GC-MS原理及应用课件.ppt

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1、GC-MS原理及应用化学工艺张凯GC-MS简介气相色谱–质谱法联用（Gas chromatographymass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS)是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。具有检测灵敏度高，分离效果好的优点。GC-MS的发展历史用质谱仪作为气相色谱的检测器是上个世纪50年代期间由Roland Gohlke和Fred McLafferty首先开发的。当时所使用的敏感的质谱仪体积庞大、容易损坏只能作为固定的实验室装置使用。1968年初在斯坦福大学和普渡大学建立了第一台GC

2、/MS的最早雏型。今天电脑化的GC/MS仪器被广泛地用在水、空气、土壤等的环境检测中；同时也用于农业调控、食品安全、以及医药产品的发现和生产中。GC-MS的组成气相色谱部分气路系统，进样系统，分离系统，温度控制系统以及检测和记录系统。质谱部分真空系统，进样系统，离子源，质量分析器，离子检测器和计算机自动控制及数据处理系统。GC部分GC原理气相色谱示意图以气固色谱法为例，气相色谱选择惰性气体作为载气，以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当一种不与被分析物质发生化学反应的被称为载气的永久性气体（例如H2、N2、He、Ar、C

3、O2等）携带样品中各组分通过装有固定相的色谱柱时，由于试样分子与固定相分子间发生吸附、溶解、结合或离子交换，使试样分子随载气在两相之间反复多次分配，使那些分配系数只有微小差别的组分发生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离。样品分离后进入检测器中被检测、记录下来。进样时样品中含水问题水的通过容易将固定相溶解带走，使聚乙二醇断键容易降低了色谱柱的柱效，减弱色谱柱的分离效果水的表面能很大，而大部分的毛细管柱固定相的表面能较低，导致水的润湿性能很差。水又具有较高的沸点，由于不能在色谱柱壁上形成光滑的溶剂膜而一部分水以液体状态流过色

4、谱柱，水会留下液滴，导致在水中具有良好的溶解性的溶质会出现谱带展宽，甚至会出现色谱峰裂分。柱上进样时，不挥发的化合物，如盐类，会被液体水栓带入色谱柱，使色谱柱被污染的可能性增加。很难找到一种表面既能被水润湿又能有效脱活以保证惰性的固定相质谱部分MS（质谱仪）示意图MS原理质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）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正电荷的离子，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，

5、从而确定其质量。四级质谱仪飞行时间质谱仪离子阱质谱仪磁式质量质谱仪质量分析器四级杆质谱仪四极杆质量分析器由四根相互平行并均匀安置的金属杆构成，相对的两根杆连在一起。在两组极杆上分别施加极性相反的电压。离子束进入电场后，在交变电场作用下产生了振荡，在一定电场强度和频率下，只有某种质量的离子能通过电场到达检测器，其它离子由于振幅大而撞到极杆上。飞行时间质谱仪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，它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

6、，质量大的飞行速度慢后到达检测器，因而可获得质量分离。离子阱质谱仪离子阱质量分析器由环形电极和上下两个端盖电极组成，在环形电极和端盖电极之间加上高频电压，当高频电压固定为某一值时，只能使某一质荷比的离子成为肼内的稳定离子，轨道振幅保持一定，可长时间留在肼内。当在引出电极上加负电压脉冲，可将肼内的稳定离子引出，再由检测器检测。磁式质量质谱仪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

7、置，得到了空间位置上的分离。气相色谱法：分离效率高，定量分析简便，但定性能力差质谱法：灵敏度高，定性能力强，但进样要纯同时定量分析复杂GC-MS联用优点：（1）其定性参数增加,定性可靠；（2）它是一种高灵敏度的通用型检测器；（3）可同时对多种化合物进行测量而不受基质干扰；（4）定量精度较高；（5）日常维护方便。GC-MS原理GC-MS利用气相色谱作为质谱的进样系统，使复杂的化学组会得到分离；利用质谱仪作为检测器进行定性和定量的分析，主要是用于定性定量分析沸点较低、热稳定性好的化合物。关键装置接口装置色谱仪和质谱仪是通过接口装置连

8、接起来的，色谱柱出口处于常压，质谱仪则要求真空的工作条件，所以将两者结合起来时需要有一接口起到传输试样，匹配两者工作气压的作用。分子分离器类型：微孔玻璃式、半透膜式和喷嘴式喷射式分子分离器喷射式分子分离器是常用的一种分离器。由色谱柱出口的具有一定压强的气流，通过