GC MS原理及應用課件

GC-MS原理及應用GC-MS原理及應用1聯(lián)用技術可以將聯(lián)用技術理解為將兩種或兩種以上的分析技術連接起來以便得到一種更快、更有效的分析工具。兩種光譜技術的聯(lián)用（例如MS和MS）兩種色譜技術的聯(lián)用（例如LC和GC）分離技術和光譜技術的聯(lián)用（例如GC-MS,LC-MS）更好地體現(xiàn)了聯(lián)用技術的優(yōu)點聯(lián)用技術可以將聯(lián)用技術理解為將兩種或兩種以上的分析技術連接起2色譜技術具有很好的分離和定量能力，但分離后化合物的鑒定則單靠色譜數(shù)據(jù)本身常常是不可能的。而另一方面光譜技術卻具有優(yōu)異的鑒別能力。利用光譜數(shù)據(jù)進行鑒定往往是明確的，它可通過將光譜數(shù)據(jù)與譜圖庫對比或通過解析來實現(xiàn)。色譜技術具有很好的分離和定量能力，但分離后化合物的鑒定則單靠3GCMS原理及應用課件4GCMS原理及應用課件5GCMS原理及應用課件6“色譜法”名稱的由來石油醚(流動相)碳酸鈣(固定相)}色譜帶分離不同色素,在管內顯示出不同的色帶,色譜一詞也由此得名

“色譜法”石油醚(流動相)碳酸鈣}色分離不同色素,在管內7GCMS原理及應用課件8(1)分離效率高

復雜混合物，同系物、異構體、手性異構體。(2)靈敏度高

可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質量。(3)分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析。(4)應用范圍廣(5)不足之處：被分離組分的定性較為困難。1、色譜法的特點(1)分離效率高1、色譜法的特點9是利用混合物不同組分在固定相和流動相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性等)的差異，使不同組分在作相對運動的兩相中進行反復分配，實現(xiàn)分離的分析方法。色譜法2、色譜法原理是利用混合物不同組分在固定相和流動相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、10分配系數(shù)在一定溫度、壓力下某組分在兩相之間分配達到平衡時的濃度比稱為分配系數(shù)K：分配系數(shù)K與溫度有關，與被分離、固定相、流動相有關。一般說，K在低溫時為常數(shù)。不同情況下，K含義不同，如吸附平衡常數(shù)K，交換系數(shù)K，滲透系數(shù)K等。分配系數(shù)在一定溫度、壓力下某組分在兩相之間分配達到平衡時的11保留時間tR試樣從進樣到柱后由開始洗脫到從柱子中被洗脫下來所需要的時間，稱為保留時間。它是定性分析的基本參數(shù)。信號進樣tR分配系數(shù)K與保留時間tR關系K越小，在柱中移動速度越快，tR越小，即將先流出色譜柱；反之，K越大，tR越大，后流出色譜柱。各組分的K越大，各被分離組分越容易分離。保留時間tR試樣從進樣到柱后由開始洗脫到從柱子中被12待分離組分，和載氣ABCD色譜過程示意圖待分離組分，和載氣ABCD色譜過程示意圖13GCMS原理及應用課件14兩相狀態(tài)流動相的物態(tài)

液相色譜（LC）氣相色譜（GC）液－固色譜LSC液－液色譜LLC氣－固色譜GSC氣－液色譜GLC3、色譜法的分類

兩相狀態(tài)流動相液相色譜（LC）液－固色譜LSC氣－固色譜G15根據(jù)固定相的外形分柱色譜平板色譜{平板色譜根據(jù)固定相的外形分柱色譜{平板色譜16分離機理吸附色譜AC分配色譜DC離子交換色譜IEC凝膠滲透色譜親和色譜分離機理174、GC與HPLC的區(qū)別1.流動相不同：GC中使用的流動相為氣體（N2;H2;He2等）稱為載氣HPLC中使用的流動相為液體（石油醚；甲醇；水等等）稱為洗脫液。2.進樣方式不同：

GC中被測化合物必須汽化HPLC中被測化合物為液體3.被測化合物在系統(tǒng)中的狀態(tài)不同：

在GC中為氣體or液體；在HPLC為液體4、GC與HPLC的區(qū)別1.流動相不同：184.被測化合物不同：

GC所分析的化合物多為小分子有機化合物，能汽化，大多為化工原料。HPLC所分析的化合物多為大分子有機化合物，不能汽化，大多為化工產品（醫(yī)藥，農藥，生命物質）5.運行費用不同：

GC低HPLC較高4.被測化合物不同：19出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器機械泵檢測器質譜GC部分MS部分出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器20GC部分（常壓）載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)柱箱系統(tǒng)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)N2He毛細管柱填充柱熱導(TCD)氫焰(FID)電子捕獲(ECD)火焰光度(FPD)將檢測器信號轉換為色譜圖GC部分（常壓）載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)柱箱系統(tǒng)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)21GCMS原理及應用課件22載氣系統(tǒng)氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運行、管路密閉的氣路系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以獲得純凈的、流速穩(wěn)定的載氣。它的氣密性、載氣流速的穩(wěn)定性以及測量流量的準確性，對色譜結果均有很大的影響。常用的載氣有氮氣和氫氣，也有用氦氣、氬氣和空氣。流速的調節(jié)和穩(wěn)定是通過減壓閥、穩(wěn)壓閥和針形閥串聯(lián)使用后達到。

氣相色譜儀的結構（一）載氣系統(tǒng)載氣選擇依據(jù)檢測器柱效{載氣系統(tǒng)氣相色譜儀的結構（一）載氣系統(tǒng)載氣23進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)的作用是將液體或固體試樣，在進入色譜柱之前瞬間氣化，然后快速定量地轉入到色譜柱中。進樣的大小，進樣時間的長短，試樣的氣化速度等都會影響色譜的分離效果和分析結果的準確性和重現(xiàn)性。（1）進樣器液體樣品的進樣一般采用微量注射器。氣體樣品的進樣常用色譜儀本身配置定量進樣。（2）氣化室為了讓樣品在氣化室中瞬間氣化而不分解，因此要求氣化室熱容量大，無催化效應。（二）進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)（二）進樣系統(tǒng)24注射器氣化室進樣系統(tǒng){進樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃注射器氣化室進樣系統(tǒng){進樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃25進樣量的選擇

進樣量柱效進樣量過大，使色譜柱超載，柱效急劇下降，峰形變寬檢測器進樣量過大，峰高或峰面積與進樣量的線性關系被破壞·進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內進樣量的選擇進樣量柱效進樣量過大，使色譜柱超載，柱效急劇下26分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)由色譜柱組成。有填充柱和毛細管柱兩類。（1）填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內裝固定相，一般內徑為2~4mm，長1~3m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。（2）毛細管柱分為涂壁、多孔層和涂載體空心柱?？招拿毠苤馁|為玻璃或石英。內徑一般為0.2~0.5mm，長度30~300m，呈螺旋型。色譜柱的分離效果除與柱長、柱徑和柱形有關外，還與所選用的固定相和柱填料的制備技術以及操作條件等許多因素有關。（三）分離系統(tǒng)(色譜柱)分離系統(tǒng)（三）分離系統(tǒng)(色譜柱)27色譜柱填充柱毛細管柱柱內徑1-10mm0.05-0.5mm柱長度0.5-10m10-150m總塔板數(shù)~103~

