GCMS原理与结构

1、GCMS的原理和结构、杨晓辉、GCMS的基本流程图、GC、接口、MS、数据处理、真空系、气相色谱的流动相为惰性气体，气-固体色谱中以表面积大、具有一定活性的吸附剂为固定相。 由于多成分混合样品进入色谱柱后，吸附剂对各成分的吸附力不同，经过一定时间，各成分在色谱柱上的运转速度也不同。 吸附力弱的成分容易解吸，首先离开色谱柱进入检测器，吸附力最强的成分难以解吸，最后离开色谱柱。 从而，各成分在列中相互分离，依次进入检测器中被检测并记录。 质量分析法是通过测定被测定样品离子的质量负荷比进行分析的分析方法。 所分析的样品首先离子化后，可以利用不同离子在电场和磁场中的运动行为的差异，用质量负荷比(m/z

2、 )对离子进行划分来获得质量分析，从而根据样品的质量分析和相关信息获得样品的定性和定量结果。 气质联用(GC/MS )气质联用的有效结合充分利用色谱分离能力，发挥质量分析的定性专业性，优势互补，结合光谱库检索，能得到较满意的分离机检定结果。气相色谱分离样品的各成分，起到样品的调制的作用，接口将从气相色谱流出的各成分发送到质谱分析装置，质谱分析装置分析从接口导入的各成分，成为气相色谱的检测器。 计算机系统控制色谱、接口、质谱分析仪，进行数据采集和处理。GC/MS并用设备的基本组件、GC的基本知识、典型气相色谱、气体载体、样品用于输送通过整个系统的气体。 某个检测器所需的支撑气体，例如检测器气体-

3、FID .样品，引入了将样品蒸汽导入载气的过程。 这个过程对样品蒸汽有最小的影响。 柱实现样品成分的分离。 检测器识别并响应流出柱的样本成分。 数据采集将检测器信号变换为色谱，准备手动或自动定性定量分析。 概念、色谱过程的图像、色谱是分离方法，物质在流动相和固定相之间分配。 由于各种物质在固定相的保持能力不同，形成不同的流出时间，达到分离。分离是如何发生的，GC基础知识、GC基础知识、色谱的热力学理论搁板理论，理论搁板数N=5.545(tR/WH/2)=L/HETP，理论搁板数()理论搁板数n表示柱效果的参数n越大，柱效果越高的理论搁板高度(HETP 表示柱效应的参数h越小，柱效应越高的色谱的

4、动力学理论速度理论方程式，a :涡电流扩散项(基于多径) b :纵向扩散项C:遗传阻力项，u :载气线速度，H=A B/u Cu，Van Deemter方程式， 气相色谱质谱仪的基本流程图、气相色谱的流相载气、高纯度氦气(纯度99.999%以上)气相色谱的样品方式、WBI样品口毛细血管分流/无分流样品口冷柱头样品PTV样品口、热样品无分流样品(SPL )直接样品(WBI )广口毛细血管和填充柱冷样品PTV样品冷柱头样品(OCI )、差异效果和热分解、热样品(SPL) WBI )差异现象和样品热分解冷样品(OCI，PTV )样品在较低温度下定量精度高差别效果的产生，差别：蒸散现象形成气溶胶分离现

5、象，低沸点成分的比例高，热样品差别现象减少的方法，快速样品法溶剂清洗法热针法，溶剂清洗法，蒸散和分类减少，、冷样品概念样品， 冷态-样品气化室在低于样品沸点的温度下快速升温样品气化PTV样品方式旁路样品(高浓度样品)无旁路样品(低浓度样品)大体积样品LVI (痕量分析)，OCI柱头样品内径0.53柱无旁路无法分析高浓度样品(污染柱)，样品量通常小于2ul的SPL-无旁路样品与OCI和PTV-无旁路样品的比较(热分解现象)、样品体积上限、无旁路样品(SPL、PTV) 2uL高压样品(spl pl 3uL用宽口径毛细管柱头样品(OCI) 2uL LVI-PTV样品中空衬管10uL衬管石英棉50uL

