)離子源:離子源的作用是接受樣品產生離子。常用的離子化方式有:電子轟擊EI;化學電離CI.
(3)質量分析器:其作用是將電離室中生成的離子按質荷比(m/z)大小分開,進行質譜檢測。常見質量分析器有:四極質量分析器; 扇形質量分析器; 雙聚焦質量分析器; 離子阱檢測器。
(4)檢測器:檢測器的作用是將離子束轉變成電信號,並將信號放大,常用檢測器是電子倍增器。
3.GC-MS聯用技術
(1)原理
下圖為GC-MS聯用儀的內部組成示意圖。在這個組合中氣相色譜儀分離樣品中各組分,起著樣品製備的作用;接口把氣相色譜流出的各組分送入質譜儀進行檢測,起著氣相色譜和質譜之間適配器的作用;質譜儀對接口依次引入的各組分進行分析,成為氣相色譜儀的檢測器;計算機係統交互式地控製氣相色譜、接口和質譜儀,進行數據采集和處理,是GC-MS的中央控製單元。
4.GC-MS技術特點
優點:
一般應用可省略色譜檢測器:GC作為進樣係統,將待測樣品分離後直接導入質譜進行檢測,既滿足了質譜分析對樣品單一性的要求,又省去樣品製備、轉移的繁瑣過程,不僅避免了樣品受汙染,對質譜進樣量還能有效控製,也減少了質譜儀的汙染,極大地提高了對混合物分離、定性定量效率。
定性能力高:用色譜保留時間結合化合物的指紋質譜圖鑒定組分,大大優於僅靠色譜保留時間。GC-MS的定性指標有分子離子、功能團離子、離子峰強度比、同位素離子峰、離子反應的母子離子質量數以及總離子流色譜峰、選擇離子色譜峰和選擇反應色譜峰所對應的保留時間窗。
可分離尚未分離的色譜峰:用提取離子、選擇離子監測或選擇反應監測法,以及結合某些數據處理方法(如AMDIS),可分離總離子流色譜圖上尚未分離或被化學噪聲掩蓋的色譜峰。
可提高定量分析精度:通過用同位素稀釋和內標技術可提高定量精度和定性能力。
提高儀器功能,實現分析自動化:計算機的多功能使儀器的結構更簡單,操作更方便,更易於實現分析工作的自動化。
不足:
分析對象有限製:分析對象限於在300℃左右及以下可以汽化、並且能離子化的樣品;在加熱過程中易分解的、極性太強的化合物,如有機酸類等,則需進行酯化衍生處理才可進行GC―MS分析,如果樣品不能汽化也不能酯化則需采取LC―MS或其他方法分析;
測試條件有限製:GC―MS分析樣品應是有機溶液,固體或水溶液中的有機物一般不能測定,需進行萃取分離變為有機溶液,或采用熱裂解、頂空進樣技術。
質譜應用有限製:目前質譜還有一個很重要的不足是對很多異構體(尤其是位置異構)無法分辨。
5.GC-MS測樣要求
GC-MS分析可用於液體,氣體和固體樣品,但主要限於揮發性和半揮發性化合物。
氣體&液體:樣品通常直接注入GC。
固體:固體,通過溶劑萃取,除氣(解吸)或熱解進行分析。解吸實驗在40-300℃之間的受控溫度下在氦氣流下進行,在解吸期間在低溫阱上收集分析物。
熱解是用於分析不能直接注入GC-MS的材料的另一種取樣技術。通過直接向樣品施加熱,分子可以以可再現的方式分解。然後將較小的分子引入GC中並通過GC-MS分析。
總體要求:樣品要求溶解於有機溶劑(如丙酮、正己烷等);樣品中不能含有水,鹽類和酸堿類等物質;應是易揮發的、熱穩定的,沸點一般不超過500℃,分子量小於500的化合物;需要進行衍生化處理的樣品,要提前處理好;樣品含量在ppb-ppm級,樣品一般不少於0.5mL,太少的樣品量需要配置微量襯管。
6、GC-MS結果分析
定性分析基礎:
GC/MS聯用分析常用的定量方法和色譜一樣有三種,外加一種GC-MS特有方法:
(1) 歸一化法。將樣品中所有組分含量之和作為100,計算各個組分的相對百分含量,稱為歸一化法。
(2) 外(wai)標(biao)標(biao)準(zhun)曲(qu)線(xian)方(fang)法(fa)。用(yong)標(biao)準(zhun)樣(yang)品(pin)配(pei)製(zhi)不(bu)同(tong)濃(nong)度(du)的(de)標(biao)樣(yang),在(zai)與(yu)待(dai)測(ce)樣(yang)品(pin)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)的(de)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia),測(ce)得(de)標(biao)樣(yang)中(zhong)各(ge)化(hua)合(he)物(wu)的(de)峰(feng)麵(mian)積(ji)或(huo)峰(feng)高(gao),得(de)到(dao)響(xiang)應(ying)因(yin)子(zi)。
