PE GCMS使用技巧

Clarus 500 GC MS 型气相色谱质谱联用仪使用指南型气相色谱质谱联用仪使用指南 目目 录录 目录 1 第一章第一章 导言导言 6 相关指南 6 必备条件 6 关于Clarus 500 MS System 6 GC MS基础 7 气相与质谱之间的连接 10 质谱记录 10 扫描数据处理 12 结论 15 术语与缩写定义 15 GC MS基础介绍书目 15 质谱介绍 16 计算机软硬件需求 16 工作软件 16 计算机最低配置 16 手册应用协议 16 Clarus 500型气相色谱 17 触摸屏 17 第二章第二章 如何在冷状态下启动如何在冷状态下启动Clarus 500 MS 19 Clarus 500 MS的冷状态启动 19 校验硬件连接 19 启动TurboMass软件 22 第三章第三章 如何设置如何设置TurboMass and the GC 23 设置质谱条件 23 首次设置气相色谱条件 23 第四章第四章 如何选择和安装气相色谱柱如何选择和安装气相色谱柱 30 如何选择和安装气相色谱柱 30 选择适当的色谱柱 30 安装色谱柱 30 选择适当的气相色谱柱 30 一个EPA分析的例子 32 安装气相色谱柱 32 所需原料和工具 33 安装气相色谱柱前的系统准备 33 卸除已安装的气相色谱柱 34 新色谱柱使用前的处理及条件化 36 连接其他柱的终端到 Clarus 500 MS 38 第五章第五章 如何检测系统的气密性如何检测系统的气密性 44 气密性检查 44 空气泄漏处的定位 44 Starting at the Beginning 44 高级气密性检查 仅适用于经过严格训练的工程师 101 第六章第六章 如何为你的分析建立一个项目 如何为你的分析建立一个项目 Project 53 分析项目的建立 53 有关项目 Project 目录 53 建立一个新的项目 Project 54 第七章第七章 如何调机如何调机 57 有关质谱的调机 57 质谱的快速调机 58 第八章第八章 如何建立如何建立GC MS分析方法 分析方法 Method 64 GC MS方法的 Methods 建立 64 色谱 GC 方法的 Methods 建立 65 质谱 MS 方法的 Methods 建立 70 第九章第九章 如何实现各种方式的进样如何实现各种方式的进样 73 手工进样技术规范 73 进样针的清洗 73 装填进样针 73 分流进样 74 不分流进样 75 第十章第十章 如何建立样品列表 如何建立样品列表 Sample List 76 样品列表 Sample List 的建立 76 第十一章第十一章 如何获得质量色谱图如何获得质量色谱图 78 获得质量色谱图 78 第十二章第十二章 如何显示质量色谱图如何显示质量色谱图 80 显示质量色谱图 80 发现质量色谱图 80 第十三章第十三章 如何搜索谱库 如何搜索谱库 library 以确定未知物质 以确定未知物质 82 索谱库以确定未知物质 82 谱库搜寻 82 第十四章第十四章 如何建立定量方法 如何建立定量方法 Quantification Method 86 定量方法 Quantification Methods 86 有关内标法和外标法 86 有关术语 87 建立气相和质谱方法 88 建立样品列表 88 启动样品检测 89 建立定量方法 90 组分的识别 91 定量方法中的参数设定 应用于高级用户 97 识别并输入三个组分中的第一个组分 98 识别并输入下一个组分 101 输入内标物 102 第十五章第十五章 如何对结果进行定量处理如何对结果进行定量处理 104 结果定量化处理 104 样品处理 104 第十六章第十六章 如何进行定性分析如何进行定性分析 109 有关定性方法 Qualitative Method 109 定性处理 109 定性分析步骤 110 1 建立样品序列表 Sample List 110 2 建立定性方法 111 3 将定型方法加载到样品序列 114 4 开始分析 115 第十七章第十七章 如何生成正式的报告 如何生成正式的报告 Communique Report Designer 117 有关报告方法编辑器 117 选择应用已经存在的报告模板 118 第十八章第十八章 如何应用如何应用TurboMass自带的报告设计程序 自带的报告设计程序 Communique Report Designer 122 有关报告方法编辑器 Report Method Editor 122 修改一个报告的模板 122 在报告模板中加入图表 124 在模板中加入数据目标 125 建立一个新的报告模板 127 选择报告方法编辑器中的一个版式 134 第十九章第十九章 如何进行如何进行 Clarus 500 MS 的关机的关机 139 Clarus 500 MS的关机 139 关机类型 139 过夜 139 周末 143 长期 143 自动关机 143 第二十章第二十章 如何设定和运行化学源 如何设定和运行化学源 CI 148 样品的离子化 148 有关化学源 CI 和 148 典型的离子源 EI 参数 149 从离子源 EI 模式切换到化学源模式 CI 150 连接化学源气体 151 切换到化学源 CI 152 气密性检测 153 