岛津GCMS基础知识PPT课件

1,岛津国际贸易（上海）有限公司分析中心,岛津GCMS基础知识,2,GCMS是什么?,GCMS:气相色谱/质谱联用仪,GC:气相色谱（Gaschromatograph）MS:质谱（Massspectrometer）,MS,GC,3,GCMS流路,样品,信号处理器,4,目的：分离样品组分,GC组成,5,载气,氦气：高纯，99.999%,6,GC进样口,分流/不分流进样口（SPL）填充柱进样口（WBI）冷柱头进样口（OCI）程序升温进样口（PTV）,7,分流/不分流进样口结构,8,分流进样,9,什么是分流进样?,46mL/min,分流比分流流量和色谱柱流量之比当柱流量为1mL/min、分流流量为46mL/min-分流比46:1,10,防止色谱柱过载,为什么要分流进样?,加快进样时间，减小色谱峰展宽,11,前沿峰,柱内径、膜厚和样品量,12,e.gSPL-2010(Split),25mm,石英棉,10-15mm(10mg),34mm,分流进样注意点_石英棉的装填,避免分流歧视，提高重现性,13,不适合微量组分的分析（ppm以下）考虑到样品进样时间，柱流量分流流量最好大于30mL/min使用分流进样用玻璃衬管正确装填石英棉,分流进样小结,14,不分流进样,15,什么是不分流进样？,0.25mmI.D.x30m,df=0.25um,1mL/min,50mL/min,47mL/min,载气,46mL/min,分流,初始柱温：溶剂沸点-10度,待机状态和进样后1min内,3mL/min,（进样时间设为1min时）,16,0.25mmI.D.x30m,df=0.25um,1mL/min,进样时的4mL/min,1mL/min,CarrierGas,P,0mL/min,Split,50mL/min,47mL/min,46mL/min,什么是不分流进样？,进样1min后打开分流流路,3mL/min,17,分流流路1min后打开电磁阀的作用,进样后1min打开电磁阀,未打开电磁阀,18,进样后1分钟内色谱峰展宽的影响,如何减小色谱峰展宽：1）溶剂效应2）高压进样,19,溶剂效应,初始柱温：溶剂沸点-10度,20,0.25mmI.D.x30m,df=0.25um,1mL/min,9mL/min,载气,分流,初始柱温：溶剂沸点-10度,6mL/min,0mL/min,3mL/min,隔垫吹扫,高压进样,待机状态和进样后1min内,（高压时间设为1min时）,1mL/min,6mL/min,100Kpa,250Kpa,进样1min后，柱压回到100Kpa，柱流量恢复为1mL/min,21,主要用于分析微量组分（数十ppm或更低）使用不分流进样衬管或去活性不分流进样衬管衬管中可装填少量石英棉以提高重现性。如样品有强吸附性，最好不加石英棉。必须使用程序升温方式，初始温度低于溶剂沸点1020度可以使用高压进样方式不适合气体样品和低沸点溶剂类样品的分析不适合分析在溶剂峰之前出峰的组分,不分流进样小结,22,WBI进样口,用于：宽孔径毛细管柱填充柱,23,载气毛细柱,隔垫吹扫出口分流出口,1.ColumnSleeve/Guide(OCI-mode)2.玻璃衬管（GlassInsert)(PTV-mode),OCI/PTV进样口,24,毛细管柱主要类型,WallCoatedOpenTubular,多孔层开口柱,管壁涂渍开口柱,25,毛细管柱管材,熔融石英合成高纯石英外表面涂覆聚酰亚胺内表面经化学处理不锈钢用于高温分析最不易断裂内表面经特殊处理,26,固定相,大多数固定相为聚合物WCOT毛细管柱:聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）,27,固定相聚甲基硅氧烷,siloxane,backbone,28,固定相“ms”orlowbleedversion,苯基基团键合入硅氧烷聚合物主链,温度稳定性更好,29,固定液流失,100C,270C,300C,300Cfor12min,Bleed,30,固定相聚乙二醇,“WAX”or“FFAP”类固定液e.g.DB-WAX,DB-FFAP温度稳定性比聚硅氧烷类差，最高使用温度低于聚硅氧烷类固定液,31,常用固定相,Phasecomposition,J&W,SGE,Restek,100%dimethylpolysiloxane,DB-1,BP-1,Rtx-1,95%dimethyl-5%diphenylpolysiloxane,DB-5,BP-5,Rtx-5,Polyethyleneglycol(PEG),DB-Wax,BP-20,Stabilwax,50%dimethyl-50%diphenylpolysiloxane,DB-17,BP-17,Rtx-50,32,固定相选择,选择与目标化合物极性相近的固定相-峰形和分离变好.