1、儀器分析實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)十三 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)習(xí)GC-MS的工作原理 2. 掌握GC-MS對(duì)未知樣品的定性及定量 分析方法,3,質(zhì)譜儀模塊組成,進(jìn)樣口,離子源,質(zhì)量 分析器,檢測(cè)器,數(shù)據(jù)采集 及分析,高真空系統(tǒng),PC,LC、GC,EI CI ESI APCI FAB MALDI,四極桿 離子阱 飛行時(shí)間,電子倍增器 光電倍增管,質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離子源（10-3 10 -5 Pa ） 質(zhì)量分析器（10 -6 Pa ） (1) 大量氧會(huì)燒壞離子源的燈絲； (2) 用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電； (3) 引起額外的離子分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。,二、實(shí)驗(yàn)

2、原理,質(zhì)譜檢測(cè)器,柱箱：毛細(xì)管色譜柱、風(fēng)扇（降溫）、保溫層,手動(dòng)操作面板,進(jìn)樣口,氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）儀,氣相色譜的進(jìn)樣方式,WBI進(jìn)樣口 毛細(xì)柱分流/無分流進(jìn)樣口 冷柱頭進(jìn)樣 PTV進(jìn)樣口,熱進(jìn)樣和冷進(jìn)樣,熱進(jìn)樣 分流/無分流進(jìn)樣 直接進(jìn)樣（WBI） 寬口毛細(xì)柱和填充柱 冷進(jìn)樣 PTV進(jìn)樣 冷柱頭進(jìn)樣,歧視效應(yīng)和熱分解,熱進(jìn)樣 (SPL, WBI) 存在歧視現(xiàn)象和樣品熱分解 冷進(jìn)樣 (OCI, PTV) 進(jìn)樣是在較低溫度下進(jìn)行 定量精度高歧視效應(yīng)和熱解效應(yīng)的影響小,歧視效應(yīng)的產(chǎn)生,歧視:蒸溜現(xiàn)象 形成氣溶膠 分溜現(xiàn)象,減小熱進(jìn)樣歧視現(xiàn)象的方法,快速進(jìn)樣法 溶劑沖洗法 熱針法,溶劑沖洗

3、法,蒸溜和分溜減少,冷進(jìn)樣,概念 樣品是在冷狀態(tài)-低于樣品沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)樣 (依據(jù)溶劑) 氣化室快速升溫使樣品氣化 PTV進(jìn)樣方式 分流進(jìn)樣(高濃度樣) 無分流進(jìn)樣 (低濃度樣) 大體積進(jìn)樣LVI (痕量分析),OCI柱頭進(jìn)樣 只適用于0.53內(nèi)徑的柱子 無分流流路，不能分析高濃度樣品（污染柱子），進(jìn)樣量 一般小于2ul,進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu),毛細(xì)柱進(jìn)樣口,WBI進(jìn)樣口,分流/不分流進(jìn)樣口示意圖,分流比： SPL.RF1:F2,WBI進(jìn)樣口示意圖,用于： 寬孔徑毛細(xì)管柱 填充柱,載氣 毛細(xì)柱,隔墊吹掃出口 分流出口,1.Column Sleeve/Guide (OCI-mode) 2. 玻璃襯管 （G

4、lass Insert) (PTV-mode),OCI/PTV進(jìn)樣口示意圖,質(zhì)譜結(jié)構(gòu)原理,直接進(jìn)樣方式 DI,為什麼MS需要高真空,提供足夠的平均自由程 提供無碰撞的離子軌道 減少離子-分子反應(yīng) 減少背景干擾 延長(zhǎng)燈絲壽命 消除放電 增加靈敏度,真空系統(tǒng)確保離子由離子源轉(zhuǎn)移至檢測(cè)器,ion,air, water etc.,高真空,低真空,壓力 10-3-10-4 Pa(平均自由路徑 5m-50m),排氣系統(tǒng),主泵,副泵,Interface:GC 和 MS的連接部件,使用石墨墊圈 密封（85%Vespel+15%石墨）,加熱塊,接口,電子電離源（EI）,應(yīng)用最為廣泛,揮發(fā)性樣品的電離,e-,e-

5、,e-,e-,e-,樣品分子,燈絲,+,+,+,+,碎片離子,QP,熱電子（70eV）轟擊分子，使其電離 豐富的碎片離子=豐富的結(jié)構(gòu)信息 “指紋”,EI spectrum 硬酯酸甲酯 M.W. 298,電子轟擊電離（EI）,熱電子（70eV）轟擊分子，使其電離 豐富的碎片離子=豐富的結(jié)構(gòu)信息 “指紋”,EI spectrum 硬酯酸甲酯 M.W. 298,首先電離反應(yīng)氣分子樣品分子主要 由質(zhì)子轉(zhuǎn)移電離 容易產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子用于確定分子量,+,PCI spectrum 硬酯酸甲酯 M.W. 298,負(fù)化學(xué)電離(NCI),燈絲,e-,e-,e-,e-,捕獲電子形成負(fù)離子,MX+e(015eV)-MX

6、,X: 電負(fù)性強(qiáng)元素,CH4,MX,CH4,+,CH3,+,H,CH4,CH4,CH4,e,MX,_,NCI 質(zhì)譜圖,六氯苯 M.W. 284,EI,Marthone (MW 330),EIPCINCI 的比較,2020/10/2,31,四極桿質(zhì)量分析器,由一組平行放置的四根金屬棒構(gòu)成,用陶瓷絕緣,交錯(cuò)地聯(lián)結(jié)成兩對(duì)； 加以方向相反的直流(DC)和射頻(RF)電壓； 加速粒子進(jìn)入分析器,并按m/z和RF/DC值開始以一種復(fù)雜的形式振蕩,穩(wěn)定振蕩的離子通過打拿極射到倍增器上被放大記錄,不穩(wěn)定振蕩的離子打到四極桿上被中和,從而達(dá)到質(zhì)量分離目的.,離子檢測(cè)器,電子倍增管： 從質(zhì)量分析器出來的離子轟擊電