106樣品容量10-1000

0.1-50色譜柱填充柱毛細管柱柱內徑1-10mm0.05-0.5m28柱長(米)I.D.(mm).5-102-45-100.5305-100.1-.25填充柱530系列柱細孔徑柱填充柱開管柱（毛細管柱）

壁涂開管柱色譜柱類型柱長(米)I.D.(mm).5-102-45-100.529毛細管色譜柱毛細管色譜柱30毛細管色譜柱固定相大多數(shù)固定相為聚合物聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）毛細管色譜柱固定相大多數(shù)固定相為聚合物31固定相－聚甲基硅氧烷siloxanebackbone固定相－聚甲基硅氧烷siloxanebackbone32固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液例如：DB-WAX,DB-FFAP溫度穩(wěn)定性比聚硅氧烷類差，最高使用溫度低于聚硅氧烷類固定液固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液33固定相－“ms”或低流失柱苯基基團鍵合入硅氧烷聚合物主鏈DB-5msRtx-5msBPX-5e.g.溫度穩(wěn)定性更好固定相－“ms”或低流失柱苯基基團鍵合入硅氧烷聚合物主鏈D34固定液流失021868101214164202224100°C270°C300°C300°Cfor12min柱流失固定液流失02186810121416420222410035常用固定相PhasecompositionJ&WSGERestek100%dimethylpolysiloxaneDB-1BP-1Rtx-195%二甲基dimethyl-5%二苯基diphenylpolysiloxaneDB-5BP-5Rtx-5Polyethyleneglycol(PEG)DB-WaxBP-20Stabilwax50%dimethyl-50%diphenylpolysiloxaneDB-17BP-17Rtx-176%cyanopropylphenyl-94%dimethylpolysiloxaneDB-624BP-624Rtx-624常用固定相PhasecompositionJ&WSGERe36固定液的選擇在選擇固定液時，一般按“相似相溶”的規(guī)律選擇。在應用中，應根據(jù)實際情況并按如下幾個方面考慮：

第一，非極性試樣一般選用非極性固定液。非極性固定液對樣品的保留作用，主要靠色散力。分離時，試樣中各組分基本上按沸點從低到高的順序流出色譜柱；若樣品中含有同沸點的烴類和非烴類化合物，則極性化合物先流出。色譜柱的選擇固定液的選擇色譜柱的選擇37

第二，中等極性的試樣應首先選用中等極性固定液。分離時組分基本上按沸點從低到高的順序流出色譜柱，非極性組分先流出。

第三，強極性的試樣應選用強極性固定液。組分一般按極性從小到大的順序流出；對含有極性和非極性的樣品，非極性組分先流出。第四，具有酸性或堿性的極性試樣，可選用帶有酸性或堿性基團的高分子多孔微球，組分一般按相對分子質量大小順序分離。第五，能形成氫鍵的試樣，應選用氫鍵型固定液，各組分將按形成氫鍵的能力大小順序分離。第六，對于復雜組分，可選用兩種或兩種以上的混合液，配合使用，增加分離效果。第二，中等極性的試樣應首先選用中等極性固定液。分離時組38毛細管柱流量設定內徑載氣流入

MS大流量

真空度差柱內徑

流量

0.25mm1-2ml/min0.32mm2-4ml/min0.53mm10-15ml/min

毛細管柱流量設定內徑載氣流入MS柱內徑39分離度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾倍（衡量色譜分離條件優(yōu)劣的參數(shù)）討論：分離度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾40R=1.5完全分離R=1.541影響分離的因素（計算式）前提——定義式基礎上，相鄰兩組分的n一致（假設）

柱選擇項柱容量項柱效項影響分離的因素（計算式）前提——定義式基礎上，相鄰兩組分的n42圖示k影響峰位主要受固定相用量、柱溫和載氣流速的影響n影響峰寬窄主要取決于色譜柱性能及載氣流速α影響兩峰間距主要受固定相性質，以及柱溫影響圖示k影響峰位n影響峰寬窄α影響兩峰間距431)各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相來實現(xiàn)。2)區(qū)域擴寬的速度應小于區(qū)域分離的速度，即色譜柱的柱效要高。3)在保證快速分離的前提條件下，色譜柱應足夠長。使試樣中的不同組分分離需要滿足的條件1)各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相44柱溫的選擇改變柱溫產生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳質速率，有利于降低塔板高度，改善柱效；但同時又會加劇縱向擴散，從而導致柱效下降。分離度柱溫升高，K減小，分離度下降。分析時間降低柱溫，分析時間增加柱溫的選擇改變柱溫產生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳45柱溫應控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內。使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當?shù)偷闹鶞?，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。柱溫一般選擇在組分平均沸點左右。組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。選擇原則柱溫應控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內。選擇46程序升溫50~250℃，8℃/min恒溫150℃正構烷烴恒溫和程序升溫色譜圖比較程序升溫不僅可以改善分離，而且可以縮短分析時間。程序升溫50~250℃，恒溫150℃正構烷烴恒溫和程序升溫47檢測和放大記錄系統(tǒng)（1）檢測系統(tǒng)

濃度型檢測器

測量的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即檢測器的響應值正比于組分的濃度。如熱導檢測器（TCD）、電子捕獲檢測器（ECD）。

質量型檢測器

測量的是載氣中所攜帶的樣品進入檢測器的速度變化，即檢測器的響應信號正比于單位時間內組分進入檢測器的質量。如氫焰離子化檢測器（FID）和火焰光度檢測器（FPD）。（2）記錄系統(tǒng)是一種能自動記錄由檢測器輸出的電信號的裝置。(四)檢測系統(tǒng)檢測和放大記錄系統(tǒng)(四)檢測系統(tǒng)48

1．氫火焰離子化檢測器（1）特點（FID：hydrogenflameionizationdetector）a.典型的質量型檢測器，b.對有機化合物具有很高的靈敏度，c.無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質靈敏度低或不響應。d.氫焰檢測器結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點。e.比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12g·g-1。1．氫火焰離子化檢測器（1）特點49(2)氫焰檢測器的結構

a.在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（100—300V）構成一個外加電場。b.氫焰檢測器需要用到三種氣體：