分析非极性化合物非极性柱(e.g.Rtx-1)分析极性化合物极性柱(e.g.StabilWAX）按照分析目的选择固定相.当组分沸点差异大时：-非极性柱(e.g.Rtx-1)当组分沸点差异不大时，如异构体：-极性柱(e.g.StabilWAX）,33,按所需分离状况选择需要高分离时：-内径:细、长度:长柱分离已足够，要缩短分析时间时：-内径:粗、长度:短、膜厚：薄柱按分析目的选择分析低沸点化合物时：-长度:长、膜厚：厚柱分析高沸点化合物时：-长度:短、膜厚:薄柱,柱内径、长度、膜厚选择,34,毛细管柱流量设定,内径,载气流入MS大流量真空度差,柱内径流量0.25mm1-2ml/min0.32mm2-4ml/min0.53mm10-15ml/min,GCMS-QP2010Plus:允许最大流量：15mL/min(EI方式）,35,载气控制方式,恒流控制（使用填充柱和宽口径毛细管柱时)不管色谱柱阻力如何变化，载气流速始终恒定。(柱温上升时柱头压力自动调整)恒压控制(通常用于毛细管柱)载气柱头压力始终恒定。(柱温变化时柱内流速同时改变)恒线速度方式（用于毛细管柱，GC-2010/2014具有此功能）柱内平均线速度维持不变.(色谱柱阻力变化时柱压自动调整),36,不同控制方式下载气线速度的变化(程序升温时),37,Interface（接口）,Interface:GCtoMS的连接部件,使用石墨垫圈密封（85%Vespel+15%石墨）,加热块,38,MS组成,离子化,离子聚焦,质量分离,离子检测,39,真空-另一重要因素-,真空系统确保离子由离子源转移至检测器,ion,air,wateretc.,高真空,低真空,40,排气系统,压力10-3-10-4Pa(平均自由路径5m-50m),主泵,副泵,41,真空泵(主泵),Turbomolecularpump（涡轮分子泵）,旋转叶片使气体分子向下移动并由出口排出干净真空启动和关机时间短价格昂贵,42,单泵排气系统和差动排气系统,差动排气系统更有利于高流量分析,单泵排气系统,差动排气系统,高真空,GCMS-QP2010Plus双入口差动排气系统,43,什么是离子？,离子：带电的原子或分子,+,-,Positiveion（正离子）,Negativeion（负离子）,44,Ionization（离子化）,样品分子在离子源中离子化根据样品条件不同(如气体或液体)，离子化方法也不同对气体样品来说有三种离子化方法EI(ElectronImpact，电子轰击电离)CI(ChemicalIonization，正化学电离PCI)NCI(NegativeChemicalIonization，负化学电离),45,e-,e-,e-,e-,e-,SamplefromGC,filament,+,+,+,+,Fragmention,QP,EI(电子轰击电离),分子离子产生：MeM+2e,46,最常用的离子化方法开放式离子源产生大量碎片离子,EI概述,47,碎片和质谱图,分子受到电子（70eV）轰击，在较低能量的化学键处发生断裂,A-B-C-De,每一化合物具有特定的质谱图：用于化合物识别（定性）(谱库检索),48,EI谱图示例,m.w.78,m.w.72,49,fromgascylinder,filament,QP,CH4,CH5+C2H5+,SamplefromGC,H+,-CH4,M+1,-C2H4,CI(正化学电离),50,需要反应气（Reagentgas）关闭式离子源(离子源内压力约10Pa)碎片少(软电离)产生准分子离子（pseudo-molecularions,M+1）有利于测定分子量,CI概述,51,EI和CI谱图比较,Methylstearate（硬酯酸甲酯）M.W.298,EI,CI,52,NCI(负化学电离),需要反应气（Reagentgas）关闭式离子源(离子源内压力约1Pa)碎片少(软电离)带电负性基团的化合物有高灵敏度(如卤素化合物),电子捕获反应,-,（：高电负性原子或离子，如卤素),53,NCI质谱图,六氯苯M.W.284,54,EI、CI、NCI应用,EI：定性定量CI：定性定量NCI：定性99.999%)-使用可除去水、氧气、有机污染物的各种过滤器。