气相色谱-质谱仪原理和应用 PPT课件
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GC-MS幻灯片课件
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
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气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
一 GC-MS简介
2.GC-MS原理
A.色谱法 色谱仪利用色谱柱先将混合物分离，然后利用 检测器依次检测已分离出来的组分。
B.质谱法 使所研究的混合物或单体形成离子，然后使形
成的离子按质量，确切地按质荷比m/z,进行分离。
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
一 GC-MS简介
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
二 GC-MS组成
3.GC-MS组成部分
B.气相色谱： 气相色谱仪
（Agilent technologies 7890A GC System）
C.接口：将色谱柱 的流出物转变成真空态 分离组分，且传输到质 谱仪的离子源中。
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
二 GC-MS组成
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
二 GC-MS组成
1.GC-MS主要单元 2.GC-MS运行流程 3.GC-MS组成部分
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
二 GC-MS组成
1.GC-MS主要单元
A.气相色谱单元：进样系统+色谱系统 B.质谱单元：离子源+质量分析器+离子检测器 C.数据处理单元
GC-MS
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
一 GC-MS简介
1.GC-MS定义 2.GC-MS原理 3.GC-MS程序分析
气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)
一 GC-MS简介
1.GC-MS定义
气相色谱-质谱联用仪 GAS CHROMATOGRAPHY—MASS SPECTROMETRY
《气相色谱质谱法》课件
质谱参数设置
4
度以实现化合物的有效分离。
介绍质谱仪的各种参数设置，以获得准 确和可靠的质谱数据。
结果分析
质谱图解读
教你如何解读质谱图以确定样 品中不同化合物的存在与浓度。
峰面积计算
解释如何使用峰面积计算方法 定量分析目标化合物。
质谱库检索
指导如何使用质谱库进行化合 物的鉴定和结构确认。
质谱仪的工作原理和组成部分
1
工作原理
深入了解质谱仪如何将分离的化合物转
组成部分
2
化为离子，并对离子进行检测和分析。
探索质谱仪的核心组成部分，并解释它
们在质谱分析中的作用。
3
质谱检测器
介绍不同类型的质谱检测器，如电离器
数据解析
4
和质量分析器。
学习如何解析质谱仪生成的数据以获取 有关化合物的信息。
气相色谱质谱联用仪的原理和组成部分
气相色谱质谱法
《气相色谱质谱法》PPT课件将带你深入了解这一先进分析技术的原理、应用 和操作步骤，让你在分析实验中游刃有余。
气相色谱仪的工作原理和组成部分
1
工作原理
了解气相色谱仪是如何通过样品物的。
了解气相色谱仪的主要组成部分和其各
自的功能。
3
样品进样系统
介绍样品进样系统的不同类型和常用的 进样技术。
食品安全
了解如何利用气相色谱质谱 技术检测食品中的农药残留 和食品添加剂。
生物医学研究
解释气相色谱质谱技术在药 物代谢和生物标志物研究中 的应用。
实验操作步骤
1
样品准备
学习如何正确准备样品以获得准确和可
仪器设置
2
重复的分析结果。
详细讲解气相色谱质谱仪的设置过程，
GCMS的原理及应用精讲PPT课件
质量色谱法（mass chromatography，MC）——记录具有某质 荷比的离子强度随时间变化图谱。在选定的质量范围内，任何 一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图。
选择性离子监测（selected ion monitoring，SIM）—— 对 选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得 这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流 检测高2-3个数量级。
Ro=0.40%
C31
可溶有机质中饱和烃的色谱图
第15页/共25页
2.1 碱性水解产物
C17 C14
C33 C22
干酪根碱性水解中碱性组分的总离子流图
第16页/共25页
C16
C13
C13
C17 C22
干酪根碱性水解中酸性组分的总离子流图
第17页/共25页
2.2 断醚产物
噻吩
干酪根断醚产物的总离子流图
一、气相色谱-质谱联用仪器系统
1、GC-MS系统的组成 2、GC-MS联用中的主要技术问题 3、GC-MS的常用测定方法
二、气相色谱-质谱联用技术的应用 ——松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选
