色谱联用技术-最新版本
色谱联用技术PPT课件
生物医学研究
用于研究生物体内的代 谢过程、疾病诊断和药
物研发。
02
色谱联用技术的原理
色谱分离原理
分离原理
色谱分离技术基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 平衡，利用不同物质在两相之间的吸附、溶解等性质差异 实现分离。
分离过程
在色谱柱中，流动相携带待分离物质通过固定相，由于不 同物质与固定相的相互作用不同，导致在固定相中的滞留 时间不同，从而实现分离。
液相色谱-质谱联用（LC-MS）：适用于复杂有机物和 生物样品的分离和检测。
液相色谱-核磁共振联用（LC-NMR）：适用于复杂有 机物和生物大分子的结构分析。
色谱联用技术的应用领域
环境监测
用于检测空气、水体和 土壤中的有害物质。
食品检测
用于检测食品中的农药 残留、添加剂和有害物
质。
药物分析
用于研究药物代谢、药 物成分分析和药物质量
对样品要求高
色谱联用技术对样品的纯度和浓度要求较高， 否则会影响分离效果和检测结果。
改进方向
降低仪器成本
通过改进技术和工艺，降低色谱联用技术的 仪器成本，使其更具有实际应用价值。
缩短样品处理时间
通过改进分离技术和方法，缩短样品处理时 间，提高分离效率。
简化操作过程
优化色谱联用技术的操作流程，降低操作难 度，提高工作效率。
智能化与自动化
借助人工智能和机器人技术，实现 色谱联用技术的自动化进样、数据 处理和结果解读，提高分析效率。
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常用色谱柱
硅胶、氧化铝、活性炭等。
质谱原理
01
02
03
离子化过程
质谱技术通过高能电子束 或激光束将样品分子离子 化，使样品分子失去电子 成为带正电荷的离子。
色谱-色谱联用技术
全二维气相色谱的核心-调制器
柱1： SE-30，30m530m 柱2： DB-225，5m 250m
色谱柱：
极性柱 厚液膜非极性柱 手性柱
检测器：
快速检测能力（100HZ ） FID、 ECD、 TOF-MS
全二维气相色谱特点
分辨率高、峰容量大。一般的二维气相色谱峰容量是二柱峰容量之和， 而全二维气相色谱的峰容量是二柱峰容量之乘积，分辨率为二柱各自分辨 率平方和的平方根。 灵敏度高。组分在流出第一根色谱柱后，经过调制器聚焦后，提高了在检 测器上的浓度，因而提高检测器的灵敏度，可比通常一维色谱灵敏度提高 20 ~70倍 。 定性分析可靠性增强。 总分析时间短、效率高。由于该系统能提供高的峰容量和好的分辨率，总 分析时间比一维色谱短。
■ 高纯物主峰前杂质的测定-前切法
■ 高纯物主峰前后杂质的测定-中心切割法
全二维气相色谱
自90年代初出现 Phillips和Zoex公司合作于1999年正式实现了仪器的商品化
Z. Liu, J. B. Phillips, J. Chromatogr. Sci., 1991,29:227-231 C. J. Venkatramani, J. Xu, J. B. Phillips, Anal. Chem., 1996,68:1486-1492
全二维色谱（comprehensive two-dimensional chromatography) CC
把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式结合，在这两支色谱柱之间装 有一个接口，经第一支色谱柱分离后的每一组分，都需先进入接口，进行聚焦后再以 脉 冲方式送到第二支色谱柱进行进一步的分离，所有组分从第二支色谱柱进入检测 器，信号经数据处理系统处理，得到以柱1保留时间为第一横坐标，柱2保留时间为第 二横坐标，信号强度为纵坐标的三维色谱图。
最全色谱联用技术汇总
最全色谱联用技术汇总人类进入21世纪,科学技术高度发展,先进的分析仪器不断涌现,每一类分析仪器在一定范围内起独特作用,并且要求在一定的条件下使用。
如色谱作为一种分析方法,其最大特点在于能将一个复杂的混合物分离为各自单一组分,但它的定性、确定结构的能力较差,而质谱(MS)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、等离子体发射光谱(ICP—AES)和核磁共振波谱(NMR) 等技术对一个纯组分的结构确定变得较容易。
因此,只有将色谱、固相(微)萃取、膜分离等分离技术与质谱等鉴定、检测仪器联用才能得到一个完整的分析,取得丰富的信息与准确的结果。
分析仪器联用技术已在全行业样品分析中得到应用,并有广阔的发展前景。
随着新物质不断出现,以及科技的进步,对分析工具的技术要求更高,仪器联用将发挥重要的作用。