N2：載氣攜帶試樣組分；H2：為燃氣；空氣：助燃氣。使用時需要調整三者的比例關系，檢測器靈敏度達到最佳。(2)氫焰檢測器的結構a.在發(fā)射極和收集極之50氫火焰離子化檢測器（FID）簡稱氫焰檢測器。它具有結構簡單，靈敏度高，死體積小，響應快，穩(wěn)定性好的特點。它僅對含碳有機化合物有響應。氫焰檢測器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳化合物在火焰中燃燒產生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產生的電信號強度，檢測被色譜柱分離出的組分。氫火焰離子化檢測器（FID）簡稱氫焰檢測器。它具有結構簡單，51(3)氫焰檢測器的原理

a.當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應產生自由基：CnHm──→·CHb.產生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應：

·CH+O──→CHO++ec.生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應：CHO++H2O──→H3O++COA區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)(3)氫焰檢測器的原理a.當含有機物CnHm的載氣52氫焰檢測器的原理

d.化學電離產生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產生微電流（約10-6～10-14A）；e.在一定范圍內，微電流的大小與進入離子室的被測組分質量成正比，所以氫焰檢測器是質量型檢測器；f.組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；g.離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質量成正比的色譜流出曲線。A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)氫焰檢測器的原理d.化學電離產生的正離子和電子在外加恒定53（4）影響氫焰檢測器靈敏度的因素

①各種氣體流速和配比的選擇：N2流速的選擇主要考慮分離效能，

N2

H2

=11～11.5氫氣空氣=110。②極化電壓正常極化電壓選擇在100～300V范圍內。（4）影響氫焰檢測器靈敏度的因素①各種氣體流速和配比的選54電子捕獲檢測器（ECD）在應用上僅次于熱導池和氫火焰的檢測器。它只對具有電負性的物質，如含有鹵素、硫、磷、氮的物質有響應。

電子捕獲檢測器是一個具有高靈敏度和高選擇性的檢測器，它經(jīng)常用來分析痕量的具有電負性元素的組分，如食品、農副產品的農藥殘留量，大氣、水中的痕量污染物等，電子捕獲檢測器是濃度型檢測器，其線性范圍較窄。

2.電子捕獲檢測器2.電子捕獲檢測器55高選擇性檢測器，僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度，檢測下限10-14g/mL，對大多數(shù)烴類沒有響應。較多應用于農副產品、食品及環(huán)境中農藥殘留量的測定。特點高選擇性檢測器，特點56電子捕獲機理適用范圍鹵素及親電子物質載氣在-射線源的照射下發(fā)生電離，形成穩(wěn)定的基流。鹵素等電負性大的原子捕獲電子生成穩(wěn)定的負離子，并與載氣正離子結合，使基流信號下降，根據(jù)信號是否降低和降低程度，可檢測組分。電子捕獲機理適用范圍鹵素及親電子物質載氣在-射57微池ECD原理電子捕獲檢測器（ECD）包括一個鍍有63Ni（一種放射性同位素）的檢測器池。63Ni釋放β粒子，它與載氣分子碰撞，產生低能電子---每個β粒子能產生大約100個電子。這些自由電子形成小電流---稱為參比或固定電流---在一個脈沖回路中被收集并被測定。當樣品組分的分子進入并與自由電子碰撞，電子則被樣品分子捕獲而產生負電荷離子。池電極被通過以脈沖電壓以收集剩余自由電子，而較重的離子相對不受影響并且由載氣帶出檢測器出口。測定池電流并與參比電流比較。調解脈沖頻率以保持恒定的池電流。未被捕獲的電子越多，所需的與參比電流相匹配的脈沖頻率越低。當捕獲電子的一個組分通過池時，脈沖頻率增加。此脈沖頻率被轉化為電壓并被記錄下來。微池ECD原理電子捕獲檢測器（ECD）包括一個鍍有63Ni（58GCMS原理及應用課件59(五)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)色譜流出曲線上的信息(五)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)色譜流出曲線上的信息601根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。2根據(jù)色譜峰的保留值，可以進行定性分析。3根據(jù)色譜峰的面積或峰高,可以進行定量分析4色譜峰的保留值及其區(qū)域寬度是評價色譜柱分離效能的依據(jù)5色譜峰兩峰間的距離，是評價固定相(或流動相)選擇是否合適的依據(jù)。1根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。61氣相色譜分析法應用1.單柱比較法“相同的色譜條件”samplestandard（一）定性分析氣相色譜分析法應用1.單柱比較法“相同的色譜條件”sampl622.峰高加入法進樣量“低”2.峰高加入法進樣量“低”63（二）定量分析1.歸一化法把所有出峰組分的含量之和按100%計的定量方法稱為歸一化法。其計算公式如下：Pi%=(mi/m)100%=Aifi/(A1f1+A2f2++Anfn)100%式中Pi%為被測組分i的百分含量；A1、A2

An為組分1~n的峰面積；f1、f2

fn為組分1~n的相對校正因子。（二）定量分析642.內標法當樣品各組分不能全部從色譜柱流出，或有些組分在檢測器上無信號，或只需對樣品中某幾個出現(xiàn)色譜峰的組分進行定量時可采用內標法。所謂內標法，是將一定量的純物質作為內標物加入到準確稱量的試樣中，根據(jù)試樣和內標物的質量以及被測組分和內標物的峰面積可求出被測組分的含量。由于被測組分與內標物質量之比等于峰面積之比，即mi/ms=Aifi/Asfs2.內標法65內標法的關鍵是選擇合適的內標物，它必須符合下列條件：

（1）內標物應是試樣中原來不存在的純物質，性質與被測物相近，能完全溶解于樣品中，但不能與樣品發(fā)生化學反應。（2）內標物的峰位置應盡量靠近被測組分的峰，或位于幾個被測物之峰的中間并與這些色譜峰完全分離。（3）內標物的質量應與被測物質的質量接近，能保持色譜峰大小差不多內標法的關鍵是選擇合適的內標物，它必須符合下列條件：66（3）外標法外標法實際上就是常用的標準曲線法。首先用純物質配制一系列不同濃度的標準試樣，在一定的色譜條件下準確定量進樣，測量峰面積（或峰高），繪制標準曲線。進樣品測定時，要在與繪制標準曲線完全相同的色譜條件下準確進樣，根據(jù)所得的峰面積（或峰高），從曲線查出被測組分的含量。（3）外標法67第二部分質譜第二部分68出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器機械泵檢測器質譜GC部分MS部分出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器691898

W.Wien

發(fā)現(xiàn)帶正電荷的離子束在磁場中發(fā)生偏轉。1910

J.J.Thompson

使用簡單的電場-磁場組合裝置,獲得了拋物線族的質譜,證明了20Ne,22Ne兩種同位素的存在。1918

A.J.Dempster

采用電子轟擊技術使分子離子化。1919

F.W.Aston

制得了第一臺速度聚焦質譜儀。提出每種同位素的質子和中子在結合成原子核時,具有特定的質量虧損(并非整數(shù)值)。1942

商品MS出現(xiàn),用于石油精煉和橡膠工業(yè)。質譜發(fā)展史1898W.Wien發(fā)現(xiàn)帶正電70質譜不屬波譜范圍質譜圖與電磁波的波長和分子內某種物理量的改變無關質譜是分子離子及碎片離子的質量與其相對強度的譜,譜圖與分子結構有關質譜法進樣量少,靈敏度高,分析速度快質譜是唯一可以給出分子量,確定分子式的方法,而分子式的確定對化合物的結構鑒定是至關重要的。