6、衬管填充材料大于1000uL，样品口的结构、毛细管柱样品口、WBI样品口、分流/分流比： SPL.RF1:F2 WBI样品端口的图像为：大口径的毛细管柱填充柱、毛细管柱、间隔件排出口旁路出口、1 .列选择/指南(OCI-mode )2.加OCI/PTV样品端口的图像，柱的介绍，柱的类型，填充柱，柱材：不锈钢，玻璃内径： 2.6-3mm长度： 0.5-6m填充剂：载体和固定液的种类固定液的浓度1-30%作为载体，硅藻土，玻璃，玻璃毛细管柱：熔融石英，不锈钢内径： 0.2mm-0.53mm长度： 10-100m固定相的种类： OV-1、PEG-20M、OV-17等固定相的膜厚： 0.2-5m，柱的

7、类型，毛细管柱的主要类型，wall c 管壁涂布开口柱、毛细管柱管材熔融石英合成高纯度石英外表面包复聚酰亚胺内表面用化学处理不锈钢用于高温分析，最难断裂的内表面经过特殊处理，固定相多为聚合物聚硅氧烷(Polysiloxanes，silicones ) 聚乙二醇(Polyethylene glycols，PEG )，固定甲基硅氧烷，固定siloxane，backbone，固定相聚乙二醇，WAX” or “FFAP”系固定液，例如DB-WAX，d 最高使用温度比有机硅系固定液低，固定相ms和低流出柱，苯基与硅氧烷聚合物主链结合，固定液流出，100 C，270 C，300 C，300 C for 1

8、2 min，Bleed， 常用的固定相，相位合成，JW，SGE，Restek，100% dimethyl polysiloxane，DB-1，BP-1，Rtx-1，95 % dimethyl-5 % diphenylpolysile Polyethylene glycol (PEG )，DB-Wax，BP-20，Stabilwax，50 % diphenylpolysiloxane， DB-17 BP-17、Rtx-17、6 % cyanopropylphenyl-94 % dimethylepolysilixane、DB-624、BP-624、Rtx-624、列的选择、固定液的极性的选择(类

9、似相容的原则) 无极性固定液-在有沸点顺序溶出倾向的情况下，按照极性从小到大的顺序，溶出固定液的浓度和毛细管柱的膜厚为低沸点化合物高浓度(100% )高膜厚(15m )对高沸点化合物低浓度(1%5% )低膜厚(0.250.5m )，几个代表性的固定液的极性(Mc Reynolds常数) Squalane0(无极性) PEG20M(DBWAX) 322 (强极性) se3015 ffap 340 vov 101 (db1 ) 17 peg 1000347 se54 (db5 ) 33 (弱极性) EGA 372 DC 55074 degs 484 ov 19 (中名称iebenzene名称ieb

10、enzene，内径对毛细管分离的影响，0.22mm x 25m，膜厚对毛细管分离的影响，毛细管的内径、膜厚及柱容量毛细管柱流量设定：内径，载气流入MS大流量真空度差， 柱内径流量0.25 mm1- 2ml/min0. 32 mm2-4ml/min0. 53 mm 10-15ml/min，各公司常用的毛细管柱商品名和固定液对照表，柱的劣化为什么要进行柱的劣化？ 由于新柱含有溶剂和高沸点物质，基线不稳定，出现幽灵峰值和噪音的旧柱长期没有使用，但也有同样的问题。 一般来说，采用的是从室温的程序升温到最高温度，在高温区域保持数小时的升温老化。 如果新柱老化，最好不要连接检测器。 你每天都老化吗？ 根据

11、机器基线的情况判断是否需要老化和老化时间。柱分离效率评价，柱效率：峰值评价：理论板高(HETP )，理论级数(n )对策：优化Van Deemter各因子选择性：峰值分离度评价：分离因子或分离度对策：选择极性相当的固定相峰值的对称性：吸附现象评价：跟踪因子对策MS流程图，样品系统：离子源，真空系统，质量分析器，测定器，数据处理，GC样品直接采样的方式DI，为什么MS需要高真空， 提供平均自由行程，提供无碰撞的离子轨道，减少离子分子反应，降低背景噪声，延长灯丝寿命，消除放电增加灵敏度的真空系统，确保离子从离子源移动到检测器。、ion、air、water etc .高真空、低真空，为什么MS是高真