1色谱—色谱联用技术样品组分较简单时,通常用一根色谱柱,一种分离模式即可以得到很好的分离,但对于某些较复杂的组分,无论如何优化色谱条件、参数也无法使其中一些组分得到较好的分离,这时可采用色谱—色谱联用技术。
色谱—色谱联用技术也称为多维色谱。
气相色谱—气相色谱(GC—GC)联用该联用技术已有30多年的历史,在工业分析中得到广泛的应用,GC—GC联用仪已商品化。
如采用SE-52毛细管柱分析柠檬油时,采用二级GC联用能将化合物的对映异构体得到很好分离。
液相色谱—液相色谱(LC—LC)联用Hube于20世纪70年代提出LC—LC联用,技术的关键是柱切换,通过改变色谱柱与色谱柱、进样器与色谱柱、色谱柱与检测器之间的连接,以改变流动相的流向,实现样品的分离、净化、富集、制备和检测。
液相色谱有多种分离模式,可以灵活选用分离模式的组合,其选择性调节能力远大于GC—GC联用技术,具有更强的分离能力。
该接口技术比GC—GC联用的要复杂得多,至今市场上尚未见商品化的LC—LC 联用系统,分析工作者多是自行组装LC—LC系统,适用于特定组分的分离和分析。
气相色谱-红外光谱联用技术
冷却，而氩和样品组分被冻结在反射面
上。冷盘由步进电极带动匀速旋转，在 反射面上留下一窄条凝固的氩带，色谱
馏出组分在氩带中形成斑点，见图5-23。
当冷盘旋转180度即可被红外仪测量而 得到色谱图和组分的红外光谱
图5-23 图5-22
两种接口的比较： • 光管接口： 不足： • 优点： 细内径的光管有光晕损 失，使透射率下降； 可实时记录； 价格相对便宜； 为了防止相邻色谱峰在 光管中重合而采用的稀释 易于操作。 技术将导致灵敏度降低； 光管必须保温，而温度 越高，光能量损失越大。
由于试样组成的性质和色谱
条件不同，对不同试样应通过 实验选择不同的尾吹流速，以 达到最佳的分辨率和灵敏度。 除此以外，还应注意传输管路 和光管均应控制适当的温度， 使连接区温度略高于柱温，以 免色谱流出物在连接区滞流
（冷区滞流），使进入光管的
被测组分量减少而影响灵敏度。 图4连接单元示意图
（2）冷冻捕集接口 结构：如图5 关键部分是冷盘。冷盘直
色谱技术的高效分离及定量检测能力与红 外光谱独特的结构鉴定能力相结合是一种 具有很高实用价值的分离鉴定手段，非常 适合于复杂试样的分析。
•
气相色谱与红外光谱联用，可在色谱高效分离基础上提 供较直接完整的分子结构信息，且对异构体有较强的解析 能力。但一般红外光谱技术，由于扫描速度慢，灵敏度较 低，其联机联用长期未能取得引人注目的发展。随着傅里 叶变换红外光谱仪的发展与成熟，GC/FTIR取得了突破性的
实际中应用较少。
重建IR光谱图联机分析方法
1. 窗口分析法 2. 连续观察法
3. 库谱搜索法
4. 混合峰的分析法
四、GC-FTIR应用前景
随着计算机软件技术的发展，计算机差谱技术
色谱联用技术LCMS
由于 HPLC目前的应用极其广泛， 特别是在我们药学专业应用更为普遍， 所以 LC-MS 在使用上比 GC-MS 有更 高的使用价值。
二、LC-MS的工作原理
与GC-MS基本相同，最大的不同是接口不同。 另外， LC-MS 一般用来分析挥发性差，热不稳 定的样品，应用范围增大。 非极性化合物不能分析。（难以离子化）
（1）种类：甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合 物以及易挥发盐的缓冲溶液。 若流动相需用缓冲溶液，该缓冲液最好具有挥发 性，这样可减少缓冲盐在离子源内的沉积。
应当根据样品所需的极性以及样品的pH值，调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力，以 增强离子的解吸作用，离子化效率提高。 （2）流速：和色谱柱的内径有关，内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
五、 HPLC-MS的灵敏度
MSD与DAD的比较
（三甘油）
（椰子油） 椰子油
氨基甲酸盐
六、LC-MS联用仪的真空
七、 碰撞诱导解离（CID）技术
电喷雾是一种“软”电离技术，通常只形成准 分子离子，提供分子量信息。但是在实际工作中， 特别是对未知化合物的分析，不仅需要分子量，而 且更需要尽可能多的化合物碎片信息。 碰撞诱导解离（CID）可解决这一不足。
电喷雾接口（ ESI）液滴变化示意图:
Charged Droplets
--+ + ++ + + + + + + + + + + + - + - + ++ - -- + + -+ --+ + ++
色谱分析技术-0911-4-联用技术
1、进样 化合物通过汽化引入离子化室；
2、离子化 在离子化室，组分分子被一束加速电子碰 撞（能量约70eV），撞击使分子电离形 成正离子；
M —— M+ + e 或与电子结合，形成负离子
M + e —— M—