特點質譜不屬波譜范圍質譜圖與電磁波的波長和分子內某種物理量質譜是71質譜檢測器毛細管柱接口離子源離子檢測器加熱器溫度傳感器質量分析器數(shù)據(jù)處理質譜檢測器毛接口離子源離子檢測器加溫質量分析器數(shù)據(jù)處理72離子化的方法電子轟擊電離

ElectronImpactIonization,EI化學離子化

ChemicalIonization,CI場電離，場解吸FieldIonizationFD,FieldDesorptionFD快原子轟擊FastAtomBombardment,FAB基質輔助激光解析電離Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization,MALDI電噴霧電離ElectrosprayIonization,ESI大氣壓化學電離AtmosphericPressureChemicalIonization,APCI離子化的方法電子轟擊電離ElectronImpact73

[電子轟擊離子化可產生能提供結構信息的富碎片質譜圖]。在電子轟擊離子化中，從氣相色譜柱進入離子源的樣品分子被鎢或錸絲(陰極)發(fā)射的并經(jīng)加速后奔向陽極的熱電子所離子化。當電子與樣品分子碰撞時，電子的部分動能傳遞給了樣品分子，導致樣品分子被激發(fā)、碎裂和離子化。電子轟擊電離

ElectronImpact（EI）[電子轟擊離子化可產生能提供結構信息的富碎片質譜圖]。電子74由于分子能量分布會直接影響質譜的外觀，且它主要與電子束能有關，因此常把Ee1固定在一標準數(shù)值Ee1＝70ev上。其理由為：在這一電子能的作用下可形成最多的離子Ee1的改變對質譜外觀的變化很小可形成相對大的分子離子峰和強的碎片離子峰(與分子結構有關)對于不同的儀器，形成離子的能量分布實際上相同，使譜圖基本上與所使用的儀器無關。由于分子能量分布會直接影響質譜的外觀，且它主要與75++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)+MassSpectrometer(M-R1)+++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R76IonizationmethodIonizationmethod77電子轟擊電離又稱為電子轟擊，或電子電離。是應用最普遍，發(fā)展最成熟的電離方法。轟擊電壓50-70eV,有機分子的電離電位一般為7-15eV?？商峁┴S富的結構信息。有些化合物的分子離子不出現(xiàn)或很弱

電子轟擊電離EI電子轟擊電離又稱為電子轟擊，或電子電離。是應用最轟擊電壓578方法成熟，是經(jīng)典、常規(guī)的有機物電離方法。已積累了數(shù)萬張標準譜圖；碎片離子提供豐富的結構信息；靈敏度高，能檢測納克（ng）級樣品；相對其他質譜電離技術，重復性好；離子源的結構簡單，操作方便，是商品質譜計的基本配置。70eV轟擊能量使部分化合物分子離子峰信號太弱或不出現(xiàn)；要求樣品先氣化然后才能電離，限制了應用范圍。EI的特點：方法成熟，是經(jīng)典、常規(guī)的有機物電離方法。已積累了數(shù)萬張標準譜79

在化學離子化中，待測物通過氣相離子—分子反應而被離子化[化學離子化通常產生能夠提供分子質量信息的非常簡單的質譜圖]。為達此目的，試劑氣(通常為甲烷，異丁烷，氨或水)在較高壓力(0.01—2Torr)下被引入離子源，通過電子轟擊離子化產生試劑氣體離子。待測分子則通過與試劑氣體的一系列反應，將被間接離子化。在此過程中，只有狹窄分布的少量能量能夠通過碰撞轉移給待測分子。這就解釋了為什么CI常被稱為“軟”離子化技術。軟離子化導致較少的碎片?；瘜W電離

（ChemicalIonization，CI）在化學離子化中，待測物通過氣相離子—分子反應而被離80與EI相比，用CI可獲得更豐富的分子離子。盡管較低程度的碎裂增加了GC—MS的靈敏度，但它只能提供有限的結構信息。然而，CI的寶貴特點是它的選擇性可以通過試劑氣的選擇進行調整。如果使用非常溫和的試劑氣，例如氨，則只有非常堿性的化合物(例如胺)可被質子化和檢測。CI譜與實驗條件有關，特別是與離子源壓力有關。因此不能比較或檢索用不同儀器獲得的CI譜的方法。因為視使用試劑氣而言，既可獲得正離子也可獲得負離子。與EI相比，用CI可獲得更豐富的分子離子。盡管較81

離子室內的反應氣（甲烷等；10~100Pa，樣品的103~105倍），電子（100~240eV）轟擊，產生離子，再與試樣分離碰撞，產生準分子離子。最強峰為準分子離子；譜圖簡單；不適用難揮發(fā)試樣；++氣體分子試樣分子+準分子離子電子(M+1)+;(M+17)+;(M+29)+;離子室內的反應氣（甲烷等；10~100Pa，82IonizationmethodIonizationmethod83反應氣燈絲e-e-e-e-e-QPCH4

CH5+C2H5+樣品分子H+-CH4[M+1]-C2H4正化學電離（PCI）反應氣燈絲e-e-e-e-e-QPCH4CH5+樣品分子H84負化學電離(NCI)

燈絲e-e-e-e-反應氣樣品樣品負化學電離(NCI)燈絲e-e-e-e-反應氣樣品85NCI的優(yōu)點適合分析電負性強的元素

高靈敏度

與

GC-ECD靈敏度相當高選擇性NCI的優(yōu)點適合分析電負性強的元素86化學電離（CI）

化學式觀測M/Z電荷轉移X+?+MX+M+?M電子捕獲M+e-(熱) M- M質子轉移CH5++MCH4+MH+ M+1CH3++M CH4+M-H+ M-1OH-+M H2O+M-H- M-1加成C2H5++M MC2H5+ M+29 化學電離（CI）化學式87GC-MS中的質量分析器磁場分析器四極桿離子阱飛行時間GC-MS中的質量分析器磁場分析器88四極濾質器四極濾質器由四根平行的金屬桿組成，其排布見左圖所示。被加速的離子束穿過對準四根極桿之間空間的準直小孔。通過在四極上加上直流電壓DC和射頻電壓RF，在極間形成一個射頻場，離子進入此射頻場后，會受到電場力作用，只有合適m/z的離子才會通過穩(wěn)定的振蕩進人檢測器。只要改變DC和RF并保持DC/RF比值恒定時，可以實現(xiàn)不同m/z的檢測。

四極濾質器四極濾質器由四根平行的金屬89離子檢測器質譜檢測器是用于檢測離子及其強度電子倍增器四級桿微通道板TOF離子檢測器質譜檢測器是用于檢測離子及其強度電子倍增器90離子檢測器電子倍增管：