设置化学源 CI 154 第二十一章第二十一章 如何建立选择离子方法 如何建立选择离子方法 SIR 161 选择离子方法 SIR 161 建立具有多种功能的选择离子方法 SIR 161 全扫描获得数据 161 识别目标组分 162 决定每个目标组分的特定选择监测离子 162 建立扫描功能1 163 建立扫描功能2 7 165 第二十二章第二十二章 如何优化如何优化SIR灵敏度灵敏度 169 有关优化选择离子灵敏度 169 优化选择离子灵敏度步骤 169 1 优化质谱方法 169 2 优化透镜1 Len1 和透镜2 Len2 设置 170 3 优化推斥极 Repeller 设置 仅应用于EI源 171 4 优化质谱分辨率 Mass Resolution 171 5 优化离子能量 Ion Energy 171 6 优化倍增器 Multiplier 172 7 优化发射极 Emission 172 8 优化电子能量 Electron Energy 172 9 优化离子源温度 173 10 经验校准 173 11 经典操作参数 174 附录附录 1 常见真空系统污染物常见真空系统污染物 175 常见真空系统污染物 175 附录附录 2 不移动离子源安装色谱柱不移动离子源安装色谱柱 177 不移动离子源安装色谱柱 177 将其他色谱柱的终端连入质谱 TurboMass 177 系统平衡 180 索引索引 181 第一章第一章 导导 言言 相关指南相关指南 这本Clarus 500 MS使用指南是您在使用TurboMass软件之前最早的一个引导 本书的目的在于教会您在应 对典型样品时所应用的最基本的操作程序 它首先告诉您如何准备必备的硬件 接着 又说明如何启动 TurboMass软件 建立和修改色谱和质谱方法 创建和运行样品列表 并且教会您如何分析所得到的数据 在 您读完本书后 您将具有操作和应用我公司的Clarus500 GC MS系统以及TurboMass软件的必须知识及信息背 景 如果您想了解本仪器更多的特性请参看Software User s Guide P N 09936691 必备条件必备条件 在操作Clarus 500 MS系统前 您应该 透彻的理解并掌握本书中推荐的安全规范 仔细阅读Clarus 500 GC MS Hardware Guide P N 09934559 中的Warnings and Safety Information章节 具有应用Clarus 500气相色谱仪 计算机和Microsoft Windows 2000操作的基本知识 详细内容请查阅相关 产品的说明书或应用指南手册 本手册编写是建立在阅读者具有基础的Microsoft Windows操作能力 这些最基本操作包括 打开和关闭 文档 调整窗口的大小和位置 打印文档 应用windows浏览器等 如果您不具备这些对Microsoft Windows 2000最基本的了解 请参看随机携带的Microsoft Windows文档或查看在线帮助 关于关于 Clarus 500 MS 系统系统 Clarus 500 MS系统拥有顶级的台式质谱检测器 其功能不仅能适应决大部分常规的气相色谱 质谱联用 分析 同时也能未更复杂更深奥的分析工作提供有力的工具 无论您使用电子离子源 EI 或者是化学离子 源 CI Clarus 500 MS系统均能最大限度的准确反应您所测样品的特性 确保检测的准确和快捷 作为专 门为我公司的Clarus 500型气相色谱所设计的质谱检测器 该系统能真实准确的对经Clarus 500型气相色谱分离 的待测样品进行定性和定量 甚至一些通过气相色谱无法分离的组分也能定性和定量 Clarus 500系统是由配有Microsoft Windows操作系统的个人电子计算机所控制 本系统的用户界面是彩色 图形界面 使用户可以通过简单的鼠标或键盘操作完成对整个系统的完全控制 在您的样品分析过程中 Clarus 500系统能够通过调机和数据采集 全扫描或选择离子记录方式 的过程完全的控制整个GC MS系统 有关Clarus 500系统操作的详细内容请参看随机携带的Software User s Guide P N 09936691 一个高性能专用于分析研究等级的四级质谱分析器 配有一个四级预滤器组件 该组件能滤除您所选择 的核质比以外的所有离子 避免分析器四级棒被离子沉积所污染 从四级质谱分析器中出来的离子信号被光电倍增检测器系统捕获 本系统所配备的低噪音光电倍增检测 器系统能将该信号放大至原来的105倍 GC MS 基础基础 顾名思义 GC MS这种重要的分析技术是由气相色谱 GC 和质谱检测器 MS 两部分结合起来所组 成的 从历史上看 这两种技术都已经有多年的应用 气相色谱是主要用于多种组分组成的混合物分离及检 测 在混合物分离分析方面具有十分重要的地位 图2 是气相色谱分析的概述 它显示 混合物由一股气流 流动相 又称气相 携带通过一根长长的内壁 涂有薄薄的一层液膜 液态固定相 的毛细柱 因为混合物的不同组分与固定相的结合能力不同 因此在柱 的末端混合物中的各个组分会逐个的出来 洗脱 而达到分离的目的 在一个简单的气相色谱装置中 这些被逐次洗脱出来的组分或者被某种火焰燃烧以便于检测 通用火焰 离子化检测器 FID 或者穿过某种其他的检测器后放入大气 