3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子：
4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的 速度v，与质量、电荷及加速电压有关：
Me3SiCl
H
H
O
H
O
O
H
Me3SiO
CH2OSiMe3 O OSiMe3
Me3SiO
OSiMe3
(2) 离子源或电离室
将引入的样品转化成为碎片离子的装置。使试样中是原子、 分子电离成离子。根据样品离子化方式和电离源能量高低，通 常可将电离源分为： 气相源：先蒸发再电离，适于沸点低于500oC、对热稳定的样 品。包括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源； 解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，适 用于分子量高达105的非挥发性或热不稳定性样品。包括场解吸 源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源 等。 硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到 分子官能团的信息；
➢ 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。同样，有液相色谱-四 器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时 间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
➢ 其他有机质谱仪，主要有： 基质辅助激光解吸飞行时 间质谱仪（MALDI-TOFMS） 富立叶变换质谱仪 （FT-MS）
无机质谱仪
发展简史
1812年：Thomson制成了世界上第一台质谱仪，并用它发现了 Ne的两种同位素22Ne和24Ne。早期的工作主要是测定原子量， 同时用它发现了许多稳定同位素； 20世纪30年代：由于离子光学理论的建立，促进了质谱仪的发 展，出现了各种双聚焦质谱仪； 20世纪40年代初：开始将MS用于有机物的分析,如石油工业中 烃的分析； 20世纪50年代初：质谱仪器开始商品化，并广泛用于各类有机 物的结构分析。同时质谱方法与NMR(核磁共振)、IR(红外)等 方法结合成为分子结构分析的最有效的手段； 20世纪80年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进一步促进了 MS的发展； 20世纪90年代：一些新的离子化方法及联用技术如GC-MS， HPLC-MS，MS-MS，ICP-MS等得到快速发展。
分析化学色谱联用分析法PPT
（2）离子检测模式：碱性物质选择正离子检测模式，
可用醋酸或甲酸使试样酸化至pKa－2。酸性物质及
含有较多强电负性基团的物质，选择负离子检测模 式。
（3）温度：接口的干燥气体温度应高于待分析物沸 点20℃左右，同时要考虑物质的热稳定性和流动相 中有机溶剂的比例。
第二十一章 色谱联用分析法
三、毛细管电泳－质谱联用
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
2．高效液相色谱-质谱联用的应用和 分析条件
液相色谱－质谱联用技术在药学、临床医 学、生物学、食品化工等许多领域的应用越来 越广泛。
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
HPLC-MS分析实验条件的选择：
（1）流动相和流量：常用流动相为水、甲醇、乙腈 及它们的混合物，可用醋酸、甲酸或它们的铵盐溶 液调节pH ，应避免磷酸盐或离子对试剂等。流量对 LC-MS分析有较大影响。
仪器分析
（2）质量分析器
➢四极质量分析器
扫描速度快，并可从正离子到负离子检测自 动切换，而且灵巧轻便，价格便宜，是GC-MS 中最流行的质量分析器。
➢离子阱质量分析器
➢飞行时间质量分析器
第二十一章 色谱联用分析法
3．色谱单元
仪器分析
用于GC-MS色谱系统应该符合质谱仪的一些 特殊要求。
主要是：
①固定相应选择耐高温，不易流失的固定液， 最好用键合相。
1．接口(interface) 实现联用的关键
接口装置的作用 将色谱与质谱联接起来，以除去载气、
降低气相色谱仪柱后流出物的气压，同时 对试样起富集的作用，并把组分送到质谱 仪的离子源。
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