择性化学降解
第1页/共25页
1、GC-MS系统的组成
真空系统
第2页/共25页
气相色谱的主要组成部分
放空
2
质谱仪的真空工作条件的联接和匹配。接口要把气相色谱柱流出物中的载 气尽可能多的除去，同时保留和浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成 适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱仪的工作流量。
2、扫描速度 由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间，一个完整的色谱峰通
常需要至少6个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能 在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描。另一方面，要求质谱仪 能很快在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。
选择性离子监测（selected ion monitoring，SIM）—— 对 选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得 这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流 检测高2-3个数量级。
Ro=0.40%
C31
可溶有机质中饱和烃的色谱图
第15页/共25页
2.1 碱性水解产物
C17 C14
C33 C22
干酪根碱性水解中碱性组分的总离子流图
第16页/共25页
C16
C13
C13
C17 C22
干酪根碱性水解中酸性组分的总离子流图
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2.2 断醚产物
噻吩
干酪根断醚产物的总离子流图
一、气相色谱-质谱联用仪器系统
1、GC-MS系统的组成 2、GC-MS联用中的主要技术问题 3、GC-MS的常用测定方法
二、气相色谱-质谱联用技术的应用 ——松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选
择性化学降解
第1页/共25页
1、GC-MS系统的组成
真空系统
第2页/共25页
气相色谱的主要组成部分
放空
2
质谱仪的真空工作条件的联接和匹配。接口要把气相色谱柱流出物中的载 气尽可能多的除去，同时保留和浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成 适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱仪的工作流量。
2、扫描速度 由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间，一个完整的色谱峰通
常需要至少6个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能 在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描。另一方面，要求质谱仪 能很快在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。
质谱分析原理ppt课件.ppt
CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH3 CH3
43 H3C 29 H3C 15 CH3
CH2 CH2
CH2 CH2 CH3
CH2
CH2 CH2 CH2 CH3
CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
三、α―断裂
BAZ
R CH2 OH R CH2 OR' R CH2 NR'2 R CH2 SR'
39 51 65 77
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
CH2 CH2 CH2 CH3
CH2CH2CH3
m/z=134
m/z=39 HC
m/z=65 CH
HC
CH
CH2 m/z=91
m/z=91
H2 C
CH2 CH H CH3
CH2 HC
四极杆质量分离器
二、仪器与结构
三、联用仪器
仪器内部结构
联用仪器（ THE GC/MS PROCESS ）
1.0 DEG/MI
N
HEWLET 5972A PTACKAR D
Mass Selective Detector
Sample
DC AB
Sample
HEWLETT PACKARD
5890
Gas Chromatograph (GC)
BCD• + A +
B• + A +
ABCD+
CD• + AB +
A•+ B+
碎
片
D• + C + 离
质谱仪工作原理PPT课件
• 目前，通过采取激光脉冲电离方式，离子延迟引出技 术和离子反射技术，可以在很大程度上克服上述三个 原因造成的分辨率下降。
• 现在，飞行时间质谱仪的分辨率可达20000以上。最 高可检质量超过300,000Da，并且具有很高的灵敏度。
2021
39
（4）离子阱质量分析器（ion trap）
通过扫描射频电 压值，使阱中离子 的轨道依次变得不 稳定，因此可从将