在气相色谱中 这些组分在色谱图中是以峰的 形式来记录 有关组分的信息通过测量色谱图中该组分峰的峰高和峰面积来确定 这些对应着检测到的组分 量以及该组分通过毛细柱的时间 色谱图上某个组分峰最高点对应的时间 以进样作为时间起点 被成为保 留时间 通常利用该组分的特定保留时间对其定性 但这种定性方式并不绝对准确 组分的确定经常会模糊 或根本无法识别该组分 与气相色谱形成鲜明对比的是 质谱检测器对混合物的检测毫无办法 如果一个单独的组分进入质谱检 测器 它的质谱图可以通过各种离子化检测方法而获得 图3 确定了该物质的质谱图通常来说就可以准确 的鉴别该物质为何物并可以确定它的分子结构 显然 如果是混合物质进入质谱检测器 所获得的质谱图就 会是该混合物中所有组分谱图的总和 图4 物质的质谱图可能会相当的复杂以至于准确的鉴别混合物中的多种组分几乎是不可能的 一方面气相色 谱能够高效的分离混合物但并不善于鉴定各个组分 另一方面质谱检测器善于鉴别单一的组分却难以鉴别混 合物 因此 不难理解为什么早期人们为什么致力于研究如何将两种方法联合在一起使用 组成气相色谱 质谱联用仪 GC MS 气相色谱 质谱联用仪能将一切可气化的混合物有效的分离并准确的定性 定量其 组分 将气相色谱与质谱联合一起使用并不是没有问题 详见 GC和MS的连接 16页 但气质联用仪在现在 生活和研究中的许多领域都得到了广泛的应用 大到行星间的探测 小到环境尘土中二氧化物二噁瑛的检测 需要说明的是 气质联用仪并不是将两种独立的技术简单的组合在一起 气质联用技术所获得的信息决不可 能由两种单独的技术所取得 这一点 我们将在下面详述 气相色谱与质谱检测器之间的连接气相色谱与质谱检测器之间的连接 就如前面所说的 携带并推动混合物组分在气相色譜柱中流动的是一种气体 通常是氦气 流动相气体 的流速在与大气压相同或接近时 通常在0 5 3 0mL min之间 气体流出毛细柱后进入质譜检测器的离子源 气质联用仪的离子源的操作条件分别是 电子离子化源氦气流量1 0 ml min 真空度2 10 5 Torr 化学源氦气 流量1 0 ml min 真空度3 10 4 Torr 在色譜柱末端与离子源巨大的气压变化在成了相当于几公升每分钟的气流 因此必须用一个功率强劲的 真空泵将离子源附近的过剩气体抽出以保持最适宜源电离化的真空度 在现代的气质联用装置中 毛细色谱柱和高速真空泵的应用可以使色谱柱的末端确实精确的确保离子源 运转的条件 而在老式的气质联用仪中 由于较大的载气流量 所以必须在色谱柱末端和源之间设置一个接 口 起到分流作用 装置 这个接口或分流器要移除大部分的气相色谱载气 同时又不能将洗脱的即将进入离子源的混合物组分也 去除 有关的方法仍在研究当中 现行的通常是采用喷射式分流器将多余的载气加以滤除 质譜的记录质譜的记录 在任一种混合物组分被洗脱分离并进入离子源时 它通常被电子束离子化 电子离子化 或被化学气体 电离 化学离子化 所产生的离子被质谱检测器捕获并绘制出该物质的质谱图 图5 对于毛细管色谱柱 单一的混合物组分在被洗脱的持续时间很短 因此 任何进入离子源的组分的量都 不是一直恒定不变 它会随着时间而变化 从零开始 快速的上升到最大再迅速的降低为零 这个过程通常 只会持续几秒种的时间 在比这更短的质谱最短扫描时间里 检测器会实时的记录绘制该物质的质谱图 如果物质通过离子源的时间小于质谱最短扫描时间 气质联用设备将无法准确的绘制该物质的质谱图 这是因为 在质谱检测器的一个扫描过程中 物质的量 或浓度 会不断的下降 这种洗脱组分浓度的变化 会导致质谱图的失真而无法准确定性该组分 图6 上述问题可以通过加快质谱检测器的最短扫描时间以使 洗脱组分的浓度在一个扫描持续的时间里基本保持不变 对于四级质谱检测器 这种快速扫描并不难做到 它仅需要工作电压的细微改变 而这种改变只需很短 的时间 这也是四级质谱检测器在气质联用仪上得到广泛应用的重要原因 在早期应用广泛的磁场型质谱检 测器中 由于严重的磁滞现象而使所需要的扫描速度得不到满足 随着现代电磁学技术的进步 新一代的质 谱检测器几乎 可以忽略磁滞现象而获得很高的扫描速度 向上面所述的 进入离子源的洗脱组分浓度在上升和下降的过程中会经过一个最高点 通常 经过离子 源的物质浓度越高 绘制的质谱图也会越准确 这提示进行扫描记录的最好时间是临近物质进入离子源浓度 最高点左右的时间 该组分的色谱峰左右的位置 仪器操作员应该持续的观察色谱图的变化 选择记录质 谱图的最好时机 解决上述问题的最好办法莫过于使质谱检测器持续的扫描 混合物注入色谱柱的同时 在预先设定好的 质核比范围 例如50 500质核比单位 和时间间隔 如 每1 2秒一次 这样 在色谱图记录的同时质谱检 测器不断重复的扫描 因此将同时获得数以百计的质谱图 均记录在获得的数据中 图7 由于流过质譜检 测器的数据流非常大 所以一定要借助计算机的微型处理器来处理 在一次质譜记录过程中 所有的数据都已大量质譜图综合在一起的形式存储在计算机硬盘的制定空间里 这些譜图可以放大 例如 可以选定色譜峰附近的几个扫描 如图7中的扫描3和4 将得到的质譜图显示或 打印出来 在默认的状态下 计算机会会将所有的离子峰加入到扫描预设中并给出一个各离子流量综合的质 譜图 并在软件中绘制出以经过的时间为X轴 