GC-MS 气相色谱质谱联用仪

GC-MS 气相色谱/质谱联用仪
Gas Chromatography-Mass Spectrometer
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1.什么是GC-MS？
它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。
2.GC-MS的优点是什么？
气质联用的有效结合既充分利用色谱的分 离能力，又发挥了质谱的定性专长，优势互补， 结合谱库检索，可以得到较满意的分离机鉴定 结果。
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如果我们在柱子的内表面加上一种涂层，假设这 种涂层能够溶解蓝色圆点组分而不能溶解黄色圆 点组分的固定液。
涂层色谱柱
几秒后再观察色谱柱：
几秒钟后
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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。
那么色谱柱如何对化合物进行分离的？
如一段含有两个样品组分的（彩色的圆点）的色 谱柱的横截面。其中的色谱柱是空柱，它是既没 有填料，也没有涂层。
未经涂层的色谱柱
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几秒钟后，色谱柱中的情况发生了改变
几秒钟后
由于载气流的带动，样品向柱的右端移动。并且 由于样品区域和周围载气中样品浓度的不同而使 得样品区域带展宽。 样品组分仍是混合在一起的。
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MS 基础知识
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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。
如下图所示：
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色谱系统
气源：载气必须是纯净的。污染物可能与样品或色谱 柱反应，产生假峰，进入检测器使基线噪音增大等。 载气的气体其种类较多，如：氮、氦、氢、氩等。目 前国内实际应用最多的是氮气和氢气。
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进样口：将挥发后的样品引入载气流。最常用的 进样装置是注射进样口和进样阀。
图3 注射进样口
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填充柱
选择毛细管柱还是填充柱？ *气体分析通常用填充柱完成。填充柱有足够 的柱容量来适应较大体积的气体进样量。气体 样品分析常用的填料包括：
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•分子筛—氧气，氮气，氢气，二氧化碳，一氧化 碳，甲烷等。 •氧化铝—丙烷或更大分子量的化合物 •多孔性聚合物微球—乙烷，丁烷，二氧化碳等。 *毛细管柱有比填充柱更高的分离度。即使选择低 一些，通常也能实现足够的分离。 *一根毛细管柱能够完成多种分析，而填充柱则可 能需要多跟才能完成 *对毛细管柱和填充柱都适用的固定液有：甲基硅 烷，苯基甲基硅烷，聚乙二醇
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bபைடு நூலகம்
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质量分析器 • 磁质量分析器 • 四级杆质量分析器 • 飞行时间质量分析器
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磁质量分析器
磁质量分析器是根据离子束在一定场强的磁场 中运动时，其运动的曲率半径Rm与离子的质荷 比m/z和加速电压V有关，当加速电压固定时， 不同质荷比的离子的曲率半径不同，于是不同质 荷比的离子在空间有不同的位置，得到了空间位 置上的分离。
•简单的说，质谱就是称量离子的工具。
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2.MS流程图
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离子源 在GC-MS中一般采用的是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。
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分子受到电子（70eV）轰击，在较低能量的化学 键处发生断裂
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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。
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
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毛细管柱
填充柱
在填充层内，固定液被涂在粒度均匀的载 体颗粒上以增大表面积，减少涂层厚度。涂 好的填料被填充在金属，玻璃，或塑料管内。 材料：不锈钢、玻璃 载体：玻璃、石英石、硅藻土等
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3.GS-MS的基本流路图
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GC基础知识
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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。
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典型色谱图
峰出现的时间称为保留时间，可以用来对每个 组分进行定性，而峰的大小（峰高或峰面积）则是 组分含量大小的度量。
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2.系统
一个气相色谱系统包括： •可控而纯净的载气源，它能将样品带入GC系统 •进样口，它同时还作为液体样品的气化室 •色谱柱，实现随时间的分离 •检测器，当组分通过时，检测器电信号的输出值 改变，从而对某种组分做出响应 •某种数据处理装置
注射进样口用于气体和液体进样。 常用来加热是液体样品蒸发。用 气体或液体注射器穿透隔垫将样 品注入载气流。
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图4 进样阀
样品从机械控制的定量 管被扫入载气流。因为 进样量通常差别很大， 所以对气体和液体样品 采用不同的进样阀。
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色谱柱
分离就在色谱柱中进行。在测定样品时可以 选择不同的色谱柱，所以用一台仪器就能够进行 许多不同的分析。
因为大多数分离 都强烈依赖温度， 故色谱柱要安装 在能够精密控温 的柱箱内。
图5 色谱柱和柱箱
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检测器
从色谱柱里出来的含有分离组分的载气流通 过检测器而产生电信号。检测器的输出信号经过 转化后成为色谱图。
检测器
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3.组分分离
分离混合物起主要作用的是色谱柱，而色谱柱的 选择取决于混合物的性质和所需获得的信息（分 析目的）。
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磁质量分析器
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飞行时间质量分析器
飞行时间质量分析器是一个长度一定的无场空间， 离子经加速电压加速而进入分析器时，由于不同 质量的离子飞行速度不同，他们飞过一定距离所 需的时间也不同，质量小的离子飞行速度快先到 达检测器，质量大的飞行速度慢后到达检测器， 因而可获得质量分离。