质
谱
图
质谱表
元素图表
2021
42
四、质谱仪的性能指标
1、质量范围
指所能检测的m/z范围
四极杆质谱 m/z小于或等于2000
磁式质谱
m/z可达到几千
飞行时间质谱 m/z可达到几十万
2021
43
2、分辨率R
R M M
质谱仪把相邻两质量 组分分开的能力
例如：CO+ 27.9949 ， N2+ ，
28.R0061M
EI 源的特点：
电离效率高；应用广泛；操作方便
EI源：可变的离子化能量 (10～240eV,常用70eV )
电子能量 分子离子增加
电子能量 碎片离子增加
对于易电离的物质降低电子能量，而对于难 电离的物质则加大电子能量（常用70eV ）。
2021
15
(2) 化学电离源(chemical ionization CI)
•电喷雾源ESI,
•大气压化学电离源APCI， LC-MS
•激光解吸源LD
2021
12
(1)电子轰击源
(electron impact ionization, EI)
++
: R1
: R2
+
• 现在，飞行时间质谱仪的分辨率可达20000以上。最 高可检质量超过300,000Da，并且具有很高的灵敏度。
2021
39
（4）离子阱质量分析器（ion trap）
通过扫描射频电 压值，使阱中离子 的轨道依次变得不 稳定，因此可从将
质
谱
图
质谱表
元素图表
2021
42
四、质谱仪的性能指标
1、质量范围
指所能检测的m/z范围
四极杆质谱 m/z小于或等于2000
磁式质谱
m/z可达到几千
飞行时间质谱 m/z可达到几十万
2021
43
2、分辨率R
R M M
质谱仪把相邻两质量 组分分开的能力
例如：CO+ 27.9949 ， N2+ ，
28.R0061M
EI 源的特点：
电离效率高；应用广泛；操作方便
EI源：可变的离子化能量 (10～240eV,常用70eV )
电子能量 分子离子增加
电子能量 碎片离子增加
对于易电离的物质降低电子能量，而对于难 电离的物质则加大电子能量（常用70eV ）。
2021
15
(2) 化学电离源(chemical ionization CI)
•电喷雾源ESI,
•大气压化学电离源APCI， LC-MS
•激光解吸源LD
2021
12
(1)电子轰击源
(electron impact ionization, EI)
++
: R1
: R2
+
气相色谱质谱联用技术PPT课件
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
GC-MS联用仪和气相色谱仪相
比的区别及优点
•区别 增加了接口的气路和接口真空系统
•优点 1.其定性参数增加，定性可靠； 2.它是一种高灵敏度通用性检测器； 3.可同时对多种化合物进行测量而不受基质干扰； 4MS基本原理 GC-MS仪 GC-MS应用
质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方 法，其基本原理 是使试样中各组分在离子源中发生电离， 生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用， 形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用 电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得 到质谱图，从而确定其质量。
气相色谱质谱联用仪详解课件
03
质谱部分详解
质谱分析原理
质谱分析的定义
通过测量离子质荷比（m/z）来 鉴定化合物和确定其相对分子质 量的方法。
质谱分析的过程
样品分子在离子源中发生电离， 生成离子，离子经过质量分析器 分离后，被检测器检测并记录下 离子的信号强度，形成质谱图。
质谱仪器结构组成
进样系统
将待测样品引入离子源，常用 进样方式包括直接进样、气相
食品安全
GC-MS可用于检测食品中的农药 残留、添加剂、有毒有害物质等， 保障食品安全和消费者健康。
GC-MS可用于药物成分分析、 质量控制、代谢研究等，为新药 研发和临床用药提供支持。
04
石油化工
GC-MS可用于石油产品分析、工 艺过程监控、催化剂研究等，为 石油化工行业的生产和发展提供 技术支持。随着科学技术的不断 进步，GC-MS技术将在更多领域 得到应用和发展。
现状
目前，GC-MS技术已广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析、石油化工等 领域。随着仪器性能的不断提升和分析方法的完善，GC-MS在更多领域展现出 了广阔的应用前景。
应用领域与前景展望
01
03
环境监测
02
药物分析
GC-MS可用于检测空气、水体、 土壤等环境中的污染物，为环 境保护和治理提供有力支持。
填充柱
01 由固体颗粒填充而成，具有较高的柱效和较低的成本，
但重现性较差。
毛细管柱
02 内壁涂层固定相，具有高效、高分辨率和高灵敏度等
特点，重现性好，但成本较高。
选择依据
03
根据待测组分性质、分离要求和分析条件等因素选择
合适的色谱柱。
检测器类型及性能比较
01
火焰离子化检测 器（FID）
GCMS 气相色谱质谱联用仪(共46张PPT)
3.GS-MS的基本流路图
GC基础知识
1.什么是GC？
气相色谱（GC）是一种把混合物分离成单个 组分的实验技术。它被用来对样品组分进行鉴定 和定量测定。