以总离子流量为Y轴的图 称为总离子流图 TIC 该图包 含了所有洗脱混合物组分全部信息 记录这些数据有许多其他的优点 扫描数据的处理扫描数据的处理 一些利用采集数据的方法 下面简要的说明一下 背景扣除背景扣除 气相色譜运作一般都需要较高的温度 在一定范围内 这样会导致毛细柱内壁的液态涂层的汽化并随着 气体流动相逐渐的被洗脱出来 这种现象被称为柱流失 显然 如果毛细柱的液态固定相不断被洗脱 大量 的涂层组分将会到达离子源并被记录 甚至没有待检测的洗脱组分进入离子源时也有大量的柱流失分子 因 为质谱检测器的扫描不间断的进行导致检测器记录柱流失也是持续的 因此 质谱检测器所记录的洗脱组分 将由于柱流失组分的掺杂而不纯 幸运的是 对于计算机来说 从混合的谱图中提取出已知的柱流失谱图以便于得到所需的流出组分的真 实谱图相当的简单 这种操作被称为背景扣除 一般是在谱库搜索之前或是谱图在被打印之前进行 图8 组分的定性组分的定性 当得到洗脱组分精确的质谱图后 下一步就是通过质谱跳跃或谱库搜索的技术来确认组分的身份 即定 性 绝大多数现代的气质联用仪 其操作软件均带有由成千上万中已知组分的质谱图所组成的谱库 例如 NIST谱库 通常谱库中会包含60 000 220 000中已知物质的谱图 涵盖了绝大部分分析工作中可能遇到的 可挥发纯净物 借助计算机中的特殊的搜索程序软件 把待测混合物洗脱组分的质谱图与谱库中的每一个质 谱图进行比较 这些巨大的数据库可以得到快捷方便的应用 然后 计算机会给出一个该组分的质谱图与谱 库中物质匹配程度的清单 在参考了谱图吻合度和色谱图上该物质的保留时间等因素后 大多数情况下这种 未知组分都能得到定性和确认 分辨率的提高分辨率的提高 有时 在色谱图上一个单独的峰可能包含了不只一种物质 有可能是多种性质相近而较好分离的两种 三种 乃至多种组分的混合物 在气质联用仪中 通过对色谱峰处扫描方法的改进和一些简单的数学运算 计算机可以发现多种组分的共存在一个色谱峰中 并且给出各个组分的质谱图 这是一种对仪器分辨率的改 进 气质联用仪可以做到单独气相色谱或质谱检测器均无法做到的事 事实上 质谱检测器提高了气相色谱 的分辨率 图9 同一族化合物的定性同一族化合物的定性 可能会有一组化合物 分子式可以表示为RX 其中R基部分所有的本组化合物均相同 而X基各不相同 这样一组化合物可以称为一族化合物 在这样一族化合物中 它们相同的R基经过离子源后会产生相同特征离 子 也就是说 本族中所有的成员经过质谱检测器后得到的质谱图中都有莫一种特定质核比的离子出现高浓 度 当该族中的莫一种化合物经气质联用后 获得的质谱图都会或多或少的有一定的相似 因此 即使该族 中莫一化合物与其他的化合物混合在一起 仍能通过本族共有的特征离子而快速的识别 基本上 质谱检测 器对除了含有R基的化合物没有响应 这种选择性的色谱图被称为质量色谱图 它将有利于洗脱组分的检出而 不需要对整个谱图范围进行监测 图10 化合物的准确定性化合物的准确定性 在与上述有些接近的分析过程中 得到的数据不仅仅能识别某一系列的化合物 还能进一步确定该物质 准确的分子式 例如 任何含有氯原子的化合物能在质谱图上清楚的显示 因为天然的氯原子含有两种同位 素 Cl35和Cl37 两者的存在比例为3 1 因此 它的质谱图上将有两个选择离子通道 35 2 37 按3 1的 比例分配 计算机将很容易的记录下这些含有以3 1比例分布的两种离子扫描 图11 这种只选择合适的离子通道进行检测的方法称为选择离子记录 SIR 或选择离子监视 SIM 监测离子通道的选择可以有一个 两个 三个或更多 多离子通道记录 事实上 明智的选择监测离 子通道将可以大幅的提高仪器的分辨率 甚至一些以前在总离子流图上无法分离的组分也可以得到很好的分 离和定性定量 这种功能强大的方法经常应用于及其复杂混合物的分析 它可以从两种色谱峰位置十分接近 而不易分离的两种混合物中含量较小的组分分离并定量 这种方法现在广泛应用于运动员或赛马体液中违禁 药物的检测 结论结论 将一个气相色谱仪和一个适合的质谱检测器连接在一起 并配以专门的操作程序软件 就组成了功能强 大气相色谱 质谱检测仪 科技高度发达的今天 气质联用分析方法广泛应用在复杂混合物的分离 混合物组 分鉴别定性和定量 这种技术的应用前景将更加广阔 术语及缩写术语及缩写 本书中所用到术语及缩写可见Clarus 500 GC MS Hardware Guide P N 0993 4559 中的第三章气质联用术语 及名词缩写表中 GC MS基础介绍书目基础介绍书目 Message Gordon M Practical Aspects of Gas Chromatograph Mass Spectrometry John Wiley Sons 1984 Middleditch Brian S Practical Mass Spectrometry Plenum Press 1979 Watson J Throck Introduction to Mass Spectrometry Raven Press 1985 Davis Reg and Frearson Martin Mass Spectrometry Analytical Chemistry by Open Learning