色-质联用

●五、色质联用（色质连接）技术

●

●在进行GC-MS时有以下三个问题：

1.两个仪器的压力匹配问题：一般色谱柱出口压力102Pa，质谱进样系统真空度要求

10-2Pa；

2.气化问题：色谱的出口可能是气体或液体，而质谱进样应是没有组分发生成分变化

的气体样品；

3.流量的匹配问题：质谱进样为1-2ml/min，而除毛细管柱以外，其余流量均超过1-2

数量级；

●鉴于上述问题，应有“接口”问题，除少量毛细管柱可直接导入外，其余色谱柱均应

使用连接装置。

本章讨论的色谱联用技术就是将一种色谱仪器（GC，HPLC，TLC，SFC或CE）和前面所述的另一种仪器（如：MS，FT-IR，FT-NMR，AAS，ICP-AES以及各种色谱仪器）通过一种称为“接口”（Interface）的装置直接联接起来，将通过色谱仪器分离开的各种组分逐一通过接口送入到第二种仪器中进行分析。因此，接口是色谱联用技术中的关键装置，它要协调前后两种仪器的输出和输入间的矛盾。接口的存在既要不影响前一级色谱仪器对组分的分离性能，又要同时满足后一级仪器对样品进样的要求和仪器的工作条件。接口将两种分析仪器的分析方法结合起来，协同作用，取长补短，获得了两种仪器单独使用时所不具备的功能。从某种意义上讲，通过“接口”联接起来的联用仪器已是一种新的仪器了，越来越多的联用仪成为商品化的仪器，给分析工作者提供了极大的方便。

在色谱联用中对接口的一般要求是：

①可进行有效的样品传递，通过接口进入下一级仪器的样品应不少于全部样品的30％，以保持整个联用仪器的灵敏度；

②样品通过接口的传递应具有良好的重现性，以保证整个分析的重现性良好；

③接口应当容易满足前级色谱仪器和后一级仪器任意选用操作模式和操作条件；

④样品在通过接口时一般应不发生任何化学变化，如发生化学变化，则要遵循一定规律，通过后一级仪器分析结果，可推断出发生化学变化前的组成和结构（如HPLC一MS的电喷雾接口和APCI接口）；

⑤接口应保证前级色谱分离产生的色谱峰的完整，并不使色谱峰加宽（即不影响前级色谱的分离柱效）；

⑥接口本身的操作应简单、方便、可靠，样品通过接口的速度要尽可能的快，因此要求接口尽可能的短。

参考文献：[1]

【2】汪正范，杨树民，吴侔天、岳卫华。

目前常用的GC－MS接口

1．直接导入型接口（Direct coupling）

内径在0.25至0.32mm的毛细管色谱往的载气流量在1～2ml／min。这些柱通过一根金属毛细管直接引入质谱仪的离于源）这种接口方式是迄今为止最常用的一种技术。毛细管柱沿图中箭头方向插入，直至有1～2mm的色谱柱伸出该金属毛细管。载气和待测物一起从气相色谱柱流出立即进入离子源的作用场。由于载气氦气是惰性气体不发生电离，而待测物却会形成带电粒于。待测物带电粒子在电场作用下加速向质量分析器运动，而载气却由于不受电场影响，被真空泵抽走，接口的实际作用是支撑插入端毛细管，使其准确定位。另一个作用是保持温度，使色谱柱流出物始终不产生冷凝。

使用于这种接口的载气限于氦气或氢气。当气相色谱仪出口的载气流量高于2m1／rnin

时，质谱仪的检测灵敏度会下降。一般使用这种接口，气相色谱仪的流量在0.7～1.0m1／min。色谱柱的最大流速受质谱仪真空泵流量的限制。最高工作温度和最高柱温相近。接口组件结构简单，容易维护。传输率达100％，这种联接方法一般都使质谱仪接口紧靠气相色谱仪的侧面。这种接口应用较为广泛。

2．开口分流型接口（open-Split Coupling）

色谱柱洗脱物的一部分被送入质谱仪，这样的接口称为分流型接口。在多种分流型接口中开口分流型接口最为常用。

图6.2 开口分流型接口工作原理

1 限流毛细管；

2 外套管；

3 中隔机构；

4 内套管

气相色谱柱的一段插入接口，其出口正对着另一毛细管，该毛细管称为限流毛细管。限流毛细管承受将近0.1MPa的压降，与质谱仪真空泵相匹配，把色谱柱洗脱物的一部分定量地引入质谱仪的离子源。内套管固定插色谱柱的毛细管和限流毛细管，使这两根毛细管的出口和入口对准。内套管置于一个外套管中，外套管充满氦气，当色谱柱的流量大于质谱仪的工作流量时，过多的色谱柱流出物和载气随氦气流出接口；当色谱往的流量小于质谱仪的工作流量时，外套管中的氦气提供补充。这种接口结构也很简单、但色谱仪流量较大时，分流比较大、产率较低，不适用于填充柱的条件。

3.喷射式分子分离器接口

常用的喷射式分子分离器接口工作原理是根据气体在喷射过程中不同质量的分子都以超音速的同样速度运动，不同质量的分子具有不同的动量。动量大的分子，易保持沿喷射方向运动，而动量小的易于偏离喷射方向，被真空泵抽走。分子量较小的载气在喷射过程中偏离接受口，分子量较大的待测物得到浓缩后进入接受口。喷射式分子分离器具有体积小热解和记忆效应较小，待测物在分离器中停留时间短等优点。下面是Ryhage型分子分离器接口的工作原理图。

图6.3Ryhage型喷射式分子分离器工作原理

气相色谱柱洗脱物进入图中左边的三角形腔体后，经直径约为0.1mm的喷嘴孔以超声膨胀喷射方式向外喷射，通过约为0.15～0.3mm的行程，又进入更细的毛细管，进行第二次喷射分离。

Ryhage型喷射式分子分离器浓缩系数与待测物分子量成正比，可适用于各种流量的色谱柱。主要缺点是对易挥发的化合物的传输率不够高。