气相色谱（GC）是基于时间差别的分离技术。 将气化的混合物或气体通入含有某种物质的管， 基于管中物质对不同化合物的保留性能不同而得 到分离。这就是基于时间的差别对化合物进行分 离。样品经过检测器后，被记录的就是色谱图， 每一个峰代表最初混合样品中的不同的组分。
涂层色谱柱
几秒后再观察色谱柱：
几秒钟后
因为黄色组分和涂层之间没有作用。它随载气一 同流过色谱柱并首先从色谱柱中流出。 蓝色组分在固定液和载气之间进行分配。它以较 慢的速度流过色谱柱而后流出色谱柱。
色谱柱类型 毛细管柱：毛细管柱是将固定相涂在管内壁的开 口管，其中没有填充物。毛细管柱的内径从0.1到 0.5毫米。典型的柱长是30米。 材料：熔融石英、不锈钢
烷，苯基甲基硅烷，聚乙二醇
MS 基础知识
1.什么是MS？
• 质谱分析是一种测量离子质荷比（质量-电荷比） 的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离 子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离 子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量 分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使 发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质 谱图，从而确定其质量。
• 简单的说，质谱就是称量离子的工具用的是EI和CI离子源。 EI：电子电离源，最常用的气相电离源，有标准谱 库。
分子受到电子（70eV）轰击，在较低能量的化学 键处发生断裂
CI:化学电离源,可获得准分子离子
具体过程是在系统抽真空之后，先充入大量甲烷 气体（100~1000Pa），与少量样品分子混合，电 子束与甲烷气体作用几率大，得到的稳定的烷类 离子产物（CH5+，C2H5+），但能量较低，与样品 分子结合后，经过一系列反应即可得到样品离子。
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• 按进样方式分：可分为常规色谱（液体直接进样）、顶空色谱和裂解色谱等。
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可以在气相色谱分析的化合物
- 在400摄氏度以下的温度气化(变成气体)的化合物 在气化时不会分解的化合物 在气化时可以分解成固定比例碎片的化合物 (热裂解 GC)
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气相色谱的工作原理示意图
样品注入 A＋B
样品注入口
B A＋B A
色谱柱
B
A＋B A
检测器
时间
B B
A
A
峰A
B
峰B
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气相色谱 分类
• 按固定相状态分： 1、气固色谱(GSC)（主要基于吸附原理），多用活性炭，硅胶，分子筛，高分子 多孔小球等作为固定相，分离的主要对象是一些永久性的气体和低沸点的化合物。 2、气液色谱(GLC)（主要基于分配原理），多用固定液涂渍在惰性载体上作为固 定相，固定液一般是高沸点、蒸汽压低（在450℃以下有1.5 KPa - 10KPa的蒸汽压） 且热稳定的有机化合物。由于在气液色谱中可供选择的固定液种类很多，容易得 到好的选择性，所以气液色谱有广泛的实用价值，在实际GC分析中，90% 以上的 应用为气液色谱。
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省所配备的GC-MS仪1
第一台 2016年
赛默飞 Thermo Trace
GC－DSQ
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省所配备的GC-MS仪2
第二台 2013年 岛津 GC-MS QP2010 Ultra）
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气相色谱 原理
•气相色谱法是以气体为流动相（载气）的色谱方法, 利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离。 •当样品被送入进样器后，由载气携带进入色谱柱。 由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和 固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。 在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配 （量变），这样原来的微小差异产生了很大的相对 位移（质变） ，使各组份在色谱柱中得到分离，以 达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。
气相色谱－质谱仪的原理与应用
学习交流 主要内容
1 气相色谱－质谱仪在省所的应用 2 气相色谱仪原理 3 质谱仪原理
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N年来GC-MS在省所的主要应用