edited by F Elizabeth Prichard John Wiley Sons Pub 1987 Dawson Peter H Editor Quadrupole Mass Spectrometry and Its Applications Amer Inst of Physics 1995 Harrison Alex G Chemical Ionization Mass Spectrometry CRC Press 1992 质谱检测器参考书目质谱检测器参考书目 McLafferty F W Interpretation of Mass Spectra University Science Books 4th ed 1993 McLafferty Fred W and Venkataraghaven Rengachari Mass Spectral Correlations 2nd Ed American Chemical Society Advances in Chemistry Series 40 1982 计算机配置计算机配置 软件软件 想要使TurboMass软件运行正常需要 Windows XP 操作系统并配有Service Pack 2 注意 注意 本文不包括计算机的安装和设定 如果您从PerkinElmer公司购买完整的系统 其中就包括已经安装设 定好的计算机 硬件最低配置硬件最低配置 Intel奔腾2 26G或更高频率的处理器 256 MB内存 分辨率为1024 x 768 16位真彩色的SVGA模式显示系统或更高 500 MB硬盘空间 8倍速CD ROM光驱 3 5英寸软盘驱动器 1 RS 232接口 1 RJ 45 100Base T接口 键盘和PS 2接口鼠标 手册应用协议手册应用协议 正常字体用于提供正常的信息和指令 粗体字表示在屏幕上显示的字体 大写字母组成的文字 例如 ENTER 或 ALT 是指 PC 键盘上的键 表示两个键同时按 例如ALT F 文章中有三种粗体大写的标记 每一种表示的意思如下所述 NOTE 表示在某些操作程序中附加的需要注意的信息 CAUTION 意味着如果某一操作你不严格的按照操作规程 将会对仪器造成损伤 意味着如果某一操作你不严格的按照操作规程 将会对自身或他人造成伤害 Clarus 500 气相色谱的触摸屏气相色谱的触摸屏 Clarus 500 GC的操作采用的是触摸屏 本机的触摸屏是您和仪器之间的交流界面 它能使您更加容易和 方便的操纵仪器 进行分析工作 您可以用您的手指或随机附带的触摸笔轻点触摸屏的敏感区域进行操作 但最好不要使用锐利坚硬的物体操作以免划伤触摸屏 另外也不可用力的触摸或点击 只需轻点屏幕特定区 域即可 在您的操作过程中 有些操作可能会需要一些时间来完成 请您耐心的等待一个操作的完成再进行 另一个操作 不可胡点乱点 本机的触摸屏包括许多的子界面 您可能会需要用到其中许多界面形式来建立方法进行分析 这些界面 形式包括 登陆界面 通过该界面允许您登陆本机 按钮 可以让您开始或结束某个动作 也可以显示一些会话界面 选择按钮 允许您选择某一列表中的选项 带框按钮 允许您开启或关闭某功能 Clarus 500气相色谱的运作由一系列设置参数组成的执行方法 Active Method 所控制 您可以建立和储 存在最多五种方法 其中第五种方法是为色谱软件TotalChrom预设的方法 但可以覆盖 五种方法种您可以 选择其中任一种方法作为执行方法加载 上图中的状态屏幕显示了操作界面板块组成 在状态屏幕当中 单击一些对应的图标可以进入系统的主 要几个功能区 最上边的两个图标分别代表运行设置和信号记录 中间左边为进样口图标 右边为检测器图 标 其类型均有相应的图形和名称显示 上手代表A通道 下手代表B通道 正中间是柱温箱设置 在其下面 是辅助设备设置 如果您设置了辅助设备 中间部分的每一个图标的右下角都有一个小灯 当灯为红色并 闪动时代表相关设备没有准备好 而持续点亮的绿灯表示相关设备已准备就绪 第第二二章章 如如何何在在冷冷状状态态下下启启动动C Cl la ar ru us s 5 50 00 0 M MS S 如何在冷状态下启动如何在冷状态下启动 Clarus 500 MS 这部分将讲述如何在冷状态下启动Clarus 500 MS 也就是说 在系统全部关闭的情况下启动 在启动之 前 首先确定硬件已经全部连接好 当确认一切有关硬件设备都已经准确连接并且已经将载气打开 您就可 以打开Clarus 500系统电源总开关 然后进入到方法编辑界面后再建立一个GC MS新方法 下面概述了Clarus 500系统从冷状态下启动的具体步骤 1 确认硬件连接 2 打开载气瓶 确保有足够的载气流过GC 3 打开所有设备的开关 4 建立气相色谱与质谱检测器之间的通信连接 5 启动Clarus 500系统 确认硬件连接确认硬件连接 在打开任何设备之前 要问自己以下的一些问题 气路是否已经与 GC 很好的连接 是否漏气 质谱检测器的真空线是否与前置真空泵连接好 是否所有的交流电源都已经与合适的电源插座接好 是否已经安装了适合您分析用的离子源 如 EI 源或 CI 源 是否已经将前置真空泵的电源连接好并打开了真空泵电源 气相色谱启动电缆的一端是否已经连入质谱检测器后面偏下的接口 