色谱联用技术
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精品课件
7.2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
精品课件
1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
方法 气相色谱 质谱 红外
紫外 核
操作特性
物理状态(气相)
是
是 不希望
否
灵敏度（毫微克） 是
是 否 取决于样品
扫描时间匹配
是是
否
连续流动
是
是否
否
温度匹配
是否
否
工作气压
是
否是
是
精品课件
2、气质联用接口（协调输出/输入的矛盾 ）
精品课件
(1)总离子流图（TIC）
质谱仪检测到的所有离子信号（不分其质荷比 ）的总和对时间t作图
相当于气相色谱图。没有组分通过时为基线； 当组分流出时，即出现峰。
记录方法： ◦ TIC检测器； ◦ 计算机采集和存储连续、重复扫描的信息， 然后进行数据处理。
精品课件
某种天然蜡质衍生物的GC－MS总离子流图
硬件接口（hardware interface） 用于协调联用的两种仪器的输出和输入之 间的矛盾，使两种仪器连接成一个整体。
精品课件
3. 色谱联用技术发展现状
色谱：分离 光谱：结构鉴定
两者联用，不仅可以对混合物中的各未知组 分进行定性，也可用于定量分析。
GC-MS, GC-FTIR, LC-MS, LC-FTIR, LC-NMR, LC-ICPAES…
精品课件
某天然蜡衍生物的总离子流图和质量色谱图
（用于寻找一类成分）
精品课件
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质量色谱图
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总离子流图
精品课件
2.离子阱质量分析 器(ion trap)
特定m/z离子在阱内一
定轨道上稳定旋转， 改变端电极电压，不 同m/z离子飞出阱到达 检测器；
精品课件
特点： （1）结构简单，体积小，价格低 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）自身可做多级，有利于定性 （4）质量分辨率6000-9000 （5）检测的m/z范围小
精品课件
3.飞行时间质量分析器(TOF)
具有相同动能、不同质量的离子，其飞行速度不同而分 离。如果固定离子飞行距离，则不同质量离子的飞行时 间不同，质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。
精品课件
特点： （1）结构简单，体积较大，价格略贵 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）灵敏度高 （4）质量分辨率高 （5）检测质量无上限
精品课件
气相色谱-四极杆质谱仪
精品课件
精品课件
4.气质联用系统提供的信息
GC-MS-Computer的工作过程： ◦ GC：各组分被色谱柱分离，随时间变化依次 从柱子流出，通过接口进入MS。 ◦ MS：连续扫描MS图，每扫描一张MS图需花费 约零点几到几秒钟。总扫描时间＝(扫一张图 谱的时间)×扫描次数 ◦ 计算机：将得到的所有MS数据存储起来，供 下一步的处理和输出。
◦ TIC图中的每一个峰代表一个组分； ◦ 峰的位置就是该组分的色谱保留时间； ◦ 峰面积与组分的相对含量有关。
精品课件
(2)每个组分的质谱图
88
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可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。
谱库检索
根据NIST，INCOS，PBM三种算法，将未知物图谱
与谱库中的标准图谱比较，匹配度越高，可信度
则与电极碰撞湮灭。将DC和RF
）
以固定的斜率变化，实现质谱
扫描功能。
Electron Beam Sample in
Ion Beam
A
C
+
B
精品课件
特点： （1）结构简单，体积小，价格便宜 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）可串联使用 （4）无需狭缝分离，灵敏度高 （5）质量分辨率不高(小数点后1位） （6）检测的m/z范围小
第七章 色谱联用技术
精品课件
7.1 色谱联用分析技术概述
1.联用技术的必要性
每种分析方法都有其特长和局限性。局限性 来自两个方面： ◦ 原理方面，不可逾越； ◦ 技术方面，可以改进、发展。
