【正文】 GC/MS特點和主要儀器介紹 一 、 質(zhì)譜儀類別表 序號 質(zhì)譜儀類別 質(zhì)量分離原理和說明 1 磁式質(zhì) 譜儀 單聚焦 MS 不同質(zhì)量離子在磁場中以不同的曲率半徑偏轉(zhuǎn)而分離，僅有方向聚焦，質(zhì)量分辨率較低 單質(zhì)量雙聚焦 MS 分離原理同上，但對某一質(zhì)量離子在保持方向聚焦的同時，在電場中的速度分散與磁場中速度分散相互抵消而獲得速度聚焦，提高分辨率 全質(zhì)量雙聚焦 MS 分離原理同上，在一定質(zhì)量范圍內(nèi)（如 1： 36）各質(zhì)量離子均具有速度和方向聚焦的能力 一 、 質(zhì)譜儀類別表 序號 質(zhì)譜儀類別 質(zhì)量分離原理和說明 2 四極質(zhì)譜儀 QMS （二維四極 MS） 離子在四極場 φ(xyt)=(U+Vcoswt)(x2+y2)/R2中的運動，縱向（ Z）是勻速運動，橫向是振動運動。當(dāng)直流 /交流電壓比（ U/V）=，只有一定質(zhì)量數(shù)的離子有穩(wěn)定的軌道而接收，其他質(zhì)量數(shù)離子終因振幅不斷增加而偏離，所以又稱四級桿分析器。 3 離子阱質(zhì)譜儀ITMS 三維四極MS（ 3DQ） 內(nèi)電離式 離子貯存在三維四極阱內(nèi)作穩(wěn)定的振動運動，當(dāng)環(huán)形電極上的射頻電壓掃描時（或端電極電壓軸向調(diào)制時），質(zhì)量數(shù)從小到大的離子依次從四極阱的端電極逸出而接收，離子在阱內(nèi)形成 外電離式 離子的分離原理同上。但離子在阱外形成，注射到阱內(nèi) 一 、 質(zhì)譜儀類別表 序號 質(zhì)譜儀類別 質(zhì)量分離原理和說明 4 飛行時間質(zhì)譜儀 TOFMS 不同質(zhì)量（相同能量）的離子，飛過固定距離時所需的時間不同而分離 5 離子回旋共振質(zhì)譜儀ICRMS 離子在互為正交的均勻磁場和射頻電場中作回旋共振運動，當(dāng)回旋半徑達(dá)到一定大小時被接收。其回旋頻率與離子質(zhì)量成反比 一 、 質(zhì)譜儀類別表 序號 質(zhì)譜儀類別 質(zhì)量分離原理和說明 6 串 聯(lián) 質(zhì) 譜 儀 串聯(lián)磁式質(zhì)譜（多個扇形電磁場） 磁式 MSMS，前一個 MS 選擇母離子，經(jīng)高能碰撞活化分解成子離子，再由后一個 MS分析 串聯(lián)四極 MS 四極 MSMS，前一個四極選擇母離子，經(jīng)純射頻四極場低能碰撞活化分解成子離子，再由后一個四極分析 四極磁式混合型 前、后 MS 類型不同，但作用同上。常見的為磁式四極混合型 離子阱(MS)n 利用離子阱的選定質(zhì)量離子貯存能力（采用軸向調(diào)制或過濾噪音場技術(shù)獲得），經(jīng)一定貯存時間分解成子離子，隨后再由離子阱分析，并可重復(fù)多次，從而獲得時間串聯(lián)的MSMS，簡寫為 (MS)n 一 、 質(zhì)譜儀類別表 序號 質(zhì)譜儀類別 質(zhì)量分離原理和說明 7 氣體同位素比質(zhì)譜儀（ IRMS） 質(zhì)量分離原理同質(zhì)譜儀。專用于測定氣體同位素比，如 13C/12C、 15N/14N、18O/16O 等 8 離子遷移譜儀（ IMS） 它能像質(zhì)譜一樣實現(xiàn)氣相離子分離，但在大氣壓下進(jìn)行。離子在電場中的遷移速度決定于離子遷移率（單位電場下的漂移運動速度），離子按遷移率分離，稱離子遷移譜儀。類比于飛行時間質(zhì)譜和磁式質(zhì)譜，它也有時間分離和空間位置分離兩種，可視為特種譜 二、 MS 基本參數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 質(zhì)量數(shù)范 圍 GCMS 聯(lián)用儀可檢測到的最高質(zhì)量數(shù)離子和最低質(zhì)量數(shù)離子之間的質(zhì)量數(shù)復(fù)蓋范圍，質(zhì)量數(shù)單位為平均質(zhì)量單位，稱為 amu，或稱為道爾頓，記作 D 質(zhì)量數(shù)范圍一般指單電荷離子而言 小型 11000 中型 12021 左右（四極） 15000 左右（磁式） 大型 12021（四極） 110000（磁式） 主要決定于質(zhì)量分析器的設(shè)計參量 二、 MS 基本參數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 質(zhì)量分辨率 R 在 GCMS 聯(lián)用儀所測的質(zhì)譜圖上， R 表征了分辨相鄰兩峰的能力。計算公式 R=[(M1+M2)/2(M2M1] (L/W5%)， 其中 M M2 為相鄰兩峰的離子質(zhì)量數(shù)， L 為它們分開的距， W 5%為離子峰峰高水平 %處的寬度。L 和 W 5%單位應(yīng)一致 mm 或 amu）。 