GCMS基礎(chǔ)理論課件

GCMS基礎(chǔ)知識GCMS基礎(chǔ)理論GCMS的基本流路圖GC接口MS數(shù)據(jù)處理真空系統(tǒng)GCMS基礎(chǔ)理論氣相色譜儀的流動相----載氣高純氦氣（純度99.999%以上）GCMS基礎(chǔ)理論MS流程圖樣品進(jìn)樣系統(tǒng)離子源真空系統(tǒng)質(zhì)量分析器檢測器數(shù)據(jù)處理GC進(jìn)樣

直接進(jìn)樣GCMS基礎(chǔ)理論為什麼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)減少背景干擾延長燈絲壽命消除放電增加靈敏度GCMS基礎(chǔ)理論真空系統(tǒng)確保離子由離子源轉(zhuǎn)移至檢測器++ionair,wateretc.高真空低真空為什麼MS需要高真空GCMS基礎(chǔ)理論

壓力

10-3-10-4Pa(平均自由路徑

5m-50m)排氣系統(tǒng)IonsourceLenssystemRodsystemDetector主泵副泵GCMS基礎(chǔ)理論真空泵

(主泵)

渦輪分子泵（Turbomolecularpump）旋轉(zhuǎn)葉片使氣體分子向下移動并由出口排出干凈真空啟動和關(guān)機(jī)時間短價格昂貴GCMS基礎(chǔ)理論

單泵排氣系統(tǒng)和差動排氣系統(tǒng)

差動排氣系統(tǒng)更有利于高流量分析單泵排氣系統(tǒng)差動排氣系統(tǒng)高真空GCMS基礎(chǔ)理論Interface:GC和

MS的連接部件接口色譜柱MS高真空使用石墨墊圈

密封（85%Vespel+15%石墨）加熱塊接口

GCMS基礎(chǔ)理論MS的分類磁質(zhì)譜四極桿質(zhì)譜飛行時間質(zhì)譜

(TOF)離子肼質(zhì)譜GCMS基礎(chǔ)理論四極桿質(zhì)量分析器GCMS基礎(chǔ)理論m1+m2+m3+m1+m1/z=kV1m2/z=kV2m3/z=KV3m2+m3+Ｖ1Ｖ1m/z＝ｋ?Vm：massnumber z：charge(=1inGCMS)k：constantV:voltageappliedtoQP 四極桿質(zhì)量分析器GCMS基礎(chǔ)理論QP/MS的結(jié)構(gòu)

離子源透鏡四極桿檢測器GCMS基礎(chǔ)理論氣質(zhì)聯(lián)用使用的電離技術(shù)電子轟擊電離（EI）

正化學(xué)電離（PCI）

負(fù)化學(xué)電離（NCI）GCMS基礎(chǔ)理論電子轟擊電離（EI）e-e-e-e-e-樣品分子燈絲++++碎片離子QPGCMS基礎(chǔ)理論電子轟擊電離（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”俵e-ˉ

Mm1m3m2EIspectrum硬酯酸甲酯

M.W.298GCMS基礎(chǔ)理論反應(yīng)氣燈絲e-e-e-e-e-QPCH4

CH5+C2H5+樣品分子H+-CH4[M+1]-C2H4正化學(xué)電離（PCI）

GCMS基礎(chǔ)理論正化學(xué)電離（PCI）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+CH4eˉ

MC2H5MH+C2H4PCIspectrum硬酯酸甲酯

M.W.298GCMS基礎(chǔ)理論

EI和

PCI的比較EI模式PCI模式碎片分子量GCMS基礎(chǔ)理論負(fù)化學(xué)電離(NCI)

燈絲e-e-e-e-反應(yīng)氣樣品樣品GCMS基礎(chǔ)理論捕獲電子形成負(fù)離子

MX+eˉ(0~15eV)-->MXˉ

X:

電負(fù)性強(qiáng)元素CH4eˉ

MXCH4+CH3+HCH4CH4CH4eˉ

MX_負(fù)化學(xué)電離(NCI)GCMS基礎(chǔ)理論NCI質(zhì)譜圖六氯苯

M.W.284負(fù)化學(xué)電離(NCI)GCMS基礎(chǔ)理論NCI的優(yōu)點(diǎn)適合分析電負(fù)性強(qiáng)的元素

高靈敏度

與

GC-ECD靈敏度相當(dāng)高選擇性GCMS基礎(chǔ)理論EIPCINCIMarthone(MW330)EI?PCI?NCI的比較GCMS基礎(chǔ)理論

NCI-GC/MS和GC-ECD定量結(jié)果的比較重量

5g萃取(丙酮

/水

=5/2)蒸發(fā)(除去丙酮)加鹽正己烷萃取蒸發(fā)色譜柱蒸發(fā)并定容

(5mL)按

JP方法進(jìn)行前處理KOUJIN中有機(jī)氯農(nóng)藥的定量結(jié)果

（ppm）GCMS基礎(chǔ)理論面積的重現(xiàn)性

GCMS基礎(chǔ)理論離子源結(jié)構(gòu)電離室透鏡GCMS基礎(chǔ)理論電離室永久磁鐵燈絲靶電子聚焦離子化過程：樣品分子與電子相互作用，電子把能量給予樣品。如果這個能量足夠大，則化合物被活化，失去一個電子，產(chǎn)生一個正離子，我們稱之為分子離子。電子的能量通常為70ev。如果樣品分子離子含有剩余的能量，會導(dǎo)致離子進(jìn)一步斷裂，形成碎片，剩余的能量越多，生成的碎片越多。形成的中性碎片被真空泵抽走，負(fù)離子撞擊到離子源的其他部件上。GCMS基礎(chǔ)理論透鏡排斥極：使帶正電荷的離子碎片向質(zhì)量分析器方向運(yùn)動。排斥極位于離子化室出口對面；它的極性與離子相同。排斥極幫助離子穿過透鏡。拉出極：幫助帶正電荷的離子碎片向質(zhì)量分析器方向運(yùn)動。拉出極的電壓比排斥極負(fù)，吸引正電子向質(zhì)量分析器方向運(yùn)動。拉出極是一個中心帶有小孔的圓片。離子聚焦：如果沒有其他部件，離子穿過拉出極后會發(fā)生散射，離子聚焦部件可以幫助離子成束狀進(jìn)入質(zhì)量分析器。離子聚焦帶負(fù)電，形成一個電場，即使離子聚成束，又防止聚焦部件捕獲電子。入口透鏡：位置緊挨四極桿，作用是使離子加速，并且抑制四極桿的邊緣效應(yīng)，防止離子外溢。GCMS基礎(chǔ)理論離子檢測器電子倍增器：從質(zhì)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。GCMS基礎(chǔ)理論MS調(diào)諧靈敏度調(diào)節(jié)分辨率調(diào)節(jié)質(zhì)量數(shù)修正相對強(qiáng)度修正GCMS基礎(chǔ)理論MS調(diào)諧標(biāo)樣PFTBA(全氟三丁胺)穩(wěn)定可揮發(fā)碎片涵蓋質(zhì)量范圍寬僅有C-13和N-15同位素?zé)o質(zhì)量缺陷GCMS基礎(chǔ)理論P(yáng)FTBA