GC-MS对接口的一般要求是： ①能使色谱分离后的各组分尽可能多地进入 质谱仪，并使载气尽可能少地进入质谱系统。 ②维持离子源的高真空。 ③组分在通过接口时应不发生化学变化。 ④接口对试样的有效传递应具有良好的重现 性。 ⑤接口的控制操作应简单、方便、可靠。 ⑥接口应尽可能的短,以使试样尽可能快速通 过接口。
色谱-质谱联用技术
现代分析仪器
主要内容
1 概述 2 气相色谱－质谱联用技术 3 液相色谱－质谱联用技术
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安徽建筑工业学院
现代分析仪器
1 概述
1.1 气相色谱
在柱温条件下有一定蒸气压且稳定性好的样品都能 测定，只要在–196－450℃温度范围内有27－1330Pa 蒸气压且不分解的物质原则上都能测定，不论它是气 体、液体和固体。
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材 料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运 动医学等各个领域。
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1.3.1 质谱仪的基本结构
现代分析仪器
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1.4 色谱—质谱联用
现代分析仪器
质谱仪是一种很好的定性鉴定用仪器，对 混合物的分离无能为力。色谱仪是一种很好的 分离用仪器，但定性能力很差，二者结合起来， 则能发挥各自专长，使分离和鉴定同时进行。
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现代分析仪器
1.4 色谱—质谱联用
在色谱联用中对接口的一般要求:
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-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）；
对于挥发性低和受热易分解的物质，若能通过化学 衍生方法使其转化为挥发性大、热稳定性好的衍生物， 同样可用气相色谱分离和分析。
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4.1 色质联用
4 色谱联用技术
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
联用技术现状： 联用技术现状：
表5-1 联用技术现状
GC LC IR MS UV-Vis AAS AFS ICP FS NMR ○ √ √ ○ ○ √ ○ ○ □ □ □ □ √ □ □ ○ ○ ○ √ √ √ □ □ □ □ ○ □ □ √ □ ○ √ √ ○ □ □ ○ ○ □ ○ □ ○ □ □ ○ ○ □ ○ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ √ □ √ □ □ □
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱-
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
接口技术 根据色谱柱、 根据色谱柱、质谱仪离子源类型和 它们的操作条件、真空系统的效率等， 它们的操作条件、真空系统的效率等， 可采用直接连接和通过分子分离器富集 两种方式。 两种方式。Biblioteka 图5-3 GC/MS 联接方式
A-直接联接； B-分子离子器联接 直接联接； 分子离子器联接 直接联接
图5-4
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱分流型接口： 色 分流型接口： 原理：在色谱柱的出口将载气分为两部分， 谱 原理：在色谱柱的出口将载气分为两部分， 质 然后将质谱仪可以承受的较少部分直接导入 离子源。 谱 离子源。 联 接口装置： 接口装置： V × 用 C 技 毛细管和放 GC MS p1 p2 空阀。 术 空阀。 特点： 特点： 结构简单。 结构简单。
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱-
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
扫描速度 一般质谱仪对扫描速度的要求不高。 一般质谱仪对扫描速度的要求不高。但 如果与气相色谱联用，由于气相色谱峰很窄， 如果与气相色谱联用，由于气相色谱峰很窄， 有的仅几秒钟时间， 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， 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， 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。 完成多次全质量范围的质量扫描。 另一方面，要求质谱仪能很快地在不同 另一方面， 的质量数之间来回切换，以满足选择离子检 的质量数之间来回切换， 测的要求。 测的要求。