气相色谱启动电缆的另一端是否接入 Clarus 500 气相色谱 TB1 的终端 7 和终端 8 输出 如果您用的是整和链接 integral LINK 请确认位于 Clarus 500 气相色谱右侧的 RS 232 DIP 开关 6 处 于开启状态 而其他的开关处于关闭状态 系统的连接是否正确如图 14 所示 确保有足够的载气通入气相色谱确保有足够的载气通入气相色谱 在打开电源之前先要确认有足够的载气通入GC 打开载气瓶的总阀门并将阀门的压力设定为 90psig 621kPa 最后打开分压阀 打开所有的设备打开所有的设备 按下面的顺序打开各个设备的电源开关 1 计算机 2 打印机及附加外设 CAUTION 为避免在载气打开之前加热柱温箱 请在GC开机之前保证GC柱温箱的门处于开启状态 3 Clarus 500 GC 4 质谱检测器 NOTE 一定要在Windows 2000系统完全启动之后打开质谱检测器的电源 设置GC与质谱检测器之间的通讯连接 与AutoSystem XL GC系统不同的是 Clarus 500 GC可以自动的被计算机控制 启动启动 TurboMass 软件软件 1 先双击 Windows2000 操作界面上的 TurboMass 软件的图标 软件的登录界面就会出现 2 输入登录姓名和密码 然后点击 OK 就会显示 TurboMass 软件的初始界面 如果气相色谱的控制没有建立 就会显示一个错误信息 如何建立TurboMass软件和气相色谱的通讯连接将在 下一部分中论述 第三章第三章 如何设置如何设置 TurboMass 和和 GC 配置配置 TurboMass 软件中的气相色谱控制软件中的气相色谱控制 在您初次运行 TurboMass 软件之前 请务必配置 或确定已经设置完毕 软件与 Clarus 500 气相色谱之 间的相互连接 在建立了系统中各个设备之间硬件通讯并建立好新的GC方法之后 您就可以建立自己的质谱检测方法了 GC 配置的程序决定于你是第一次通过 TurboMass 软件配置 GC 参数还是切换软件的前面板到 GC 设置 GC 的初始配置 首次建立 TurboMass 软件对 LINK 和 GC 的控制 GC 参数的再配置 在不需要修改 LINK 设置的基础上 将前面板或硬件切换到 GC 如果您添加了自动 进样器则必须进行再配置 首次运行的首次运行的GC配置配置 下面总结的是首次通过 TurboMass 软件配置 GC 的步骤 1 显示主界窗口 2 选择一个分界面 3 在 GC 气相色谱 菜单选择配置选项 Configure 4 检查数据采集端口 5 选择链接设置选项 LINK Configuration 进行连接设置 6 选择气相设置选项 GC Configuration 进行 GC 设置 设置设置Clarus 500型气相色谱仪型气相色谱仪 1 在主界面的设置 Configure 选项中选择输入端口设置 Inlet Interface 2 如果 Clarus 500 还没有被选定 激活 请选定 3 单击确定 所有的与 GC 有关的控制命令均在主窗口的 GC 菜单中 通过它 您可以设置您的气相色谱的参数 建立 和改进您的色谱方法 实现与 GC 主机进行信息的交互连接 以及执行其他所有与 GC 相关的程序 4 在 GC 菜单中选择 Configure 选项 设置编辑摘要窗口就会显示出来 有关GC的详细信息将在设置的过程中详细说明 在完成GC的设置后 设置编辑摘要窗口的下面会显示有关GC的一些关键信息 左侧的框内是有关LINK 接口的一些信息 包括类型 型号 可擦可编程只读存储器 EPROM 版本号 接口的内存大小 以字节 数计 和序列号 右侧的框内是有关GC设置的摘要 在设置编辑摘要窗口显示信息列表在设置编辑摘要窗口显示信息列表 FieldDescription NameGC的名称 TypeGC的样式或型号 Acq Port连接600型LINK的物理数据采集端口 LINK PortLINK接口中与GC相连的物理端口 Configured如果您设置好所有的GC参数 则显示YES 否则显示NO IPM 如果设备个人模块 Instrument Personality Module 被成功下载则显示 YES 在首次打开此窗口时 IPM处于未下载状态 5 在设置编辑窗口 选择Configue进入设备菜单 可见有关GC序列端口类型的会话窗口 6 检查序列端口类型 本例中为COM2端口 LINK连接和硬件版本 NOTE 如果质谱检测器和您的计算机被设置在COM1端口 则COM1端口是您的序列端口 7 单击Query Port上的Type按钮 接口的类型会显示在下面的框中 8 单击Continue按钮 显示带有COM端口和设备名称的LINK设置对话窗口 9 在LINK端口和设备清单 LINK Ports and Instruments 中选择Port A 在其右侧会显示有关设备的信息 10 在设备模块列表中选择Clarus 500 GC with Autosampler 如果您的Clarus 500 GC有自动进样器 可选择 Clarus 500 GC with Autosampler 甚至您的系统没有自动进样器也可以选择该选项 这样您就可以在 方法编辑界面上使用自动进样器的设置了 如果您不小心修改错误 