第01章 气相色谱质谱基础

第一章气相色谱/质谱基础GCMSInterfaceDataSystem气相色谱气相色谱的主要组成部分典型的色谱图和它所包含的信息分离是如何发生的气体的使用及管路的配置HP6890键盘功能介绍气相色谱及HP6890简介PurposeOfThisCourseTolearntheoperationsofthe6890G.C.whileachievingabasicunderstandingofthefunctionandimpacteachofoftheG.C.componentshasonsampleanalysisandtolearnbeginningtroubleshootingskills.色谱柱流量控制器稳压器空气氢气载气分子筛脱水管固定进样口检测器电子部件PC限流器典型的气相色谱气体载气--用于传送样品通过整个系统的气体。检测器气体--某些检测器所需的支持气体,如FID.样品引入将样品蒸汽引入载气的过程。该过程应对样品蒸汽有最小影响。色谱柱实现样品组分的分离。检测器对流出柱的样品组分进行识别和响应。数据采集将检测器的信号转换为色谱图，以备手动或自动定性、定量分析之用。概念载气的类型进样口类型色谱柱类型检测器类型数据采集类型样品决定仪器的配置，例如：保留时间用于确定样品组分，即进行样品定性分析。峰面积用于测定样品的含量，即定量分析。典型色谱图待分离组分，和载气ABCD色谱过程示意图色谱是一种分离方法，物质在流动相和固定相之间进行分配。由于各种物质在固定相中的保留能力不同而形成不同的流出时间以达到分离。气固色谱(GSC)(GLC)流动相固定相气态固态气液色谱气态液态分离是如何发生的柱长(米)I.D.(mm).5-102-45-100.5305-100.1-.25填充柱530系列柱细孔径柱填充柱开管柱（毛细管柱）壁涂开管柱色谱柱类型12456891011&12712456910117&812填充柱分析：毛细管柱GC/MS常用柱5%OV101on80/100Chromosorb30mX0.53mmX.88mHP-5MS30mX0.25mmX.25mHP柱评估样品色谱柱类型比较这些气体必须：根据所使用的检测器类型而选择惰性干燥纯净使用压缩气体的安全性请从贵公司的安全部门或当地气体供应商处获得安全知识。载气和检测器支持气氧气捕集器微量的氧气会破坏色谱柱，特别是对毛细管柱。氧气也会降低ECD检测器的功能。氧气捕集器(P/N3150-0414)应连接在分子筛干燥器和仪器安装设备的进样口之间。分子筛干燥器常用的气路连接图主供气体氦气HP6890脱氧管脱水管开关阀二级减压阀主供气开关阀气路连接须使用GC专用铜管或不锈钢管。塑料管会渗透O2和其它污染物。还可能会释放其它可被检测到的干扰物。管子使用前先用溶剂冲洗，载气吹干。根据工厂的推荐，每用完3瓶气，应更换过滤器，以防止发生气体的污染。每隔一定时间，应对所有外加接头进检漏（大约每隔4-6个月。管路和净化器根据所用的柱类型，载气压力应在60-100psi(大孔径柱即取60，细孔径柱即取100)。空气压力应为80psi。推荐管线压力氢气压力应为60psi。载气必须通过控制形成恒定的压力和恒定的流量。上下游控制器压差保持1公斤以上。减压阀和流量控制器HP6890前视图HP6890侧后视图即时功能键功能键快捷键信息键数字键多功能键方法存贮与自动运行HP6890键盘介绍质谱基础质谱常用术语丰度（相对丰度、绝对丰度）质荷比(m/z)基峰分子离子碎片离子母离子、子离子同位素峰偶电子离子奇电子离子氮规则510152025303540455055606570758085909510010505001000150020002500300035004000450050005500600065007000750080008500900095008541561006727CH3OM/ZAbundance82166182303501001502002501000000Scan32(5.281min):ALKDEMO.DM/ZAbundance82166182303501001502002501000000Scan33(5.289min):ALKDEMO.DM/ZAbundance82166182303501001502002501000000Scan34(5.297min):ALKDEMO.DM/ZAbundance82166182303501001502002501000000Scan35(5.305min):ALKDEMO.DTimeAbundance5.255.265.275.285.295.305.315.325.332000000400000060000008000000TIC:ALKDEMO.D32333435313630总离子色谱总离子流图的构成总丰度=638,444(3.892,638444)125010015020025030011109876Time[minutes]质谱数据是三维的MethylTetradecanoate204060801001201401601802002202400100020003000400050006000700080009000m/z--182943557487101129143157171185199213242H3CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCH3O=2115919918517115714312943572921321131183ii18331氮官能团304050607080901001201400100020003000400050006000700080009000m/z--Abundance35425158657791105117134148NH+•20304050607080901001200100020003000400050006000700080009000m/z--Abundance2730395165747793107123NO2M-46M-30M-16裂分质谱仪OutletQuadrupolesQuadrupoles离子源质量分析器检测器*IonformationandcollimationIonseparationandspeciationHighVacuumPumpMechanicalPumpIondetectionandamplification样品导入真空系统VacuumManifold质谱仪器分类磁质谱射频质谱（四极质谱，离子阱质谱）飞行时间质谱傅立叶变换质谱分辨率（Ｒ）在给定样品的条件下,仪器对相邻两个质谱峰的区分能力。相邻两个等高的峰，其峰谷不大于峰高的10％时，即定义为可以区分。分辨率R＝M/M其中M为两峰质量的平均值；M为两峰质量的差。高分辨质谱由方向聚焦和能量聚焦两部分构成IonDetectionElectronMultiplier-2kVX-RayLens-0.050kV++++++HighEnergyDynode-10kV+++++-------------------------+MassAnalyzerMassAnalyzerGC/MS统计GC柱容量(克)30ng=30x10-9g分子量(g/mole)300g/moleGC柱容量(摩尔)1x10-10moles电离效率0.01%=1x10-4摩尔电离1x10-14Mass分析损失99.9%摩尔检测1x10-17Molecules/mole6.02x1023分子检测6x106提供足够的平均自由程提供无碰撞的离子轨道减少离子-分子反应减少背景干扰延长灯丝寿命消除放电增加灵敏度为什么MS需要真空电离技术简介常用电离方式电子电离（EI）化学电离（CI）快原子轰击（FAB）场电离与场解析（FI，FD）电喷雾电离（ESI）大气压化学电离（APCI）电子电离（EI）eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeFILAMENTMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM+.M+.M+.MMMMMMMMMMMMMAGNETMAGNETMMMMMMMMREPELLERFILAMENTeeeeeeeeeMMMMM+.M+.FF+.12Meeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee电子电离（EI）化学电离（CI）化学式观测M/Z电荷转移X+•+MX+M+•M电子捕获M+e-(热)M-M质子转移CH5++MCH4+MH+M+1CH3++MCH4+M-H+M-1OH-+MH2O+M-H-M-1加成C2H5++MMC2H5+M+29PCI甲烷反应机理CH4e-HCH3CH4CH4+•CH3+MMM-H+CH5+CH3•CH4M+H+230eVPCISpectraNCISpectraCoulombExplosionsRayleighLimitReached++++++++++-----++++++++++-----++++++--++++++--Evaporation++ChargedDropletsAnalyteIonSolventIonClusterAnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutralsESIProcessAPCIProcess蒸汽带电荷的反应气形成蒸发+雾化的被分析物被分析离子+++++++++++++++++++++++电荷转移给被分析物++++