• 中药中挥发油的检测（EI源，顶空进样） • 化妆品二恶烷（EI源，顶空进样） • 包材中苯乙烯（EI源，顶空进样） • 薄膜衣中塑化剂、能力验证（EI源，液体直接进样） • 食品中氯丙醇（CI源，液体直接进样） • 食品中甲拌磷（CI源，液体直接进样） • 食品中氨基甲酸乙酯（CI源，液体直接进样） • 食品中氯霉素（CI源，液体直接进样）
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注入GC 的样品体积
气体样品:0.2 ～ 1 毫升
液体的样品:1 ～ 2 μL
注入太多样品 -->造成峰形变差及进样口污染
各种不同溶剂的汽化体积(在进样口 250 ℃及 140kPa 的情况下）
溶剂
异辛烷 正已烷
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GC/MS的载气
• GC/MS联用对载气选择有严格要求 ①必须是化学惰性的 ②必须不干扰质谱图 ③必须不干扰总离子流的检测 ④应具有使载气气流中的样品富集的某种特性
• GC/MS联用不能使用氮气 • 很少使用氢气 • 常用纯度99.999%以上的氦气
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省所配备的GC-MS仪3
第三台
2014年
安捷伦 7000 GC/MS Triple Quad
三重四级杆
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• 第二部分 气相色谱仪原理
GC 载气
1.载气要求： 作为气相色谱载气的气体，要求： ①化学稳定性好；
②纯度高；③价格便宜并易取得；④能适合于所用的检测器 。 2.常用载气：
通常用氦气（He）和氮气（N2），以前也用氢气（H2） ，因易爆炸，不安全，现不常用。 (在使用毛细管柱作分析的情况时下，使用氦气作载气是比 较理想的) 气体的纯度最好高于 99.99%
固定液的浓度
固定液 担体
涂覆在担体上的固定液重量百分比浓度
低浓度 … 大约 0.5-2% (用于分析高沸点化合物)
注意事项
• ★进样口温度过低，将导致高分子量化合物气化不完全，并且 不能有效转移到色谱柱中。样品气化不完全
★进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分解。样品分解 ★样品从进样针注入时，不同组分的气化程度不同，高沸点组
分残留量比例高。
一般情况下进样速度必须很快，因为当进样时间太长时，
试样原始宽度将变大，色谱峰半峰宽随之变宽，有时甚至使峰 变形。一般地，进样时间应在1s以内。
将液体试样瞬间气化的装置。
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微量注射器进样阀
• 不同规格的专用注射器： • 填充柱色谱常用10μL； • 毛细管色谱常用1μL； • 新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、
润冲、取样、进样、换样等过程自动完 成，一次可放置数十个试样。
• 另一就是氢气安全性差。
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载气
3.气流调节阀
通常在减压阀输出气体的管线中还要串联稳压阀，用以稳定载气（或 燃气）的压力。
当用程序升温进行色谱分析时，由于色谱柱柱温不断升高引起色谱柱 阻力不断增加，也会使载气流量发生变化。为了在气体阻力发生变化时， 也能维持载气流速的稳定，需要使用稳流阀来自动控制载气的稳定流速。
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GC/MS联用不能使用氮气的原因
• 氮气除化学惰性外，不具备其它三个条件。 • 并且违背条件②，其电离能为15.6eV，和一般有机
物电离能接近，电离效率较高，对总离子流有干扰。 • 又因氮气的分子离子m/z 28离子较强，真空系统中
残气的氮峰m/z 28已经不小，而且m/z 28、m/z 29、 m/z 14和某些化合物的特征离子重叠，接近通常质 谱扫描起始质量，会产生高的本底，不仅干扰低质 量范围质谱图，对离子的相对丰度也会有影响
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氦气能完全满足GC/MS要求的四个条件
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载气
载气控制方式
恒压控制
恒流控制
压力控制器
流量控制器
压力 保持 恒定
流量 保持 恒定
无论柱的阻力（象柱子的内径、 无论柱的阻力（象柱子的内径、
长度、柱温等）有多少，压力 长度、柱温等）有多少，流量
固定不变
固定不变
• 氦气的分子量小，容易被真空泵抽掉，具备富集样品 的特性（尤其在使用分离器接口时更重要）
• 其次，氦的电离能(24.6eV)远高于一般有机化合物的 电离能（10eV左右），因此氦的电离效率相对低于一 般有机化合物，对总离子流的干扰较小
• 氦的分子离子为m/z＝4，远低于通常质谱扫描起始质 量
• GC/MS使用的载气纯度应为99.999%以上的氦气
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GC－MS很少使用氢气的原因
• 氢气具备③以外的三个条件，因其电离能为15.4e V，和一般 有机物电离能接近，相对于氦气电离效率较高，对总离子流 有干扰，但是氢的分子量小，通常质谱扫描起始质量更不会 从m/z 1开始，在一些应用中可以和氦气交换使用 。