從質量分析器出來的離子轟擊電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，最后由陽極接受電流，使離子束信號得到放大。離子檢測器電子倍增管：91離子的檢測

離子的檢測92檢測記錄系統(tǒng)質量分析器分離并加以聚焦的離子束，按m/z的大小依次通過狹縫，到達收集器。經(jīng)接收放大后被記錄。檢測記錄系統(tǒng)質量分析器分離并加以聚焦的離子束，93GC-MS的操作模式全掃描模式【在全掃描模式中，質譜圖是在色譜運行期間連續(xù)獲得的】通常，以掃描模式操作的GC-MS可產生三維數(shù)據(jù)陣列，記錄的強度既是時間（含有色譜信息）又是質量（質譜信息）的函數(shù)。具有不同信息含量的不同類型數(shù)據(jù)就可從這個三維數(shù)據(jù)陣列中獲取。GC-MS的操作模式全掃描模式【在全掃描模式中，質譜圖是在色94選定離子監(jiān)測模式（SIM）【在選定離子監(jiān)測模式中，靈敏度可通過僅監(jiān)測少數(shù)幾個選定的m/z比荷成比例地增加記錄時間的辦法加以增強】。全掃描模式也有靈敏度相當?shù)瓦@一弊端。因為掃描范圍通常相當寬（例如m/z＝50～500），因此所感興趣的質譜信號只能從后運行中獲取。這樣大部分數(shù)據(jù)獲取的時間就浪費在了于分析不相干的質量上。這種情況可以通過在操作前確定欲監(jiān)測質量的辦法加以克服。取代每周掃描中掃描整個范圍，現(xiàn)在儀器用整周時間對預置質量求取數(shù)據(jù)。這被稱為單離子監(jiān)測（SIM）。顯然，由于改善了信/噪比（S/N），SIM模式要靈敏得多，但不得不犧牲一些質量信息。選定離子監(jiān)測模式（SIM）【在選定離子監(jiān)測模式中，靈敏度可通95M/ZAbundance8216618230350100150200250

1000000Scan32(5.281min):ALKDEMO.DM/ZAbundance8216618230350100150200250

1000000Scan33(5.289min):ALKDEMO.DM/ZAbundance8216618230350100150200250

1000000Scan34(5.297min):ALKDEMO.DM/ZAbundance8216618230350100150200250

1000000Scan35(5.305min):ALKDEMO.DTimeAbundance5.255.265.275.285.295.305.315.325.33

2000000400000060000008000000TIC:ALKDEMO.D32333435313630總離子色譜M/ZAbundance82166182303501001596125010015020025030011109876Time[minutes]Mass[daltons]氣質聯(lián)用數(shù)據(jù)是三維的125010015020025030011109876Tim97質譜常用術語豐度（相對豐度、絕對豐度）質荷比(m/z)基峰分子離子碎片離子母離子、子離子同位素峰510152025303540455055606570758085909510010505001000150020002500300035004000450050005500600065007000750080008500900095008541561006727CH3O質譜常用術語豐度（相對豐度、絕對豐度）5101520253098常見元素同位素表常見元素同位素表99GC-MS的應用領域1.生命科學、生物技術中應用2.藥物分析研究中應用3.環(huán)境分析研究中應用4.食品安全分析研究中應用5.石油化工分析研究中應用6.疾病預防控制中應用7.法庭科學中應用GC-MS的應用領域1.生命科學、生物技術中應用100上機幾點要求1、提前預約2、合理安排上機時間，提高儀器使用效率3、按要求認真填寫上機記錄4、注意衛(wèi)生及安全，保持實驗臺及地面的整潔上機幾點要求1、提前預約101GCMS原理及應用課件102GC、GCMS樣品登記表編號XX登記日期：分析人員信息姓名電話手機項目名稱項目負責人/導師樣品信息樣品性質（包括樣品來源、可能結構、GC、GCMS條件）分析項目GCEI(6890)EI(7890)NCIPCI樣品測試信息擬分析天數(shù)/時數(shù)擬用機時數(shù)實際完成情況儀器使用天數(shù)/時數(shù)樣品數(shù)費用分析人員簽字、日期GC、GCMS樣品登記表編號XX分析人員信息姓名電話手機103謝謝！謝謝！104電路動態(tài)變化例1：如圖所示，閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化:電流表的示數(shù)

；電壓表的示數(shù)

。(均選填“變大”、“不變”或“變小”)（變小變小電路動態(tài)變化例1：如圖所示，閉合開關S，當滑片向右移動時，請105分析方法：1、先判斷電流表、電壓表所測的對象；2、根據(jù)滑動變阻器的滑片移動情況及串聯(lián)電路電阻特點R總=R1+R2，判斷總電阻變化情況；3、根據(jù)I總=U總/R總，判斷電流的變化情況；4、先根據(jù)U1=I1R1判斷定值電阻（小燈泡）兩端電壓的變化情況5、最后根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點U總=U1+U2，判斷滑動變阻器兩端的電壓變化情況。分析方法：106閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化:（例2圖）（例3圖）閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化107并聯(lián)電路中的動態(tài)變化：

如圖所示，閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化:電流表A1的示數(shù)

；電流表A2的示數(shù)

；電壓表的示數(shù)

。（均選填“變大”、“不變”或“變小”）不變變小不變并聯(lián)電路中的動態(tài)變化：如圖所示，閉合開關S，當滑片向右移動108分析方法：在并聯(lián)電路中分析電表示數(shù)變化時，由于并聯(lián)電路各支路兩端的電壓和電源電壓相等，所以應先考慮電壓表的示數(shù)不變。又因為并聯(lián)電路各支路相互獨立，互不影響，可根據(jù)歐姆定律分別判斷各支路中電流的變化，再根據(jù)I總=I1+I2分析得出干路中電流的變化，關鍵之處要分清電表所測的對象。分析方法：109閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化:（例2圖）（例3圖）（例4圖）閉合開關S，當滑片向右移動時，請判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化110動態(tài)電路分析方法：確定電路的聯(lián)接方式：電壓表相當于斷開的電路，電流表相當于導線。確定各表測量對象：電壓表只抱一個，電流表和誰串聯(lián)。電阻的變化情況：變阻器滑片的移動以及斷開（或閉合）電鍵，注意局部短路的情況。各表的變化情況：在并聯(lián)中，電壓表示數(shù)不變，測定值電阻的電流表示數(shù)不變；測滑動變阻器的電流表與電阻變化相反；測干路中的電流表與測滑動變阻器的電流表變化情況相同。在串聯(lián)電路中，電流表與電阻的變化相反，測定值電阻的電壓表與電流表變化相同，測滑動變阻器的電壓表與電阻變化相同。記憶方法：動態(tài)電路判斷前，先看電路串并聯(lián)，電流表來似導線，電壓表來似斷電；串聯(lián)電阻在上升，電流示數(shù)減小中，定值電壓也減小，滑動電壓在上升；并聯(lián)電阻在增大，電壓示數(shù)不變化，滑動電流在減小，干路電流跟著跑，定值電流不變化，反向思考靠大家。動態(tài)電路分析方法：111GC-MS原理及應用GC-MS原理及應用112聯(lián)用技術可以將聯(lián)用技術理解為將兩種或兩種以上的分析技術連接起來以便得到一種更快、更有效的分析工具。兩種光譜技術的聯(lián)用（例如MS和MS）兩種色譜技術的聯(lián)用（例如LC和GC）分離技術和光譜技術的聯(lián)用（例如GC-MS,LC-MS）更好地體現(xiàn)了聯(lián)用技術的優(yōu)點聯(lián)用技術可以將聯(lián)用技術理解為將兩種或兩種以上的分析技術連接起113色譜技術具有很好的分離和定量能力，但分離后化合物的鑒定則單靠色譜數(shù)據(jù)本身常常是不可能的。而另一方面光譜技術卻具有優(yōu)異的鑒別能力。利用光譜數(shù)據(jù)進行鑒定往往是明確的，它可通過將光譜數(shù)據(jù)與譜圖庫對比或通過解析來實現(xiàn)。色譜技術具有很好的分離和定量能力，但分離后化合物的鑒定則單靠114GCMS原理及應用課件115GCMS原理及應用課件116GCMS原理及應用課件117“色譜法”名稱的由來石油醚(流動相)碳酸鈣(固定相)}色譜帶分離不同色素,在管內顯示出不同的色帶,色譜一詞也由此得名