单击Restart 清除LINK端口设置并断开与GC的连接 单击Reset可以清除您刚 刚所作出的一切改动 回到本界面打开前的设置状态 当软件确认了连接 在Configured下面就会显示 Configure按钮 11 在LINK设置对话界面 单击在端口选择右侧的Configure按钮 GC设置对话就会显示 12 想要修改GC的名称 请在名称一栏填入新的名称 新名称会在设置编辑窗口的名称一栏显示 13 单击OK 在LINK设置会话窗口会显示一个标记 显示GC设置已被修改 14 单击Finish 如果您是第一次修改GC设置 下面的信息将会出现 15 如果GC电源没有打开 打开电源并单击Yes 或GC已经连接并通电 单击Yes 下面的信息将会显示 16 单击OK 显示下面信息 17 单击OK 显示下面信息 18 单击OK 如果您的Clarus 500 GC具有电子气路 PPC 系统 下面的信息将会显示 19 单击OK 显示下面信息 20 单击OK 显示下面信息 21 单击OK 显示下面信息 22 单击OK 显示下面信息 23 在Instrument菜单下选择Configure 显示下面的信息 24 单击Query Inst for Config按钮 显示下面信息 25 单击OK 设置编辑窗口的内容将被更改 您的设备已经被设置完毕并显示GC设置信息 26 单击Finish 27 在File菜单下单击Exit退出设置编辑窗口 第四章第四章 如何选择和安装气相色谱柱如何选择和安装气相色谱柱 如何选择和安装气相色谱柱如何选择和安装气相色谱柱 在寻找合适的色谱柱前 您一定要考虑到您所要检测的样品的性质和分析的类型 气相色谱 GC 通过 载气 氦气 携带样品流过毛细柱内壁固定相时吸附性质的不同使混合物达到良好的分离 毛细柱利用逐步 升温 即编辑升温程序的方法保证混合物中所有的组分都能顺利的流出 在很短的时间里 大约几秒种 组 分的色谱峰出现并被质谱检测器所捕获 在气质联用分析中 位于柱温箱的毛细柱的一端连接在气相色谱的进样口 另一端通过一根可加热的传 输线 穿过柱温箱壁 准确的连接在质谱检测器的源内部 Clarus 500 型气质联用仪采用两种源 1 电子离 子化源 EI 和 2 化学离子化源 CI 下面概述了选择安装色谱柱的步骤 选择合适的色谱柱选择合适的色谱柱 1 针对气质联用分析性质的不同选用不同的色谱柱 2 选用气相色谱柱需考虑五个变量因素 安装色谱柱安装色谱柱 1 做好安装色谱柱的系统准备 2 卸下已经安装的色谱柱 3 把新色谱柱的一端与气相色谱的进样口相连 4 为新色谱柱的使用设置条件 5 将色谱柱的另一端与质谱检测器相连 6 平衡系统 选择合适的色谱柱选择合适的色谱柱 进行某一气质联用分析所应考虑的因素进行某一气质联用分析所应考虑的因素 影响因素影响因素影响因素的选择影响因素的选择理由理由 气相色谱柱 固定相类型 柱长 柱内径 柱外半径 柱内固定相膜厚 决定于样品的类型 样品的浓度 和混合复杂度 气相色谱进样口 柱头进样 分流 不分流 温度 分流比 决定于样品的挥发性和浓度 柱温箱升温程序恒温时段 升温速率 决定于色谱柱性质和样品的性质 如挥发性和复杂度 载气压力恒压或程序恒压时段 升压速率 决定于色谱柱性质和样品的性质 如挥发性和复杂度 质谱源类型EI 源 CI 源 CI 源 决定于样品的极性以及该样品在 EI 源裂解下的碎片趋向 其他一 些必要的信息 如组分分子量或 文库搜索的可行性 当选择合适的色谱柱时应考虑以下五个因素 您所要分析的样品的类型和性质 毛细柱固定相的类型和性质 毛细柱的内径大小 毛细柱固定相的液膜厚度 毛细柱柱长 在您选择合适的色谱柱之前 一定要清楚所要分析的样品的类型和性质 是挥发性还是半挥发性 是杀 虫剂还是溶剂等等 然后根据样品的极性选择固定相 在色谱柱的选择上有一个总的原则 即 相似相溶原 理 在样品与固定相相互作用时 色谱柱的极性对被测组分的分离效果有极大的影响 从非极性到强极性有 许多不同的分级 如果分离主要依靠组分的沸点性质不同 则固定相为非极性 而极性固定相分离组分主要 依靠样品组分与固定相之间的化学相互作用 现在所应用的色谱柱固定相多种多样 所以下面列出的固定相种类远远称不上详尽 想要实现您构想的 独特的应用方案 请参考有关生产厂商出版的最新文献 固定相商品名称样品类型 100 二甲基硅氧烷 PE 1 MS CPSil 5 SE30 OV 1 OV 101 SP2100 SF 96 DB 1 普通用途 碳氢化合物 杀虫剂 类固醇 生物碱 衍生糖化合物 5 苯基硅氧烷 95 甲基硅氧烷 PE 5MS CPSil 8 SE52 SE 54 OV 73 SPB5 DB 5 多环碳氢化合物 二脂肪酸甘油酯 三脂肪酸甘油酯 酒精 脂肪酸 杀虫剂 类固醇 聚氯联二苯 聚乙烯乙二醇 CPWax 51 CPWax 57 Carbowax 20M Carbowax 1000 SP1000 OV 351 提炼油 脂肪酸 香料 酯类 饮 料 信息素 酒精 醛类 胺类 酸 乙二醇 手性Chirasil Val 光学异构体 固定相的液膜厚度由组分在柱内所需的滞留时间决定 在分析挥发性物质时 选择较厚的固定相液膜可 以使组分在柱内的滞留时间较长 非极性组分则适合较薄的液膜 否则它们在色谱柱内滞留的时间会很长 