7、子倍增管的陰極表面，使其發(fā)射出二次電子，再由二次電子依次轟擊一系列電極，使二次電子獲得不斷倍增，最后由陽(yáng)極接受電流，使離子束信號(hào)得到放大。,負(fù)離子檢測(cè)器,正離子檢測(cè)器,主要性能指標(biāo),1.分辨率（resolution） 為二個(gè)相鄰質(zhì)譜峰之一的質(zhì)量數(shù)與二者質(zhì)量差的比位，為該儀器的分辨率，以R 表示 RM1/M1M2M/M（M1M2, M 1）國(guó)際上規(guī)定儀器分辨率是指二峰間峰谷的高度為峰高的10%時(shí)的測(cè)得值，也就是二峰各以5%的高度疊合。 R10%M/ Ma/b,2. 靈敏度,通常儀器靈敏度有絕對(duì)靈敏度和相對(duì)靈敏度之稱。絕對(duì)靈敏度定義為： S=I/Q 試中 S - 靈敏度 I - 信號(hào)響應(yīng)值 Q -

8、 單位進(jìn)樣量,相對(duì)靈敏度定義為一定進(jìn)樣量獲得的待測(cè)信號(hào)強(qiáng)度（S）和噪聲信號(hào)強(qiáng)度(N)之比S/N,對(duì)于多數(shù)質(zhì)譜儀而言靈敏度（S）和分辨率（R）互為倒數(shù)關(guān)系： R=S/K,3. 質(zhì)量范圍,質(zhì)量范圍通常定義為質(zhì)譜儀器能檢測(cè)的最低和最高質(zhì)量，其取決于質(zhì)量分析器的類型因?yàn)橘|(zhì)譜檢測(cè)的是質(zhì)荷比（m/z）所以實(shí)際檢測(cè)的質(zhì)量取決于離子所帶電荷數(shù)z,當(dāng)z值越大，m/z就越小。 質(zhì)量準(zhǔn)確度是指離子質(zhì)量測(cè)定的準(zhǔn)確性，有兩種表達(dá)方式： （1） M=M計(jì)算-M測(cè)量,（2）準(zhǔn)確度=100%x M計(jì)算/ M測(cè)量,4. 質(zhì)量軸的穩(wěn)定性,質(zhì)量軸指質(zhì)譜測(cè)定離子質(zhì)量的坐標(biāo)，亦稱質(zhì)量標(biāo)尺。質(zhì)量軸的穩(wěn)定性指在一定條件下，一定時(shí)間內(nèi)質(zhì)量標(biāo)

9、尺發(fā)生漂移的幅度，一般多以8h或12h內(nèi)某一質(zhì)量測(cè)定的變化來表示質(zhì)量軸的穩(wěn)定性關(guān)系到質(zhì)量測(cè)量的準(zhǔn)確度，它和一起的性能以及儀器操作條件有關(guān)，會(huì)隨著儀器狀態(tài)和操作條件變化而發(fā)生變化，不同質(zhì)量范圍的儀器采用不同的標(biāo)樣對(duì)質(zhì)量標(biāo)尺進(jìn)行校正,GC-MS常用術(shù)語(yǔ),基峰：179 分子離子：304 質(zhì)荷比（m/z),質(zhì)譜圖（棒圖）,GC-MS常用術(shù)語(yǔ),總離子流圖（TIC),TIC和MC（質(zhì)量色譜圖）,總離子流圖（TIC),應(yīng) 用,環(huán)境監(jiān)測(cè) 日用品 藥物分析 食品安全,實(shí) 驗(yàn) 部 分,(1). 樣品前處理 溶液配制：配置0.5 mol/L KOH甲醇溶液，體積比為2 : 1的正己烷乙醚溶液。 取植物油樣品12滴（

10、約30mg）至25mL具塞試管或比色管中，加入正己烷乙醚（2 : 1）5mL，0.5mol/L KOH甲醇溶液3mL，搖勻，室溫反應(yīng)10min，加水10mL，反復(fù)搖震后，取出移至離心管中，4000rpm離心2min，吸取上層脂肪酸甲酯，做GC-MS分析。若不離心處理，也可以將搖震后的溶液靜止30 min，再吸取上層脂肪酸甲酯，做GC-MS分析。,(2) 操作步驟 GC-MS儀器參數(shù)設(shè)定： 氣相色譜條件：J&W DB-17 彈性石英毛細(xì)管色譜柱(30m0.25mm0.25m)；載氣為純度99.999%的氦氣；柱初溫150，保溫3min，以20/min升溫速率升至200，再以/min升溫速率升至230，保溫3min；進(jìn)樣口溫度250；柱流量1mL/min，分流比1:50；進(jìn)樣量1L。,質(zhì)譜條件： EI離子源，電子能量70eV，掃描測(cè)定模式，質(zhì)量掃描范圍29 m/z 400 m/z，離子源溫度200，GC-MS接口溫度220，溶劑峰切除時(shí)間2.0min，質(zhì)譜檢測(cè)起測(cè)時(shí)間2.5min。 儀器調(diào)試完畢后，吸取處理好的樣品進(jìn)樣，對(duì)食用油脂肪酸的成分進(jìn)行測(cè)定。,(3) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析 測(cè)定結(jié)束后，