“色譜法”石油醚(流動相)碳酸鈣}色分離不同色素,在管內118GCMS原理及應用課件119(1)分離效率高

復雜混合物，同系物、異構體、手性異構體。(2)靈敏度高

可以檢測出μg.g-1(10-6)級甚至ng.g-1(10-9)級的物質量。(3)分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內可以完成一個試樣的分析。(4)應用范圍廣(5)不足之處：被分離組分的定性較為困難。1、色譜法的特點(1)分離效率高1、色譜法的特點120是利用混合物不同組分在固定相和流動相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、滲透性等)的差異，使不同組分在作相對運動的兩相中進行反復分配，實現(xiàn)分離的分析方法。色譜法2、色譜法原理是利用混合物不同組分在固定相和流動相中分配系數(shù)(或吸附系數(shù)、121分配系數(shù)在一定溫度、壓力下某組分在兩相之間分配達到平衡時的濃度比稱為分配系數(shù)K：分配系數(shù)K與溫度有關，與被分離、固定相、流動相有關。一般說，K在低溫時為常數(shù)。不同情況下，K含義不同，如吸附平衡常數(shù)K，交換系數(shù)K，滲透系數(shù)K等。分配系數(shù)在一定溫度、壓力下某組分在兩相之間分配達到平衡時的122保留時間tR試樣從進樣到柱后由開始洗脫到從柱子中被洗脫下來所需要的時間，稱為保留時間。它是定性分析的基本參數(shù)。信號進樣tR分配系數(shù)K與保留時間tR關系K越小，在柱中移動速度越快，tR越小，即將先流出色譜柱；反之，K越大，tR越大，后流出色譜柱。各組分的K越大，各被分離組分越容易分離。保留時間tR試樣從進樣到柱后由開始洗脫到從柱子中被123待分離組分，和載氣ABCD色譜過程示意圖待分離組分，和載氣ABCD色譜過程示意圖124GCMS原理及應用課件125兩相狀態(tài)流動相的物態(tài)

液相色譜（LC）氣相色譜（GC）液－固色譜LSC液－液色譜LLC氣－固色譜GSC氣－液色譜GLC3、色譜法的分類

兩相狀態(tài)流動相液相色譜（LC）液－固色譜LSC氣－固色譜G126根據(jù)固定相的外形分柱色譜平板色譜{平板色譜根據(jù)固定相的外形分柱色譜{平板色譜127分離機理吸附色譜AC分配色譜DC離子交換色譜IEC凝膠滲透色譜親和色譜分離機理1284、GC與HPLC的區(qū)別1.流動相不同：GC中使用的流動相為氣體（N2;H2;He2等）稱為載氣HPLC中使用的流動相為液體（石油醚；甲醇；水等等）稱為洗脫液。2.進樣方式不同：

GC中被測化合物必須汽化HPLC中被測化合物為液體3.被測化合物在系統(tǒng)中的狀態(tài)不同：

在GC中為氣體or液體；在HPLC為液體4、GC與HPLC的區(qū)別1.流動相不同：1294.被測化合物不同：

GC所分析的化合物多為小分子有機化合物，能汽化，大多為化工原料。HPLC所分析的化合物多為大分子有機化合物，不能汽化，大多為化工產品（醫(yī)藥，農藥，生命物質）5.運行費用不同：

GC低HPLC較高4.被測化合物不同：130出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器機械泵檢測器質譜GC部分MS部分出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質量分析器131GC部分（常壓）載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)柱箱系統(tǒng)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)N2He毛細管柱填充柱熱導(TCD)氫焰(FID)電子捕獲(ECD)火焰光度(FPD)將檢測器信號轉換為色譜圖GC部分（常壓）載氣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)柱箱系統(tǒng)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)132GCMS原理及應用課件133載氣系統(tǒng)氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運行、管路密閉的氣路系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以獲得純凈的、流速穩(wěn)定的載氣。它的氣密性、載氣流速的穩(wěn)定性以及測量流量的準確性，對色譜結果均有很大的影響。常用的載氣有氮氣和氫氣，也有用氦氣、氬氣和空氣。流速的調節(jié)和穩(wěn)定是通過減壓閥、穩(wěn)壓閥和針形閥串聯(lián)使用后達到。

氣相色譜儀的結構（一）載氣系統(tǒng)載氣選擇依據(jù)檢測器柱效{載氣系統(tǒng)氣相色譜儀的結構（一）載氣系統(tǒng)載氣134進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)的作用是將液體或固體試樣，在進入色譜柱之前瞬間氣化，然后快速定量地轉入到色譜柱中。進樣的大小，進樣時間的長短，試樣的氣化速度等都會影響色譜的分離效果和分析結果的準確性和重現(xiàn)性。（1）進樣器液體樣品的進樣一般采用微量注射器。氣體樣品的進樣常用色譜儀本身配置定量進樣。（2）氣化室為了讓樣品在氣化室中瞬間氣化而不分解，因此要求氣化室熱容量大，無催化效應。（二）進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)（二）進樣系統(tǒng)135注射器氣化室進樣系統(tǒng){進樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃注射器氣化室進樣系統(tǒng){進樣器氣化室溫度比柱溫高出10～50℃136進樣量的選擇