有一点需要注意的是 固定相液膜的厚度越厚 柱流失会越严重 只要情况允许 尽量采用专门为GC MS分 析所用的低流失色谱柱 即MS柱 毛细柱的内径决定于所要分析样品的浓度 小口径色谱柱 内径 0 25mm 是为高效分离所设计 通常用 于微量样品的定量 但也容易过载 如果您采用柱头进样 建议您采用 0 32mm 内径色谱柱 对于净化和捕获 实验 0 53mm 柱可以用来替代填充柱 毛细柱的内径越小 所需的氦气流量越低 一根短的 0 53mm 色谱柱 载气流量将会超过质谱的真空泵抽空能力 色谱柱长是需要考虑的另一个因素 总的来说 样品的组分越复杂 所需的柱长越长以便于不同组分的 保留和分离 通常情况下 常规的分析有 25 30m 长的色谱柱就足够了 短柱主要用于简单混合物的分离 而较长的色谱柱则用于具有挑战性的复杂混合物分离 如石油组分分析和复杂基体中二氧 杂 芑的分离和分析 环境保护局 环境保护局 EPA 的一个分析实例 的一个分析实例 下面是EPA 环境保护局 经常应用的两种分析方法 采用的均为普通毛细柱 EPA method 625 半挥发性物质分析 采用非极性色谱柱 这种毛细柱采用5 联苯硅氧烷和95 二甲基硅 氧烷 PE 5MS RTx 5 Xti 5 DB 5 SPB 5 柱长30米 内径0 25mm 固定相液膜厚度0 25 1 00mm EPA method 624 挥发性物质分析 采用中间极性色谱柱 固定相为甲基氰基聚苯基聚硅氧烷 PE 624 RTx Volatiles RTx 502 2 DB 624 VOCOL 毛细柱长根据您的气相色谱是否具有亚周边冷却能力可为 60 75或105米 60和70米柱使用较多 105米长的毛细柱具有强大的分离能力 如果实验室的经费允许推 荐每个实验室都备有一根 毛细柱的内径是0 53mm 内涂层厚度一般是2 0mm或3 0 mm 气相色譜柱的安装气相色譜柱的安装 在选定了您所要做的分析用的合适的色譜柱后 下一步就是要将它正确的安装到您的 Clarus 500 系统上了 下面列出了毛细柱安装的步骤 1 首先关闭进样口加热和传输线加热程序并打开气相色譜柱温箱门 2 将毛细色譜柱的一端与毛细柱分流 不分流进样口 CAP 程序分流 不分流进样口 PSS 或程序柱头进 样口 POC 相连 3 设置载气压力 流量 或线性气体流速 设置 CAP 和 PSS 进样口的压力 或 POC 进样口的流速 上述 过程可利用任意气体流量读出器或流量计测量 4 检查所有新连接的气密性 5 老化毛细柱 按照生产商的说明 并且将毛细柱的末端连接到质譜检测器 6 设置 CAP 或 PSS 进样口的分流或不分流模式 7 启动质譜检测器的抽真空系统 8 进行所有新连接的气密性检查 9 启动进样口 传输线和柱温箱的加热程序 所需的零件和工具所需的零件和工具 零件名称零件号码零件数量 您所选择的毛细柱 1 16英寸x0 8mm石墨环 0 53mm毛细柱 09920107 十个包装 2个 1 16英寸x0 4mm石墨环 0 25mm毛细柱 09920104 十个包装 2个 1 16英寸x0 5mm石墨环 0 25mm毛细柱 09920105 十个包装 2个 5 32英寸 4mm 开口扳手 传输线的平面积 1 7 16英寸开口扳手2 9 16英寸开口扳手 传输线上的大螺母 1 1 4英寸开口扳手 毛细柱螺母 2 1 16英寸毛细柱螺母09903392 五个包装 2 固定型0 53mm毛细柱石英保险管 用在PSS进样口 N61017241 通用石英保险连接器 用在PSS进样口 N93021491 无尘 无棉手套 用于切断毛细柱的划片 不推荐使用尖锐的划片 N9301376 十个包装 1 电子泄漏检测器 不要用肥皂型溶剂 安装色譜毛细柱的系统准备安装色譜毛细柱的系统准备 在安装毛细柱之前请确认已经执行以下操作 如果未执行 请按下述步骤进行 1 略微打开柱温箱门以使柱温箱降温 2 在 GC 菜单下选择Release Control 以确保 GC 进样口降温 3 在 Clarus 500 的触摸屏选项中选择合适的进样口图标 4 在进样口设置界面选择停止加热 5 单击 按钮打开调机界面 Tune Page 6 在 Options 菜单中选择 Vent 以确保质譜检测器不是处于真空状态下 7 质譜检测器的电源开关绿灯应该不断的闪烁 质譜电源绿灯闪烁代表系统处于放空状态 如果绿灯持续点亮则表示系统处于真空状态 涡轮泵需 要将近 5 分钟的时间来减速并完成放空动作 扩散泵需要近 20 分钟来冷却并放空 并且需要手动松开传 输线上的金属套圈 气相色譜柱温箱和质譜检测器的传输线温度相当的高 可能会造成烧伤 气相色譜柱温箱和质譜检测器的传输线温度相当的高 可能会造成烧伤 拆除已经安装的毛细柱拆除已经安装的毛细柱 如果您的毛细色譜柱尚未安装 请跳过本步骤 如果您的毛细色譜柱已经安装在系统上 请按照下述步 骤将其移除 质譜检测器的传输线温度较高 可能会造成烧伤 请在拆除已安装的色譜柱前先关闭其 质譜检测器的传输线温度较高 可能会造成烧伤 请在拆除已安装的色譜柱前先关闭其 加热程序并逐渐冷却到室温 加热程序并逐渐冷却到室温 1 确保系统已经放空 2 显示调机界面 Tune Page 3 在调机界面设定传输线温度为 20 摄氏度 NOTE