在线联用不仅能取长补短，而且还具有协 同作用，获得两种技术单独使用时所不具 备的某些功能。
精品课件
2.实现在线联用的关键
18 二十八醇乙酸酯
19
结构
9
二十七碳烷
20 三十四碳烷
10
二十八碳烷
21
精品课件
三十醇乙酸酯
(3)质量色谱图（提取离子流图） 以指定质荷比的离子强度（而不是总的 离子流强度）对时间t（或扫描号）作图 。 是计算机进行数据处理得到的图。 优点：可在复杂混合物的TIC图中,迅速 找到所需检测的化合物或同系物。
越高
精品课件
由GC－MS确定的某天然蜡衍生物的成分
序号
化合物名称 序号
化合物名
1 碳烷
十六碳酸
2
9,12-十八碳二烯酸
3 醇乙酸酯
十八碳酸
4 碳烷
二十四碳烷
5
二十醇乙酸酯
定*
6
二十五碳烷
7Βιβλιοθήκη Baidu
二十六碳烷
8
未定*
二十二醇乙酸酯
12 二十九
13 三十碳烷 14 二十六
15 三十一
16 结构未
17 三十二碳烷
精品课件
喷射式分子分离器的结构
作用：①降低气压；②浓缩样品。
精品课件
3. 仪器结构
出口 机械泵
气相色谱
传输线
高真 空泵
质谱
离子源 质量分析器
检测器
化学工作站软件（计算机）
精品课件
GC-MS组成： GC ：低流失毛细管柱 载气必须用>99.999%的氦气 离子源：电子轰击源、化学电离源 MS ：四极杆质谱仪、离子阱、飞行时间质谱仪 接口：细口径毛细管柱——通过传输线直接连接 粗口径——分流 数据系统：计算机 数据库 真空系统：分子涡轮泵
精品课件
4、质量分析器
•四极杆质量分析器 •飞行时间质量分析器 •离子阱质量分析器 •磁质量分析器 •傅里叶变换离子回旋共振质量分析器 •多个质量分析器的串联（串联质谱联 用）
精品课件
1. 四极杆质量分析器
对于给定的直流DC和射频电压 RF ，特定质荷比的离子在轴向
（Quadrupole Mass Filter 稳定运动，其他质荷比的离子
工作气压不匹配是实现 GC－MS联用的主要 困难。GC柱的输出为100 kPa，而MS离子源在 小于10－3 Pa的条件下工作。 接口的作用是将 GC流出的载气气压降低到 MS 能够接受的程度，并将样品送入MS离子源 接口的类型 ◦ 喷射式分子分离器，早期，适合于填充柱； ◦ 通过传输线直接连接，适合于毛细管柱。
7.2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
精品课件
1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
方法 气相色谱 质谱 红外
紫外 核
操作特性
物理状态(气相)
是
是 不希望
否
灵敏度（毫微克） 是
是 否 取决于样品
扫描时间匹配
是是
否
连续流动
是
是否
否
温度匹配
是否
否
工作气压
是
否是
是
精品课件
2、气质联用接口（协调输出/输入的矛盾 ）
精品课件
(1)总离子流图（TIC）
质谱仪检测到的所有离子信号（不分其质荷比 ）的总和对时间t作图
相当于气相色谱图。没有组分通过时为基线； 当组分流出时，即出现峰。
记录方法： ◦ TIC检测器； ◦ 计算机采集和存储连续、重复扫描的信息， 然后进行数据处理。
精品课件
某种天然蜡质衍生物的GC－MS总离子流图
硬件接口（hardware interface） 用于协调联用的两种仪器的输出和输入之 间的矛盾，使两种仪器连接成一个整体。
精品课件
3. 色谱联用技术发展现状
色谱：分离 光谱：结构鉴定
两者联用，不仅可以对混合物中的各未知组 分进行定性，也可用于定量分析。
GC-MS, GC-FTIR, LC-MS, LC-FTIR, LC-NMR, LC-ICPAES…
精品课件
某天然蜡衍生物的总离子流图和质量色谱图
（用于寻找一类成分）
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质量色谱图
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总离子流图
精品课件
2.离子阱质量分析 器(ion trap)
特定m/z离子在阱内一
定轨道上稳定旋转， 改变端电极电压，不 同m/z离子飞出阱到达 检测器；
精品课件
特点： （1）结构简单，体积小，价格低 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）自身可做多级，有利于定性 （4）质量分辨率6000-9000 （5）检测的m/z范围小
精品课件
3.飞行时间质量分析器(TOF)
具有相同动能、不同质量的离子，其飞行速度不同而分 离。如果固定离子飞行距离，则不同质量离子的飞行时 间不同，质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。