質(zhì)量分析器常用指數(shù)掃描，譜線間隔非等寬，但分辨率在整個質(zhì)量范圍內(nèi)相等；四極質(zhì)量分析器線性掃描，單位質(zhì)量分辨，最高可測質(zhì)量數(shù)即為最高分辨率。常以半峰寬 W 1/2 作峰寬計算分辨率（如峰形呈高斯分布， W1/2=W 5% /2） 小型 1000 中型 ~2021（四極） ~5000（磁式） 大型 2021（四極） 10000（磁式） 決定于質(zhì)量 分析器的設(shè)計 參量（如磁場曲 率半徑、離子出 口縫大小、離子 在四極場的振 動周期數(shù)等） 真空度越好， R 越大 掃描速度越 快， R 越低 離子檢測系 統(tǒng)響應(yīng)時間常數(shù) τ越小，R 越大 二、 MS 基本參數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 靈敏度 （最小檢 測量） 全掃描靈敏度 對某一固定樣品（如硬脂酸甲酯），對某一電離方法（一般分電子轟擊 EI 和化學(xué)電離 CI 兩種），對某一離子極性（可分為正、負(fù)離子兩種）在給定操作條件下（一般為不分流進(jìn)樣，樣品色譜峰半峰寬度約數(shù)秒，在樣品全譜的質(zhì)量范圍內(nèi)，以一定速度掃描），檢測樣品的分子離子（ EI）或次分子離子（ CI）的信噪比達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)（一般為 10： 1）所需的最小進(jìn)樣量為 GCMS 的全掃描靈敏度 1000~1pg 靈敏度與儀器的質(zhì)量分辨在一定范圍內(nèi)成反比 對不同樣品，不同電離方式， 不同離子極性，不同操作條件和不同信噪比要求，其最小檢測量（ 即靈敏度）亦不同 二、 MS 基本參數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 靈敏度（最小檢 測量） 選擇離子檢測靈敏度，除掃描方式（在選定的一組離子質(zhì)量數(shù)內(nèi)，以某一居留時間，如每峰50ms，循環(huán)跳掃）與全掃描靈敏度規(guī)定不同外，其余同上 10~ 除掃描方式不同外，同上 靈敏度與居留時間成正比 選擇反應(yīng)檢測靈敏度，除掃描方式（ MS1 選定的一組離子質(zhì)量數(shù)內(nèi)， MS2 選定一組子離子，按一定母子關(guān)系循環(huán)跳掃）與全掃描靈敏度規(guī)定不同外， 其余同上。應(yīng)用于 GCMS 10~ 除掃描方式 不同外，同上 靈敏度與測 量離子的居留 時間成正比 二、 MS 基本參數(shù) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 最高掃描速度 GCMS 聯(lián)用儀獲得質(zhì)譜圖時最快掃描速度。速度越快，可獲質(zhì)譜圖隨 GC 樣品變化的影響越小，質(zhì)譜圖越接近標(biāo)準(zhǔn)譜，再生總離子色譜圖越逼真，一般以一個色譜峰能掃描十次左右。過快的掃描會降低儀器的靈敏度和質(zhì)量分辨率。實際使用的掃描速度依分析要求和儀器性能作綜合考慮 磁式質(zhì)譜：指數(shù)掃描已快至每十倍程質(zhì)量數(shù) ~ 秒，四極質(zhì)譜：線性掃描已快至2021amu/s~10000amu/s, 離子阱質(zhì)譜快至10000amu/s 對北掃描質(zhì)譜， 在鐵感應(yīng)線圈 的自感。磁鐵的 渦流和磁滯都 會影響掃描速 度，一般采用疊 層磁鐵和低壓 大電流激磁線 圈 三 、 GCMS 聯(lián)用儀分類表 GCMS 類別 小型 中型 大型 性 能 特 點 質(zhì)量分析器類別 小型四極、離子阱 MS 中型四極 中型磁式 大型磁式雙聚焦 MS 串聯(lián)質(zhì)譜（ MSMS） 最高質(zhì)量數(shù) 1000 2021（四極） ~5000（磁式） 2021（四極） 10000（磁式） 最高分辨率 1000 2021（四極） ~5000（磁式） 2021（四極） 10000（磁式） 體積 小 中 大 四 、 GCMS 聯(lián)用儀主要性能指標(biāo) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)定義及實用意義 指標(biāo)數(shù)值 影響因素 多功能 計算機(jī)多功能： 數(shù)據(jù)采集和實時顯示能力 數(shù)據(jù)處理、譜庫檢索和定量分析能力 主機(jī)控制、狀態(tài)顯示和自動化管理能力 主機(jī)多功能： EI/CI 切換（或掃描）裝置 質(zhì)譜的直接進(jìn)樣系統(tǒng) 色譜的樣品盤自動注射進(jìn)樣器和自動頂空進(jìn)樣器 詳見計算機(jī)部分 決定于計算機(jī) 軟、硬件配置 決定于GCMS 聯(lián)用儀主機(jī)的硬