relativem/z intensity69 100.0131 26.0219 32.0414 2.0502 2.0614 0.2CF3-CF2-CF2-CF2-N-C4F9C4F9GCMS基礎(chǔ)理論MS自動調(diào)諧流程尋找質(zhì)量峰粗調(diào)EM電壓和峰寬調(diào)節(jié)離子源部件使502達(dá)到最佳調(diào)節(jié)EM和峰寬達(dá)到最佳質(zhì)量軸校正GCMS基礎(chǔ)理論GC-MS常用術(shù)語基峰：179分子離子：304質(zhì)荷比（m/z)質(zhì)譜圖（棒圖）GCMS基礎(chǔ)理論GC-MS常用術(shù)語總離子流圖（TIC)TIC和MC（質(zhì)量色譜圖）GCMS基礎(chǔ)理論GC-MS常用術(shù)語總離子流圖（TIC)GCMS基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)采集模式Scan（掃描）SIM(選擇離子)massnumbermassnumberTimeTime[Scan][SIM](定性)(定量)GCMS基礎(chǔ)理論Scan模式（定性）m/zRetentiontimeTIC:Scan

7254152MS質(zhì)譜圖GCMS基礎(chǔ)理論SIM模式（定量）Retentiontimem/z=72m/z=152m/z=54靈敏度高于

Scan模式GCMS基礎(chǔ)理論SIM(選擇離子模式）SIM主要用于定量分析只有特定質(zhì)量數(shù)的離子被檢測根據(jù)目標(biāo)化合物選擇合適的檢測離子相當(dāng)重要。靈敏度取決于所選擇的檢測離子。TimeV∝m/z0.2secV112V２９８V１６８V２２０SIM數(shù)據(jù)采集模式GCMS基礎(chǔ)理論SIM模式（定量）SIM的優(yōu)點(diǎn)：提高靈敏度改善峰形改善精確度應(yīng)用痕量分析復(fù)雜基質(zhì)常規(guī)定量GCMS基礎(chǔ)理論

原子質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)以12C質(zhì)量＝12為單位來表示原子質(zhì)量質(zhì)量數(shù)

:整數(shù)表示examplemassmassnumber1H1.0078252212H2.01410222212C12.000000001213C13.003355081314N14.003074401416O15.994915021618O17.9991599618示例:水的質(zhì)量數(shù)

(H2O)1x2+16=18更精確的分子量1.00782522x2+15.99491502=18.01056546GCMS基礎(chǔ)理論

分析方法

計算方法方法的建立GCMS基礎(chǔ)理論分析方法（儀器參數(shù)）分析參數(shù)選擇分析系統(tǒng):進(jìn)樣方式、色譜柱等GC參數(shù):載氣流量、分流比、溫度條件等MS參數(shù):掃描模式：SCAN,SIM離子源：EI,PCI,NCI

檢測器電壓等GCMS基礎(chǔ)理論進(jìn)樣口、色譜柱、檢測器的溫度設(shè)定進(jìn)樣口溫度

考慮樣品中各組分的沸點(diǎn)，設(shè)定溫度使樣品瞬間汽化。色譜柱溫度

考慮樣品中各組分的沸點(diǎn)，及希望的分析周期， 寬沸程樣品應(yīng)使用程序升溫。檢測器溫度

防止檢測器污染，一般比色譜柱溫度高20-30℃。DET.T≥INJ.T≥COL.T+20℃GCMS基礎(chǔ)理論恒溫分析和升溫分析的比較恒溫分析升溫分析沸程窄時采用恒溫分析恒溫分析時，保留時間和碳 數(shù)程指數(shù)關(guān)系C8C9C10C11C8C9C10C11沸程寬時采用升溫分析升溫分析時，碳數(shù)和保留時 間程比例關(guān)系基線調(diào)整困難，應(yīng)確認(rèn)空白是否有鬼峰出現(xiàn)。GCMS基礎(chǔ)理論計算方法（數(shù)據(jù)處理參數(shù)）峰處理參數(shù)（WIDTH,SLOPE,DRIFT,T.DBL等）定量參數(shù) 定量方法： 內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法、面積歸一法等 工作曲線的制作※曲線點(diǎn)數(shù)：一點(diǎn)、兩點(diǎn)及多點(diǎn) ※曲線計算：線性回歸、折線、 二次曲線、三次曲線定性參數(shù)：保留時間、時間窗、時間帶GCMS基礎(chǔ)理論峰處理參數(shù)去除高頻噪聲(電磁干擾）WH/2<WIDTH/4控制數(shù)據(jù)采集速度，WIDTH/10采一次數(shù)據(jù)控制S.TEST時間，斜率測試時間為10×WIDTHWIDTH：設(shè)為最窄峰的半高寬，單位：秒推薦值：填充柱5