液相色谱质谱联用技术
液相色谱质谱联用技术液相色谱质谱联用技术是一种技术，用于分析复杂的有机混合物，是一种逐一分析各组分的精细技术。
它结合了液相色谱（LC）和质谱（MS）两种分析技术的优点，以不同的方式实现组分分析，从而实现快速、准确的分析结果。
液相色谱-质谱联用的基本原理是，通过安装LC和MS两种仪器，将LC和MS接在一起并进行实验，即可实现快速准确地对受检物质中每个组分进行分析。
在液相色谱实验中，样品被色谱溶剂介质溶解，然后经过柱头洗脱，各组分根据其溶解性差别，被分离分馏，形成一系列的混合某种特征的离子。
这些离子被装入到质谱仪，质谱仪工作时可以将各组分根据其分子质量分离出来，从而得到分析结果。
液相色谱质谱联用技术的主要优点是：1）该技术可以快速准确地进行复杂物质的分析，实现节省分析时间；2）相比单独使用LC或MS技术，该技术能够更好地满足分析复杂混合物的需要，具有分离性优异的特点；3）可以根据实验需要，灵活改变实验参数，以获得更准确和更强的分析结果；4）节省空间，降低实验成本，可以使一台设备同时完成LC和MS两种实验。
液相色谱质谱联用技术广泛应用于药物研究，食品安全检测，环境毒理学研究，农业生物学实验，化学和农业分析，生命科学和分子生物学等多个领域。
它在分析有机混合物，环境毒理学分析以及食品安全检测方面都发挥了良好的作用。
但是，液相色谱质谱联用技术也存在着一定的不足，如果仅靠一种分析技术，则很难获得完整的分析信息，另外，该技术的设备很复杂，费用较高，对操作人员的技术需求较高，不适合老练科研人员。
总之，液相色谱质谱联用技术是一种实用先进的分析技术，可以快速准确地分析复杂有机混合物，在药物分析、环境毒理学研究和食品安全检测等方面均有广泛应用。
但是，也存在一定不足，希望能有更多更好的技术来改善它。
(完整word版)气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术及其应用(精)
气相色谱-质谱(GC-MS ）联用技术及其应用摘要：气相色谱法—质谱(GC—MS ）联用技术是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。
其在环境中的应用主要包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。
本文主要列举了GC-MS 在职业卫生检测、医药、农药残留检测、食品、刑事鉴识和社会安全方面的应用.关键词：GC-MS ，应用，药物检测，环境1 气相色谱—质谱(GC-MS )联用气相色谱法–质谱法联用(Gas chromatography–mass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC—MS ）是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。
GC—MS 的使用包括药物检测(主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。
GC-MS 也用于为保障机场安全测定行李和人体中的物质.另外，GC-MS 还可以用于识别物质中以前认为在未被识别前就已经蜕变了的痕量元素。
气相色谱—质谱（GC —MS ）联用技术是由两个主要部分组成：即气相色谱(GC ）部分和质谱（MS ）部分。
气相色谱使用毛细管柱,其关键参数是柱的尺寸(长度、直径、液膜厚度)以及固定相性质（例如，5％苯基聚硅氧烷）。
GC 是用气体作为流动相的色谱法,当试样流经柱子时，根据混合物组分分子的化学性质的差异而得到分离。
分子被柱子所保留，然后，在不同时间（叫做保留时间）流出柱子.GC 可以将混合物分离为纯物质，但是GC 只依靠保留时间定性，很大程度上具有不可靠性。
MS 是通过将每个分子断裂成离子化碎片并通过其质荷比来进行测定，可以确定待测物的分子量、分子式，但MS 只能对纯物质进行定性，对混合组分定性无能为力.把气相色谱和质谱这两部分放在一起使用要比单独使用那一部分对物质的识别都会精细很多倍.单用气相色谱或质谱是不可能精确地识别一种特定的分子的.通常，经质谱仪处理的需要是非常纯的样品,而使用传统的检测器的气相色谱(如火焰离子化检测器）当有多种分子通过色谱柱的时间一样时（即具有相同的保留时间)不能予以区分，这样会导致两种或多种分子在同一时间流出柱子。
(完整word版)气相色谱-质谱联用技术..
