GC-MS性能参数综述.doc

GC-MS仪器性能参数综述GC-MS即气相色谱-质谱联用技术是一种非常成熟且应用及其广泛的分离分析技术，本文主要针对仪器的结果和主要性能参数进行综述。1. 进样系统进样系统包括样品导入和气化室，要求适应样品要求，进样时样品不发生变化，能有效气化，并快速进入色谱柱，无损失，无歧视，记忆效应小。控制参数有：气化温度（最高350425），载气压力（0100psi，1psi=6894.76Pa），流量控制（0200mL），分流设定（20：15000：1），死体积，惰性等；2、柱系统柱系统包括柱箱和色谱柱。柱箱要求有尺寸大小（目前仪器用的都是毛细管色谱柱，柱箱大小也差不多，更换色谱柱都很方便），操作温度范围（室温以上4或用液氮-100500，控温精度（0.2），程序控温阶数（最高七阶八平台），最高升温速率（120/min，步长0.1），过温保护（450以下任设）等，总之控温精度好，热熔要小，保温效果好，加热功率要大，以满足快速升温、降温要求，柱箱容积大，方便更换色谱柱。色谱柱的要求只要根据应用需要进行选购，GC-MS分析要求柱效高，柱流失也要小，最好选用专用柱。目前毛细管色谱柱主要分为极性、中性和非极性三种类型。3、离子源离子源的功能是使样品分子转变为离子，将离子聚焦，并加速进入质量分析器。使用何种电离方式取决于： 样品的状态（液体、固体），挥发性和热稳定性； 需探寻的样品信息类型（分子结构或序列分析）。目前，使用的离子源主要有以下几种：电子轰击离子源（Electronic Impact Ion Source，EI）、化学电离源（Chemical Ionization Source，CI）和场致电离（Field Ionization，FI），表1列出了三种离子源的电离媒介、样品状态及生成的分子离子类型。表1 不同离子化方法比较电离方式电解媒介样品状态分子离子碎片离子EI电子蒸汽M+有CI气相离子蒸汽M+H+M-H-M+NH4+很少FI电场蒸汽，溶液M+、M+H+、M+Na+无或很少4、质量分析器GC-MS仪器的质量范围（包括质量测量准确度和质量标尺稳定性）、分辨率、灵敏度和扫描速度都与质量分析器的类型有密切的关系。另外，扫描速度还和计算机接口板的A/D、D/A转换和数据传输速率密切相关，灵敏度还和离子源、检测器以及真空系统的配置有关系。4.1 质量范围质量范围通常定义为质谱仪能检测的最低和最高质量。表2 不同类型质量分析器的质量范围质量分析器质量下限（m/z）质量上限（m/z）使用范围四级杆质谱1105004000小分子、多电荷离子大分子离子阱质谱1105006000M+H+M-H-M+NH4+飞行时间质谱110500106小分子、大分子扇形磁场质谱110100015000小分子、中等大分子目前，GC-MS联用仪器配置的EI、CI、FI离子源，只能检测单电荷（z=1）离子。质量准确度是指离子质量测定的准确性，有两种表达方式：（1）M=M计算-M测量；（2）准确度=100%*M计算/ M测量；例如，计算质量=400.0020，用高分辨率测得质量=400.0000，测量的准确度应为：M=0.0020，准确度=100%*0.002/400=0.0005%。表3 不同类型仪器质量准度的典型值质量分析器质量准确度用途类型四级杆质谱0.1u给出整数质量低分辨离子阱质谱0.1u给出整数质量低分辨飞行时间质谱0.0001u给出精确质量和元素组成高分辨扇形磁场质谱0.0001u给出精确质量和元素组成高分辨分辨率高可以测定化合物的准确质量，但并不意味着质量测定的准确性就很好，同样，分辨率低虽然只能测定整数质量，但也并不意味着质量测量准确性就差。4.2 质量轴的稳定性质量轴指质谱测定离子质量的坐标，亦称质量标尺。质量轴稳定性指在一定条件下，一定时间内质量标尺发生漂移的幅度，一般多以8h或12h内某一质量测定值的变化来表示。如0.1u/12h表示在12h内，质量轴的漂移在0.1u。质量轴的稳定性关系到质量测量的准确度，它和仪器的性能以及仪器操作条件有关，会随着仪器状态和操作条件变化而发生变化。4.3 分辨率分辨率是指质谱分辨相邻两个离子质量的能力。表4 GC-MS联用的质谱仪器分辨率质量分析器分辨率类型质量分析器分辨率类型四级杆质谱10002000低分辨飞行时间质谱5001000，200010000低、高分辨离子阱质谱10002000低分辨磁场质谱500080000高分辨4.4 灵敏度通常仪器灵敏度有绝对灵敏度和相对灵敏度之称。绝对灵敏度定义为检测器对一定样品量的信号响应值。相对灵敏度定义为一定进样量获得的待测信号强度（signal，S）和噪声信号强度（noise，N）之比S/N，是无量纲的数值。随着分辨率提高，灵敏度会显著下降。4.5 扫描速度扫描速度指质谱进行质量扫描的速度，定义为每秒钟扫描的最大质量数。扫描速度是质谱数据采集的一个基本参数，影响质谱的数据采集质量。扫描速度慢，质谱图中的离子丰度将受GC组分浓度变化的影响，色谱峰也会因为采样点数不够使峰行变坏。表5 各类仪器典型的扫描速度质量分析器扫描速度质量分析器分辨率四级杆质谱40006000u/s扇形磁场质谱2000u/s离子阱质谱40006000u/s回旋共振质谱10000 u/s飞行时间质谱1000000 u/s扫面速度取决于质量分析器的类型和结构参数，又因质谱扫描是由计算机控制，所以扫描速度还和计算机的运行速度以及接口的A/D、D/A的转换速率有关系。5、真空系统质谱的真空系统由两级真空机组组成，包括前级真空泵、高真空泵、真空管到、真空阀门、真空规和吸附阱等部件。目前，高真空泵多数采用涡轮分子泵，也有用扩散泵，泵的抽速大小不同，有100L/s、150L/s、250L/s，若泵速100L/s，不宜配置化学电离源。前级泵一般都是机械旋转泵。6、接口色谱柱通过加热金属导管直接插入到离子源，距离子盒入口约2mm处，使GC流出物直接进入离子盒内，金属管的出口端和离子源入口的距离，以及色谱柱伸出金属管的长度和在离子源入口的位置，关系到死体积