(3) 內標法內標標準曲線方法 。外標法存在一定缺點,限於每次的分析條件從樣品處理到測試都會產生誤差。為了克服不可避免的測量誤差,選擇適當的基準物質(內標化合物)加入標樣和待測樣品中進行測定,計算待測化合物和內標化合物響應值之比(稱為相對響應因子),由相對響應因子和加入內標化合物的量進行定量,稱為內標法。
(4)同位素稀釋法。最理想的是采用待測化合物的同位素標記物作為內標,可以保證內標化合物的化學性質、色譜行為、質譜行為都與待測化合物一致,這樣可以消除化合物之間的差別帶來的誤差。同位素標記物作內標隻有GC/MS聯用技術可以運用。
同位素稀釋法的優點為:一般可以校正基體影響(標樣和樣品的差別),提取效率穩定;進樣誤差小,保留時間隨溶劑梯度變化影響不大;儀器漂移影響小;在質譜中同位素稀釋劑與樣品分析物響應穩定,定量結果從樣品分析物與內標的響應比得出更準確。缺點為:樣品製備很耗時;對移液和稀釋等中的誤差結果有缺陷。
7、GC-MS常見疑難問題解答
(1)質譜開機約7 分鍾後,前級泵自動關閉。
質譜啟動7分鍾內如果前級泵真空不低於300mTorr (擴散泵係統)或分子渦輪泵轉速小於80%,機械泵將自動關閉以避免大量空氣抽入真空腔導致汙染。一般的原因是真空腔沒關好。
(2)氮氣峰豐度大於20%,導致調諧評價不達標,報告顯示係統有泄漏。
從調諧報告中的18,28和32相對於69的豐度可以看出問題所在。如果18很高而28,32很低就意味著抽真空時間不夠,因為水較難抽走。如果18很低而28,32很高,那就是真的有漏氣,一般原因是柱子沒裝好,比如說用錯石墨墊。如果18,32都很低而28很高,那並不意味著漏氣,其原因可能是氣體淨化管進了空氣或者是氣體質量不好。我還見過40很高的情況,最後發現用戶買的氦氣其實是氬氣。
(3)調諧通不過,提示“沒有發射電流”。
ruguoyonghugangxiguoliziyuan,najiushidengsimeizhuanghao。fouzeshidengsishaole。jiejuebanfayaomehuandengsi,yaomezaishoudongtiaoxieligaiyonglingyidengsijike。jizhudangnifaxianzhipuyouwentishi,biewanglexiangxiangzhiqiannidongleshenme。
(4)不裝柱子調諧可以通過,裝了柱子通不過。
不裝柱子調諧正常表示質譜是好的,問題出在柱子上。常見的原因有兩個:一是柱子斷了或密封不好導致質譜真空下降,二是柱子伸的太長擋住了電子束。
(5)調諧評價顯示真空很好,18和28都很低,但是502 豐度小於3%。
先檢查離子源溫度,如果離子源溫度高於230度,要先把它降到230度。因為離子源溫度越高,502的豐度就越低。然後檢查Repeller電壓,你可以適當提高Repeller電壓的最高限製,比如說35伏。較高的電壓可以得到較高的502相對豐度。如果這些措施都無效,可能需要清洗離子源。
(6)質量數不正確或者質譜圖很怪,和標準質譜圖根本對不上號。
質譜需要調諧,就好比砝碼需要校準。自動調諧的結果存在atune.u 裏頭。如果你的方法采用的調諧文件名字不叫atune.u,比如說叫himass.u ,記住要在調諧後把調諧結果存到himass.u,否則調諧了也沒用上。
(7)無法聯機。
工作站非正常退出會導致無法聯機。這是你需要重啟電腦,氣相色譜和質譜。
(8)氣相色譜已啟動,但質譜不采集數據
原因有兩種:一是溶劑延遲尚未結束,二是“Remote cable”沒裝好。
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