气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术，简称质谱联用，即将气相色谱仪与质谱仪通过接口组件进行连接，以气相色谱作为试样分离、制备的手段，将质谱作为气相色谱的在线检测手段进行定性、定量分析，辅以相应的数据收集与控制系统构建而成的一种色谱-质谱联用技术，在化工、石油、环境、农业、法医、生物医药等方面，已经成为一种获得广泛应用的成熟的常规分析技术。
1、产生背景色谱法是一种很好的分离手段，可以将复杂混合物中的各种组分分离开，但它的定性、鉴定结构的能力较差，并且气相色谱需要多种检测器来解决不同化合物响应值的差别问题；质谱对未知化合物的结构有很强的鉴别能力，定性专属性高，可提供准确的结构信息，灵敏度高，检测快速，但质谱法的不同离子化方式和质量分析技术有其局限性，且对未知化合物进行鉴定，需要高纯度的样本，否则杂质形成的本底对样品的质谱图产生干扰，不利于质谱图的解析。
气相色谱法对组分复杂的样品能进行有效的分离，可提供纯度高的样品，正好满足了质谱鉴定的要求。
气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass sepetrometry , GC-MS）技术综合了气相色谱和质谱的优点，具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度、强鉴别能力。
GC-MS可同时完成待测组分的分离、鉴定和定量，被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定。
2、技术原理与特点气相色谱技术是利用一定温度下不同化合物在流动相（载气）和固定相中分配系数的差异，使不同化合物按时间先后在色谱柱中流出，从而达到分离分析的目的。
保留时间是气象色谱进行定性的依据，而色谱峰高或峰面积是定量的手段，所以气相色谱对复杂的混合物可以进行有效地定性定量分析。
其特点在于高效的分离能力和良好的灵敏度。
由于一根色谱柱不能完全分离所有化合物，以保留时间作为定性指标的方法往往存在明显的局限性，特别是对于同分异构化合物或者同位素化合物的分离效果较差。
质谱技术是将汽化的样品分子在高真空的离子源内转化为带电离子，经电离、引出和聚焦后进入质量分析器，在磁场或电场作用下，按时间先后或空间位置进行质荷比（质量和电荷的比，m/z）分离，最后被离子检测器检测。
色谱分析 第9章 色谱联用技术
3
色谱质谱联用方法简介
强强联合 通过将色谱-质谱联合，从而将色
谱的高分离效能与质谱的高鉴别效能结合。
色谱和质谱工作条件的主要矛盾
质谱在高度真空的状态下工作 色谱中存在大量流动相(载气或液体)，直接进入质 谱会破坏真空从而使质谱无法工作。
接口 不影响色谱仪柱效的前提下维持质谱的高
真空
4
色谱质谱联用仪的基本组成
进 样 色谱仪 接 口 质谱仪
计算机系统
分析结果
5
GC-MS联用
6
GC-MS接口技术—直接导入型接口
适用于毛细管柱 样品分子电离进 入质谱仪，而载
气不电离，被真
空泵吸走。
用氦气或氢气作
为载气
7
LC-MS联用
LC-MS联用的优势
分析热不稳定化合物(GC-MS无法分析) 分析大分子量的化合物如蛋白质等生化样品
APCI蒸发器
电晕放电针 CID区 离子透镜 质量分析器
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LC-MS接口技术—大气压光离子化APPI
13
LC和MS工作条件之间的矛盾
1 mL溶剂气化生成 500 ~1300 mL的蒸气，而 质谱仪只能接受10 mL/min气体流量； 有时流动相中含难以挥发的缓冲盐； 质谱离子源温度、电离方式不适宜液相色谱 所分析的样品。
8
LC-MS接口技术—电喷雾ESI
+
+ + + + + +
Charged Droplets
传输毛细管
CID区 喷雾毛细管 离子透镜 真空接口和离子传输区
质量分析器
大气Байду номын сангаас腔离子源
色谱质谱联用
10
二 质谱技术
l 质谱分析法是经过对被测样品离子质荷比（m/z）旳测定来进 行分析旳一种措施。
42
质谱图
横坐标为离子旳质荷比，纵坐标为离子相对强度或相对丰度。
基峰: 谱图中最强旳离子
6
按分离机理分类
分配色谱：利用在流动相和固定相中分配系数旳不同分离； 吸附色谱：利用物理吸附性能旳差别分离； 离子互换色谱：利用离子互换能力旳差别分离； 空间排阻色谱：利用排阻作用力旳不同分离…
注意
在常用旳色谱中，常是几种分离机制共同作用旳 成果。
7
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色谱法旳流出曲线及有关术语
9
色谱峰所能提供旳主要信息
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电子轰击电离 EI
l EI源应用最为广泛，它主要用于挥发性样品旳电离。 l 原理：由GC或直接进样杆进入旳样品，以气体形式进 入离子源，由灯丝发出旳电子与样品分子发生碰撞使样 品分子电离。 l 全部旳原则质谱图都是在70 eV下做出旳。有机物分子 可能被打掉一种电子形成份子离子，也可能会发生化学 键旳断裂形成碎片离子。 l 由分子离子能够拟定化合物分子量，由碎片离子能够 得到化合物旳构造信息。
Nebulizer HPLC inlet
APCI
Corona
++ + + +
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APCI主要用来分析中档极性旳化合物。有些分析物因为构造和极 性方面旳原因，用ESI不能产生足够强旳离子，能够采用APCI方式增
长离子产率，能够觉得APCI是ESI旳补充。 APCI主要产生旳是单电荷离子，极少有碎片离子，主要是准分子离
色谱质谱联用技术
色谱质谱联用技术色谱质谱联用技术是分析化学领域中较为成熟的联用技术之一。
该技术结合了色谱和质谱两种分析方法，弥补了它们本身的缺陷，同时提高了样品的检测灵敏度和分析能力。
本文将简要介绍色谱质谱联用技术的工作原理、分类和应用等方面。
一、工作原理色谱质谱联用技术的工作原理是将色谱分离的化合物经过前处理后送入质谱分析器进行检测。