進樣量柱效進樣量過大，使色譜柱超載，柱效急劇下降，峰形變寬檢測器進樣量過大，峰高或峰面積與進樣量的線性關系被破壞·進樣量應控制在柱容量允許范圍及檢測器線性檢測范圍之內進樣量的選擇進樣量柱效進樣量過大，使色譜柱超載，柱效急劇下137分離系統(tǒng)分離系統(tǒng)由色譜柱組成。有填充柱和毛細管柱兩類。（1）填充柱由不銹鋼或玻璃材料制成，內裝固定相，一般內徑為2~4mm，長1~3m。填充柱的形狀有U型和螺旋型二種。（2）毛細管柱分為涂壁、多孔層和涂載體空心柱?？招拿毠苤馁|為玻璃或石英。內徑一般為0.2~0.5mm，長度30~300m，呈螺旋型。色譜柱的分離效果除與柱長、柱徑和柱形有關外，還與所選用的固定相和柱填料的制備技術以及操作條件等許多因素有關。（三）分離系統(tǒng)(色譜柱)分離系統(tǒng)（三）分離系統(tǒng)(色譜柱)138色譜柱填充柱毛細管柱柱內徑1-10mm0.05-0.5mm柱長度0.5-10m10-150m總塔板數(shù)~103~

106樣品容量10-1000

0.1-50色譜柱填充柱毛細管柱柱內徑1-10mm0.05-0.5m139柱長(米)I.D.(mm).5-102-45-100.5305-100.1-.25填充柱530系列柱細孔徑柱填充柱開管柱（毛細管柱）

壁涂開管柱色譜柱類型柱長(米)I.D.(mm).5-102-45-100.5140毛細管色譜柱毛細管色譜柱141毛細管色譜柱固定相大多數(shù)固定相為聚合物聚甲基硅氧烷（Polysiloxanes,silicones）聚乙二醇（Polyethyleneglycols,PEG）毛細管色譜柱固定相大多數(shù)固定相為聚合物142固定相－聚甲基硅氧烷siloxanebackbone固定相－聚甲基硅氧烷siloxanebackbone143固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液例如：DB-WAX,DB-FFAP溫度穩(wěn)定性比聚硅氧烷類差，最高使用溫度低于聚硅氧烷類固定液固定相－聚乙二醇“WAX”or“FFAP”類固定液144固定相－“ms”或低流失柱苯基基團鍵合入硅氧烷聚合物主鏈DB-5msRtx-5msBPX-5e.g.溫度穩(wěn)定性更好固定相－“ms”或低流失柱苯基基團鍵合入硅氧烷聚合物主鏈D145固定液流失021868101214164202224100°C270°C300°C300°Cfor12min柱流失固定液流失021868101214164202224100146常用固定相PhasecompositionJ&WSGERestek100%dimethylpolysiloxaneDB-1BP-1Rtx-195%二甲基dimethyl-5%二苯基diphenylpolysiloxaneDB-5BP-5Rtx-5Polyethyleneglycol(PEG)DB-WaxBP-20Stabilwax50%dimethyl-50%diphenylpolysiloxaneDB-17BP-17Rtx-176%cyanopropylphenyl-94%dimethylpolysiloxaneDB-624BP-624Rtx-624常用固定相PhasecompositionJ&WSGERe147固定液的選擇在選擇固定液時，一般按“相似相溶”的規(guī)律選擇。在應用中，應根據(jù)實際情況并按如下幾個方面考慮：

第一，非極性試樣一般選用非極性固定液。非極性固定液對樣品的保留作用，主要靠色散力。分離時，試樣中各組分基本上按沸點從低到高的順序流出色譜柱；若樣品中含有同沸點的烴類和非烴類化合物，則極性化合物先流出。色譜柱的選擇固定液的選擇色譜柱的選擇148

第二，中等極性的試樣應首先選用中等極性固定液。分離時組分基本上按沸點從低到高的順序流出色譜柱，非極性組分先流出。

第三，強極性的試樣應選用強極性固定液。組分一般按極性從小到大的順序流出；對含有極性和非極性的樣品，非極性組分先流出。第四，具有酸性或堿性的極性試樣，可選用帶有酸性或堿性基團的高分子多孔微球，組分一般按相對分子質量大小順序分離。第五，能形成氫鍵的試樣，應選用氫鍵型固定液，各組分將按形成氫鍵的能力大小順序分離。第六，對于復雜組分，可選用兩種或兩種以上的混合液，配合使用，增加分離效果。第二，中等極性的試樣應首先選用中等極性固定液。分離時組149毛細管柱流量設定內徑載氣流入

MS大流量

真空度差柱內徑

流量

0.25mm1-2ml/min0.32mm2-4ml/min0.53mm10-15ml/min

毛細管柱流量設定內徑載氣流入MS柱內徑150分離度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾倍（衡量色譜分離條件優(yōu)劣的參數(shù)）討論：分離度定義式分離度：相臨兩組分間峰頂間距離是峰底寬平均值的幾151R=1.5完全分離R=1.5152影響分離的因素（計算式）前提——定義式基礎上，相鄰兩組分的n一致（假設）

柱選擇項柱容量項柱效項影響分離的因素（計算式）前提——定義式基礎上，相鄰兩組分的n153圖示k影響峰位主要受固定相用量、柱溫和載氣流速的影響n影響峰寬窄主要取決于色譜柱性能及載氣流速α影響兩峰間距主要受固定相性質，以及柱溫影響圖示k影響峰位n影響峰寬窄α影響兩峰間距1541)各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相來實現(xiàn)。2)區(qū)域擴寬的速度應小于區(qū)域分離的速度，即色譜柱的柱效要高。3)在保證快速分離的前提條件下，色譜柱應足夠長。使試樣中的不同組分分離需要滿足的條件1)各組分的分配系數(shù)必須不同。這一條件通過選擇合適的固定相155柱溫的選擇改變柱溫產生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳質速率，有利于降低塔板高度，改善柱效；但同時又會加劇縱向擴散，從而導致柱效下降。分離度柱溫升高，K減小，分離度下降。分析時間降低柱溫，分析時間增加柱溫的選擇改變柱溫產生的影響柱效增加柱溫可加快氣相、液相的傳156柱溫應控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內。使最難分離的組分有盡可能好的分離前提下，采取適當?shù)偷闹鶞?，但以保留時間適宜，峰形不拖尾為度。柱溫一般選擇在組分平均沸點左右。組分復雜，沸程寬的試樣，采用程序升溫。選擇原則柱溫應控制在固定液的最高使用溫度和最低使用溫度范圍之內。選擇157程序升溫50~250℃，8℃/min恒溫150℃正構烷烴恒溫和程序升溫色譜圖比較程序升溫不僅可以改善分離，而且可以縮短分析時間。程序升溫50~250℃，恒溫150℃正構烷烴恒溫和程序升溫158檢測和放大記錄系統(tǒng)（1）檢測系統(tǒng)