甲苯 乙酸乙酯
丙酮 二氯甲烷 二硫化碳
乙腈 甲醇L
110uL
220uL
140uL
280uL
170uL
340uL
185uL
370uL
245uL
490uL
285uL
570uL
300uL
600uL
350uL
700uL
450uL
900uL
1010uL
2020uL
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气相色谱仪的工作原理示意图
目标：混合样品 （气体或液体）
气体样品（顶空进样）
液体样品（直接进样）
GC
载气将样品送入色谱柱 色谱柱将样品中不同的成份分离开
在进样口， 通过加热， 使每个成份 被气化。
在检测器， 从色谱柱出来的每个成份的量按比例转化成电信号
数据处理器
得知样品中的成份和含量 National Institutes for Food and Drug Control
进样口温度
• 进样口温度主要由样品的沸点范围决定，还要考 虑色谱柱的使用温度。
• 即首先要保证待测样品全部气化，其次要保证气 化的样品组分能够全部流出色谱柱，而不会在柱 中冷凝。
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可以在气相色谱分析的化合物
- 在400摄氏度以下的温度气化(变成气体)的化合物 在气化时不会分解的化合物 在气化时可以分解成固定比例碎片的化合物 (热裂解 GC)
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气相色谱的工作原理示意图
样品注入 A＋B
样品注入口
B A＋B A
色谱柱
B
A＋B A
检测器
时间
B B
A
A
峰A
B
峰B
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气相色谱 分类
• 按固定相状态分： 1、气固色谱(GSC)（主要基于吸附原理），多用活性炭，硅胶，分子筛，高分子 多孔小球等作为固定相，分离的主要对象是一些永久性的气体和低沸点的化合物。 2、气液色谱(GLC)（主要基于分配原理），多用固定液涂渍在惰性载体上作为固 定相，固定液一般是高沸点、蒸汽压低（在450℃以下有1.5 KPa - 10KPa的蒸汽压） 且热稳定的有机化合物。由于在气液色谱中可供选择的固定液种类很多，容易得 到好的选择性，所以气液色谱有广泛的实用价值，在实际GC分析中，90% 以上的 应用为气液色谱。
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省所配备的GC-MS仪1
第一台 2016年
赛默飞 Thermo Trace
GC－DSQ
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省所配备的GC-MS仪2
第二台 2013年 岛津 GC-MS QP2010 Ultra）
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气相色谱 原理
•气相色谱法是以气体为流动相（载气）的色谱方法, 利用物质在两相中分配系数的微小差异进行分离。 •当样品被送入进样器后，由载气携带进入色谱柱。 由于样品中各组份在色谱柱中的流动相（气相）和 固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异。 在载气的冲洗下，各组份在两相间作反复多次分配 （量变），这样原来的微小差异产生了很大的相对 位移（质变） ，使各组份在色谱柱中得到分离，以 达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。
气相色谱－质谱仪的原理与应用
学习交流 主要内容
1 气相色谱－质谱仪在省所的应用 2 气相色谱仪原理 3 质谱仪原理
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N年来GC-MS在省所的主要应用
• 中药中挥发油的检测（EI源，顶空进样） • 化妆品二恶烷（EI源，顶空进样） • 包材中苯乙烯（EI源，顶空进样） • 薄膜衣中塑化剂、能力验证（EI源，液体直接进样） • 食品中氯丙醇（CI源，液体直接进样） • 食品中甲拌磷（CI源，液体直接进样） • 食品中氨基甲酸乙酯（CI源，液体直接进样） • 食品中氯霉素（CI源，液体直接进样）
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注入GC 的样品体积
气体样品:0.2 ～ 1 毫升
液体的样品:1 ～ 2 μL
注入太多样品 -->造成峰形变差及进样口污染
各种不同溶剂的汽化体积(在进样口 250 ℃及 140kPa 的情况下）
溶剂
异辛烷 正已烷
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GC/MS的载气
• GC/MS联用对载气选择有严格要求 ①必须是化学惰性的 ②必须不干扰质谱图 ③必须不干扰总离子流的检测 ④应具有使载气气流中的样品富集的某种特性
• GC/MS联用不能使用氮气 • 很少使用氢气 • 常用纯度99.999%以上的氦气
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省所配备的GC-MS仪3