具体操作步骤如下：1. 样品制备：将待检测的样品进行前处理，如固相萃取、溶剂萃取、化学反应等，以提高样品的纯度和富集度，使得检测结果更为准确。
2. 色谱分离：将前处理完成的样品注入色谱柱中进行分离。
色谱分离的选择因样品性质和所需分离精度不同而不同，例如气相色谱（GC）适用于描记化合物，液相色谱（LC）适用于生物大分子等。
3. 质谱分析：利用高速质谱扫描特性和在线分子离子诱导撞击电离（MIKES）等多种离子化技术进行离子产生，然后在离子束中进行质量分析，确定化合物的质量和结构。
4. 数据处理：将得到的质谱图和色谱图进行整合，即可得到样品中各化合物的相对含量、质量等信息。
二、分类颇受欢迎的色谱质谱联用技术有两种不同的模式：在线联用和离线联用。
在线联用是指色谱仪与质谱仪相连而形成一个单一的系统。
在在线联用中，在样品分离时即使离子化并进行质谱分析，因而可以直接获取特定化合物的相对含量和结构信息。
离线联用则是指从色谱柱中收集或者剪切分离出来的样品，对其进行离子化，然后通过质谱进行分析。
离线联用可以采用各种类型的色谱装置，不限制离子化的时间，因此更为灵活多变，适用于对化合物分离的要求较高的样品。
三、应用色谱质谱联用技术在食品、环境、药品、化妆品等领域得到了广泛应用，特别是在生物医学领域发挥重要作用。
例如在新药研发中，色谱质谱联用技术可以用来分析药物代谢产物，以评估其毒性。
在食品检测中，这种技术可以用于检测食品中的致癌物、残留农药等有害物质。
在环境监测中，可以用于检测大气中的有害气体、水中的微量污染物等。
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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）
对于给定的直流DC和射频电压
1. 四极杆质量分析器
RF ，特定质荷比的离子在轴向 稳定运动，其他质荷比的离子
（Quadrupole Mass Filter）则与电极碰撞湮灭。将DC和RF
第七章 色谱联用技术
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。
2.实现在线联用的关键
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。
(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 越高
由GC－MS确定的某天然蜡衍生物的成分
序号 化合物名称
1
十六碳酸
2 9,12-十八碳二烯酸
3
十八碳酸
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；
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
喷射式分子分离器的结构
作用：①降低气压；②浓缩样品。
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）
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
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
2、气质联用接口（协调输出/输入的矛盾）
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。
4
二十四碳烷
5
二十醇乙酸酯
6
二十五碳烷
7
二十六碳烷
8 二十二醇乙酸酯
9
二十七碳烷
10
二十八碳烷
11 二十四醇乙酸酯
序号 化合物名
12 二十九碳烷
13 三十碳烷
14 二十六醇乙酸酯
15 三十一碳烷
16 结构未定*
17 三十二碳烷
18 二十八醇乙酸酯
19
结构未定*
20 三十四碳烷 21 三十醇乙酸酯 22～25 结构未定*
(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。
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）
100
90
80
70
60
50
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。
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
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, LCICP-AES…
7.2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
(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。
某种天然蜡质衍生物的GC－MS总离子流图
◦ 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。
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
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
气相色谱-四极杆质谱仪
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。
40
30
20
10
0
1.0
2.0
3.0
4.0
质量色谱图
100
90
80
70
60
50
40
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20
10
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
总离子流图
（用于寻找微量成分）
5.GC-MS的应用
凡是能用气相色谱分析的试样，均适合于 GCMS分析，如 ◦ 环境污染物的分析 ◦ 香精、香料的成分分析和质量评价 ◦ 中草药的挥发性成分鉴定 ◦ 药物及其他化工产品的分析 ◦ 毒物、毒品及违禁药物的鉴定和检测等等。