濃度型檢測器

測量的是載氣中組分濃度的瞬間變化，即檢測器的響應值正比于組分的濃度。如熱導檢測器（TCD）、電子捕獲檢測器（ECD）。

質量型檢測器

測量的是載氣中所攜帶的樣品進入檢測器的速度變化，即檢測器的響應信號正比于單位時間內組分進入檢測器的質量。如氫焰離子化檢測器（FID）和火焰光度檢測器（FPD）。（2）記錄系統(tǒng)是一種能自動記錄由檢測器輸出的電信號的裝置。(四)檢測系統(tǒng)檢測和放大記錄系統(tǒng)(四)檢測系統(tǒng)159

1．氫火焰離子化檢測器（1）特點（FID：hydrogenflameionizationdetector）a.典型的質量型檢測器，b.對有機化合物具有很高的靈敏度，c.無機氣體、水、四氯化碳等含氫少或不含氫的物質靈敏度低或不響應。d.氫焰檢測器結構簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應迅速等特點。e.比熱導檢測器的靈敏度高出近3個數(shù)量級，檢測下限可達10-12g·g-1。1．氫火焰離子化檢測器（1）特點160(2)氫焰檢測器的結構

a.在發(fā)射極和收集極之間加有一定的直流電壓（100—300V）構成一個外加電場。b.氫焰檢測器需要用到三種氣體：

N2：載氣攜帶試樣組分；H2：為燃氣；空氣：助燃氣。使用時需要調整三者的比例關系，檢測器靈敏度達到最佳。(2)氫焰檢測器的結構a.在發(fā)射極和收集極之161氫火焰離子化檢測器（FID）簡稱氫焰檢測器。它具有結構簡單，靈敏度高，死體積小，響應快，穩(wěn)定性好的特點。它僅對含碳有機化合物有響應。氫焰檢測器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳化合物在火焰中燃燒產生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產生的電信號強度，檢測被色譜柱分離出的組分。氫火焰離子化檢測器（FID）簡稱氫焰檢測器。它具有結構簡單，162(3)氫焰檢測器的原理

a.當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰時，在C層發(fā)生裂解反應產生自由基：CnHm──→·CHb.產生的自由基在D層火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應：

·CH+O──→CHO++ec.生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應：CHO++H2O──→H3O++COA區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)(3)氫焰檢測器的原理a.當含有機物CnHm的載氣163氫焰檢測器的原理

d.化學電離產生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產生微電流（約10-6～10-14A）；e.在一定范圍內，微電流的大小與進入離子室的被測組分質量成正比，所以氫焰檢測器是質量型檢測器；f.組分在氫焰中的電離效率很低，大約五十萬分之一的碳原子被電離；g.離子電流信號輸出到記錄儀，得到峰面積與組分質量成正比的色譜流出曲線。A區(qū)：預熱區(qū)B層：點燃火焰C層：熱裂解區(qū)：溫度最高D層：反應區(qū)氫焰檢測器的原理d.化學電離產生的正離子和電子在外加恒定164（4）影響氫焰檢測器靈敏度的因素

①各種氣體流速和配比的選擇：N2流速的選擇主要考慮分離效能，

N2

H2

=11～11.5氫氣空氣=110。②極化電壓正常極化電壓選擇在100～300V范圍內。（4）影響氫焰檢測器靈敏度的因素①各種氣體流速和配比的選165電子捕獲檢測器（ECD）在應用上僅次于熱導池和氫火焰的檢測器。它只對具有電負性的物質，如含有鹵素、硫、磷、氮的物質有響應。

電子捕獲檢測器是一個具有高靈敏度和高選擇性的檢測器，它經(jīng)常用來分析痕量的具有電負性元素的組分，如食品、農副產品的農藥殘留量，大氣、水中的痕量污染物等，電子捕獲檢測器是濃度型檢測器，其線性范圍較窄。

2.電子捕獲檢測器2.電子捕獲檢測器166高選擇性檢測器，僅對含有鹵素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的靈敏度，檢測下限10-14g/mL，對大多數(shù)烴類沒有響應。較多應用于農副產品、食品及環(huán)境中農藥殘留量的測定。特點高選擇性檢測器，特點167電子捕獲機理適用范圍鹵素及親電子物質載氣在-射線源的照射下發(fā)生電離，形成穩(wěn)定的基流。鹵素等電負性大的原子捕獲電子生成穩(wěn)定的負離子，并與載氣正離子結合，使基流信號下降，根據(jù)信號是否降低和降低程度，可檢測組分。電子捕獲機理適用范圍鹵素及親電子物質載氣在-射168微池ECD原理電子捕獲檢測器（ECD）包括一個鍍有63Ni（一種放射性同位素）的檢測器池。63Ni釋放β粒子，它與載氣分子碰撞，產生低能電子---每個β粒子能產生大約100個電子。這些自由電子形成小電流---稱為參比或固定電流---在一個脈沖回路中被收集并被測定。當樣品組分的分子進入并與自由電子碰撞，電子則被樣品分子捕獲而產生負電荷離子。池電極被通過以脈沖電壓以收集剩余自由電子，而較重的離子相對不受影響并且由載氣帶出檢測器出口。測定池電流并與參比電流比較。調解脈沖頻率以保持恒定的池電流。未被捕獲的電子越多，所需的與參比電流相匹配的脈沖頻率越低。當捕獲電子的一個組分通過池時，脈沖頻率增加。此脈沖頻率被轉化為電壓并被記錄下來。微池ECD原理電子捕獲檢測器（ECD）包括一個鍍有63Ni（169GCMS原理及應用課件170(五)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)色譜流出曲線上的信息(五)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)色譜流出曲線上的信息1711根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。2根據(jù)色譜峰的保留值，可以進行定性分析。3根據(jù)色譜峰的面積或峰高,可以進行定量分析4色譜峰的保留值及其區(qū)域寬度是評價色譜柱分離效能的依據(jù)5色譜峰兩峰間的距離，是評價固定相(或流動相)選擇是否合適的依據(jù)。1根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可判斷樣品所含的最少組份數(shù)。172氣相色譜分析法應用1.單柱比較法“相同的色譜條件”samplestandard（一）定性分析氣相色譜分析法應用1.單柱比較法“相同的色譜條件”sampl1732.峰高加入法進樣量“低”2.峰高加入法進樣量“低”174（二）定量分析1.歸一化法把所有出峰組分的含量之和按100%計的定量方法稱為歸一化法。其計算公式如下：Pi%=(mi/m)100%=Aifi/(A1f1+A2f2++Anfn)100%式中Pi%為被測組分i的百分含量；A1、A2

An為組分1~n的峰面積；f1、f2

fn為組分1~n的相對校正因子。（二）定量分析1752.內標法當樣品各組分不能全部從色譜柱流出，或有些組分在檢測器上無信號，或只需對樣品中某幾個出現(xiàn)色譜峰的組分進行定量時可采用內標法。所謂內標法，是將一定量的純物質作為內標物加入到準確稱量的試樣中，根據(jù)試樣和內標物的質量以及被測組分和內標物的峰面積可求出被測組分的含量。由于被測組分與內標物質量之比等于峰面積之比，即mi