毛細(xì)柱2～3GCMS基礎(chǔ)理論判斷峰起點(diǎn)濾除低平噪聲（如蛇行等）SLOPE的確定：一般通過S.TEST進(jìn)行，測定時間為10倍WIDTH的時間。特殊情況，可根據(jù)實際需要改變該值。

SLOPE：10倍WIDTH的所有信號的總和，用于：峰處理參數(shù)GCMS基礎(chǔ)理論SLOPE值的手動設(shè)定

單位：uv/minSLOPESLOPESLOPESLOPE<峰斜率，作為峰計算SLOPE>峰斜率，作為噪聲濾除SLOPE≈峰斜率，積分不穩(wěn)定，須手動設(shè)定GCMS基礎(chǔ)理論峰處理參數(shù)DRIFT：判斷相鄰峰的積分方式注：1）設(shè)定值為0時，積分儀將自動判斷2）如DRIFT與基線至峰谷連線較接近時，積分可能不穩(wěn)定，導(dǎo)致面積值變化較大，需加以注意。GCMS基礎(chǔ)理論DRIFT值的設(shè)定DRIFTDRIFTDRIFTDRIFTDRIFTDRIFTGCMS基礎(chǔ)理論T.DBL2xT.DBL4xT.DBLWIDTHSLOPE2WIDTHSLOPE/24WIDTHSLOPE/48WIDTHSLOPE/8峰處理參數(shù)設(shè)定值為0時，自動判斷；不使用時可設(shè)為1000T.DBL設(shè)定為某值時，SLOPE和WIDTH按下圖改變

T.DBL：峰展寬一倍所需要的時間GCMS基礎(chǔ)理論定性參數(shù)保留時間允許誤差：時間窗％(WINDOW)，相對允差設(shè)定簡單，但所測組分保留時間跨度大時，不易設(shè)定時間帶(BAND)，絕對允差設(shè)定較繁，需逐個組分設(shè)定絕對保留值、相對保留值、多參考保留值GCMS基礎(chǔ)理論定量參數(shù)校正級別（曲線計算方法）單點(diǎn)校正（liner)兩點(diǎn)校正（liner)多點(diǎn)校正線性回歸點(diǎn)到點(diǎn)連線（折線）二次曲線三次曲線GCMS基礎(chǔ)理論單點(diǎn)校正對每一組分僅做一個濃度的標(biāo)樣標(biāo)樣濃度應(yīng)盡可能接近實際樣品中各組分的濃度單點(diǎn)校正曲線通過原點(diǎn)GCMS基礎(chǔ)理論多點(diǎn)校正對每一組分至少作三個不同濃度水平的校正標(biāo)樣濃度范圍應(yīng)包含實際樣品中各組分的濃度多級校正有幾種方式1.響應(yīng)值隨濃度變化不呈線性變化時，使用多線性校正（折線校正）或二次曲線、三次曲線2.組分響應(yīng)值隨濃度變化呈線性變化時，使用最小二乘法，進(jìn)行線性回歸校正GCMS基礎(chǔ)理論定量方法面積歸一化法校正面積歸一化法外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法GCMS基礎(chǔ)理論定量方法（一）面積百分率法（面積歸一） 各組分濃度以面積百分率表示，該結(jié)果可以確認(rèn)大概的濃度，但有誤差。校正面積百分率法（校正面積歸一）

用重量響應(yīng)因子對峰面積進(jìn)行修正，用該法測定的濃度比前者準(zhǔn)確，但前提是樣品中所有組分都出峰，