精品课件
特点： （1）结构简单，体积较大，价格略贵 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）灵敏度高 （4）质量分辨率高 （5）检测质量无上限
精品课件
气相色谱-四极杆质谱仪
精品课件
精品课件
4.气质联用系统提供的信息
GC-MS-Computer的工作过程： ◦ GC：各组分被色谱柱分离，随时间变化依次 从柱子流出，通过接口进入MS。 ◦ MS：连续扫描MS图，每扫描一张MS图需花费 约零点几到几秒钟。总扫描时间＝(扫一张图 谱的时间)×扫描次数 ◦ 计算机：将得到的所有MS数据存储起来，供 下一步的处理和输出。
◦ TIC图中的每一个峰代表一个组分； ◦ 峰的位置就是该组分的色谱保留时间； ◦ 峰面积与组分的相对含量有关。
精品课件
(2)每个组分的质谱图
88
101 396
可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。
谱库检索
根据NIST，INCOS，PBM三种算法，将未知物图谱
与谱库中的标准图谱比较，匹配度越高，可信度
则与电极碰撞湮灭。将DC和RF
）
以固定的斜率变化，实现质谱
扫描功能。
Electron Beam Sample in
Ion Beam
A
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精品课件
特点： （1）结构简单，体积小，价格便宜 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）可串联使用 （4）无需狭缝分离，灵敏度高 （5）质量分辨率不高(小数点后1位） （6）检测的m/z范围小
第七章 色谱联用技术
精品课件
7.1 色谱联用分析技术概述
1.联用技术的必要性
每种分析方法都有其特长和局限性。局限性 来自两个方面： ◦ 原理方面，不可逾越； ◦ 技术方面，可以改进、发展。
在线联用不仅能取长补短，而且还具有协 同作用，获得两种技术单独使用时所不具 备的某些功能。
精品课件
2.实现在线联用的关键
18 二十八醇乙酸酯
19
结构
9
二十七碳烷
20 三十四碳烷
10
二十八碳烷
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精品课件
三十醇乙酸酯
(3)质量色谱图（提取离子流图） 以指定质荷比的离子强度（而不是总的 离子流强度）对时间t（或扫描号）作图 。 是计算机进行数据处理得到的图。 优点：可在复杂混合物的TIC图中,迅速 找到所需检测的化合物或同系物。
越高
精品课件
由GC－MS确定的某天然蜡衍生物的成分
序号
化合物名称 序号
化合物名
1 碳烷
十六碳酸
2
9,12-十八碳二烯酸
3 醇乙酸酯
十八碳酸
4 碳烷
二十四碳烷
5
二十醇乙酸酯
定*
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二十五碳烷
7Βιβλιοθήκη Baidu
二十六碳烷
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未定*
二十二醇乙酸酯
12 二十九
13 三十碳烷 14 二十六
15 三十一
16 结构未
17 三十二碳烷
精品课件
喷射式分子分离器的结构
作用：①降低气压；②浓缩样品。
精品课件
3. 仪器结构
出口 机械泵
气相色谱
传输线
高真 空泵
质谱
离子源 质量分析器
检测器
化学工作站软件（计算机）
精品课件
GC-MS组成： GC ：低流失毛细管柱 载气必须用>99.999%的氦气 离子源：电子轰击源、化学电离源 MS ：四极杆质谱仪、离子阱、飞行时间质谱仪 接口：细口径毛细管柱——通过传输线直接连接 粗口径——分流 数据系统：计算机 数据库 真空系统：分子涡轮泵
精品课件
4、质量分析器
•四极杆质量分析器 •飞行时间质量分析器 •离子阱质量分析器 •磁质量分析器 •傅里叶变换离子回旋共振质量分析器 •多个质量分析器的串联（串联质谱联 用）
精品课件
1. 四极杆质量分析器
对于给定的直流DC和射频电压 RF ，特定质荷比的离子在轴向
（Quadrupole Mass Filter 稳定运动，其他质荷比的离子
工作气压不匹配是实现 GC－MS联用的主要 困难。GC柱的输出为100 kPa，而MS离子源在 小于10－3 Pa的条件下工作。 接口的作用是将 GC流出的载气气压降低到 MS 能够接受的程度，并将样品送入MS离子源 接口的类型 ◦ 喷射式分子分离器，早期，适合于填充柱； ◦ 通过传输线直接连接，适合于毛细管柱。