,103,进样垫的维护与检查,维护与检查的时期注入次数达100次时，进行更换保留时间、面积的重现性变差出现鬼峰检修内容漏气进样垫污染,104,仪器降温,日常关机窗口设置降温温度后，单击Shutdown温度降低后，关闭载气流量,105,更换进样垫,拧紧后，回转半圈,106,玻璃衬管的维护与检查,维护与检查的时期分析前保留时间、面积的重现性变差出现鬼峰检修内容玻璃衬管的类型玻璃衬管是否破损玻璃衬管中石英玻璃棉的装填情况玻璃衬管是否污染,107,玻璃衬管的类型,GC-2010玻璃衬管,108,更换玻璃衬管,109,清洗玻璃衬管,将玻璃衬管污染部分浸于溶剂（丙酮等）中放置数小时或用超声波进行清洗。如上述方法无法清洗干净，可将玻璃衬管浸泡于1N硝酸溶液中78小时,110,玻璃衬管的去活,典型的DMCS处理过程(1)用1NHCl清洗玻璃衬管(2)用丙酮清洗玻璃衬管和石英棉并吹干(3)用正己烷中5%DMCS浸泡玻璃衬管和石英棉12小时(4)取出玻璃衬管和石英棉正己烷冲洗(5)用甲醇清洗2-3次，然后,用甲醇浸泡1小时(6)取出吹干即可使用DMCS:二甲基氯硅烷,111,装填石英棉,112,流路系统,维护与检查的时期基线不稳噪声变大检修内容每6个月更换PURGE和SPLIT的捕集管和分子筛定期检查捕集管是否堵塞.注意:堵塞会引起压力波动或升高,113,更换硅胶捕集管,114,色谱柱的使用,（1）柱的使用温度要尽量比柱的耐热温度低。（可延长柱的使用寿命，减低检测器的噪声）（2）除去载气中的氧（特别是使用极性柱时）使用高纯度气体（99.999%）气瓶更换时注意不要混入空气氦气净化器安装于气体流路中（3）不要使难于挥发的成分进入柱内充分做好试样的前处理使用玻璃衬管和石英棉,115,色谱柱维护的时期,使用新的石墨压环基线不稳出现鬼峰,116,色谱柱的老化,为什么必须进行色谱柱老化？新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不稳，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在同样问题。一般采用升温老化，即从室温程序升温到最高温度，并在高温段保持数小时。新柱老化时，最好不要连接检测器。每天都要进行老化吗？视仪器基线情况，确定是否需要老化以及老化时间。,117,色谱柱老化条件,柱箱温度设定35柱子最高使用温度以下30，保持2小时升温速率5/minINJ&接口柱箱最高温度+30老化时间26小时，视污染情况和色谱柱而定。用上述方法不能除去时，切掉进样口侧色谱柱50cm左右。,118,操作须知,进行离子源操作时需要戴清洁的手套用丙酮清洗所有的工具以降低噪声取下的部件避免污染,MS日常维护,119,日常维护周期,硬件调谐(每日)机械泵(每6个月)灯丝(需要时)检漏(每日)GC检漏真空检漏离子源(需要时)PFTBA(每6个月),120,机械泵,何时需要维护真空失败漏油噪声大维护时间每6个月检查内容泵紧固螺丝是否拧紧，泵是否漏油，泵油是否够用，排气口是否通畅，放气口是否拧紧。,121,机械泵更换泵油,1）打开放油孔，放出机油后，重新拧紧2）打开软件在线分析，在真空控制窗口/高级功能下，开启机械泵510秒后关闭。3）重新打开放油孔，放出残留机油后拧紧。4）加入新机油更换泵油周期：每3000小时,122,GC泄漏,关闭仪器.取下柱子，将接口用死堵密封.封好SPLIT&PURGE出口.加上柱前压(300Kpa)&流量(50ml/min)30-60min.如果1小时后压力不下降,说明不漏气.,123,MS真空泄漏,大的泄漏开机几分钟后机械泵排气的声音仍不消失.分子涡轮泵启动5分钟后,真空系统关闭.小的泄漏机械泵和分子涡轮泵工作正常，可从“峰监控”窗口观察到.,124,MS真空检漏,(1)选择GCMSSolution在线分析助手栏中“Tuning”图标(2)选择助手栏中“PeakMonitorView”(3)选择“水、空气”组(4)打开灯丝，比较18和28质量数的峰高，如28峰高大于18峰高的两倍，表明有漏气。(5)将32质量数改为43，设定放大倍数为50，检测器电压为1KV(6)打开灯丝(7)用进样针吸取少量石油醚，依次注射于进样口上部螺母、色谱柱两端接头和离子源前门处，并观察43质量数的峰高，如峰高明显增大，说明该部位有漏气。,125,可能泄漏的部位,离子源舱门,色谱柱接口,126,PFTBA,每6个月检查一次如果需要添加标样,127,清洗离子源,离子源污染后:重现性差不能自动调谐调谐报告出现灵敏度低噪声大高质量数强度降低(M/Z512,614)检测器电压增高,128,清洗离子源,打开离子源舱门,