第三台
2014年
安捷伦 7000 GC/MS Triple Quad
三重四级杆
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• 第二部分 气相色谱仪原理
GC 载气
1.载气要求： 作为气相色谱载气的气体，要求： ①化学稳定性好；
②纯度高；③价格便宜并易取得；④能适合于所用的检测器 。 2.常用载气：
通常用氦气（He）和氮气（N2），以前也用氢气（H2） ，因易爆炸，不安全，现不常用。 (在使用毛细管柱作分析的情况时下，使用氦气作载气是比 较理想的) 气体的纯度最好高于 99.99%
固定液的浓度
固定液 担体
涂覆在担体上的固定液重量百分比浓度
低浓度 … 大约 0.5-2% (用于分析高沸点化合物)
注意事项
• ★进样口温度过低，将导致高分子量化合物气化不完全，并且 不能有效转移到色谱柱中。样品气化不完全
★进样口温度过高，导致热稳定性差的化合物分解。样品分解 ★样品从进样针注入时，不同组分的气化程度不同，高沸点组
分残留量比例高。
一般情况下进样速度必须很快，因为当进样时间太长时，
试样原始宽度将变大，色谱峰半峰宽随之变宽，有时甚至使峰 变形。一般地，进样时间应在1s以内。
将液体试样瞬间气化的装置。
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微量注射器进样阀
• 不同规格的专用注射器： • 填充柱色谱常用10μL； • 毛细管色谱常用1μL； • 新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、
润冲、取样、进样、换样等过程自动完 成，一次可放置数十个试样。
• 另一就是氢气安全性差。
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载气
3.气流调节阀
通常在减压阀输出气体的管线中还要串联稳压阀，用以稳定载气（或 燃气）的压力。
当用程序升温进行色谱分析时，由于色谱柱柱温不断升高引起色谱柱 阻力不断增加，也会使载气流量发生变化。为了在气体阻力发生变化时， 也能维持载气流速的稳定，需要使用稳流阀来自动控制载气的稳定流速。
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GC/MS联用不能使用氮气的原因
• 氮气除化学惰性外，不具备其它三个条件。 • 并且违背条件②，其电离能为15.6eV，和一般有机
物电离能接近，电离效率较高，对总离子流有干扰。 • 又因氮气的分子离子m/z 28离子较强，真空系统中
残气的氮峰m/z 28已经不小，而且m/z 28、m/z 29、 m/z 14和某些化合物的特征离子重叠，接近通常质 谱扫描起始质量，会产生高的本底，不仅干扰低质 量范围质谱图，对离子的相对丰度也会有影响
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氦气能完全满足GC/MS要求的四个条件
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载气
载气控制方式
恒压控制
恒流控制
压力控制器
流量控制器
压力 保持 恒定
流量 保持 恒定
无论柱的阻力（象柱子的内径、 无论柱的阻力（象柱子的内径、
长度、柱温等）有多少，压力 长度、柱温等）有多少，流量
固定不变
固定不变
• 氦气的分子量小，容易被真空泵抽掉，具备富集样品 的特性（尤其在使用分离器接口时更重要）
• 其次，氦的电离能(24.6eV)远高于一般有机化合物的 电离能（10eV左右），因此氦的电离效率相对低于一 般有机化合物，对总离子流的干扰较小
• 氦的分子离子为m/z＝4，远低于通常质谱扫描起始质 量
• GC/MS使用的载气纯度应为99.999%以上的氦气
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GC－MS很少使用氢气的原因
• 氢气具备③以外的三个条件，因其电离能为15.4e V，和一般 有机物电离能接近，相对于氦气电离效率较高，对总离子流 有干扰，但是氢的分子量小，通常质谱扫描起始质量更不会 从m/z 1开始，在一些应用中可以和氦气交换使用 。
甲苯 乙酸乙酯
丙酮 二氯甲烷 二硫化碳
乙腈 甲醇L
110uL
220uL
140uL
280uL
170uL
340uL
185uL
370uL
245uL
490uL
285uL
570uL
300uL
600uL
350uL
700uL
450uL
900uL
1010uL
2020uL
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气相色谱仪的工作原理示意图
目标：混合样品 （气体或液体）
气体样品（顶空进样）
液体样品（直接进样）
GC
载气将样品送入色谱柱 色谱柱将样品中不同的成份分离开
在进样口， 通过加热， 使每个成份 被气化。
在检测器， 从色谱柱出来的每个成份的量按比例转化成电信号
数据处理器
得知样品中的成份和含量 National Institutes for Food and Drug Control
进样口温度
• 进样口温度主要由样品的沸点范围决定，还要考 虑色谱柱的使用温度。
• 即首先要保证待测样品全部气化，其次要保证气 化的样品组分能够全部流出色谱柱，而不会在柱 中冷凝。