12、空、压力10-3-10-4 Pa (平均自由路径5m-50m )、排气系统、主泵、副泵、真空泵(主泵) 涡轮分子泵(Turbo molecular pump )，旋翼使气体分子向下移动，从出口排出干净的真空，启动和关闭时间短，价格昂贵，单泵排气系统和差动排气系统、差动排气系统有利于更高流量分析，单泵排气系统、差动排气系统、高真空、 接口： GC和MS的连接部件用石墨垫圈密封(85%Vespel 15%石墨)，加热块，接口，MS的分类，磁质谱飞行时间质谱(TOF )四极棒质谱，离子肼质谱，磁质谱当离子束在一定场强的磁场中运动时，磁质分析器的运动曲率半径Rm与离子的质量载荷比m/z和加速电压v有关

13、，当加速电压一定时，由于质量载荷比不同的离子的曲率半径不同，因此，质量载荷比不同的离子在空间上有不同的位置，得到了在空间上的分离。 m/z=kRm2B2/V B:磁场强度、磁质量分析器、飞行时间质量分析器、飞行时间质量分析器是一定长度的无电场空间，当离子以加速电压加速进入分析器时，由于质量不同的离子的飞行速度不同，所以飞一定距离所需的时间也不同，质量小的离子的飞行速度先飞行时间质谱仪、四极棒质量分析器、四极棒质量分析器由相互平行且均匀配置的4根金属棒构成，相对的两根棒连接在一起。 向两组杆分别施加相反极性的电压。 电压重叠直流成分和交流成分，在电极间形成关于z轴对称的电场分布。 离子束进入电场

14、后，由于交变电场产生振动，在一定的电场强度和频率下，只有一定质量的离子通过电场到达检测器，其他离子因为振幅大而与杆碰撞。 四极棒质量分析器，m/zvm:massnumberz:charge (=1ingcms ) k:constant v : voltageappliedtoqp，四极棒质量分析器，离子阱质量分析器， 如果离子阱质谱仪在由环电极和上下两个端盖电极构成的环电极与端盖电极之间施加高频电压，则在高频电压固定为某个值时，只有某个质量的电荷比的离子成为肼内的稳定离子，轨道振幅保持一定，在肼内长向引出电极施加负电压脉冲后，可以引出肼内的稳定离子，用检测器进行检测。离子阱质谱仪、QP/MS结

15、构、离子源、透镜、四极棒、检测器、气质并用的电离技术、电子碰撞电离(EI )正化学电离(PCI )负化学电离碎片离子、QP，电子碰撞电离(EI )，热电子(70eV )碰撞分子丰富EI spectrum硬脂酸甲酯M.W. 298，反应气体，灯丝，QP，CH4，CH5 C2H5，样品分子，h，-CH4，M 1，-C2H4，正化学离子化(PCI )， 正化学离子化(PCI )首先将离子化反应气体分子样品分子主要在质子移动电离中容易产生的准分子用于分子量的决定，PCI spectrum硬脂酸甲酯M.W. 298，EI和PCI的比较，EI模式，PCI模式，负化学离子、e-，e-，e-，e-，捕获电子形成负离子，MX e(015eV)-MX，X:电负性强元素，CH4，MX，CH4，CH3，h，CH4，CH4，e，MX，MX 负化学离子化(NCI )，NCI质量分析图， 六氯苯M.W. 284负化学电离(NCI )、NCI的优点，适合分析电负性强的元素的高灵敏度和GC-ECD灵敏度相当高的选择性，EI、PCI、NCI、马拉松(MW 330 )、EIPCINCI的比较、NCI - 用JP法预处理，面积再现性，离子源结构，电离室透镜，电离室，永久磁铁灯丝靶电子聚焦，电离过程：与样品分子电子相互作用，电子给样品能量。 如果这个能量