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質譜儀種類很多,不同類型的質譜儀主要差別在于離子源。離子源的不同決定了對被測樣品的不同要求,同時,所得信息也不同。質譜儀的分辨率同樣十分重要,高分辨質譜儀可給出化合物的組成式,對于未知物定性至關重要。因此,在進行質譜分析前,要根據(jù)樣品狀況和分析要求選擇合適的質譜儀。
目前,有機質譜儀主要有兩大類:氣相色譜-質譜聯(lián)用儀與液相色譜-質譜聯(lián)用儀。
GC-MS分析條件的選擇
在GC-MS分析中,色譜的分離與質譜數(shù)據(jù)的采集同時進行,為了使每個組分都得到分離和鑒定,必須設備合適的色譜和質譜分析條件:
色譜條件包括色譜柱類型(填充柱或毛細管柱),固定液種類,汽化溫度,載氣流量,分流比,溫升程序等。
設置原則是:一般情況下均使用毛細管柱,極性樣品使用極性毛細管柱,非極性樣品采用非極性毛細管柱,未知樣品可先用中等極性毛細管柱,試用后再調整。當然,如果有文獻可以參考,就采用文獻所用條件。
質譜條件包括:電離電壓,電子電流,掃描速度,質量范圍,這些都要根據(jù)樣品情況進行設定。為了保護燈絲和倍增器,在設定質譜條件時,還要設置溶劑去除時間,使溶劑峰通過離子源之后再打開燈絲和倍增器。在所有的條件確定之后,將樣品用微量注射器注入進樣口,同時,啟動色譜與質譜,進行GC-MS分析。
GC-MS數(shù)據(jù)采集
有機混合物樣品用微量注射器由色譜儀進樣口注入,經(jīng)色譜柱分離后進入質譜儀離子原在離子源被電離成離子。離子經(jīng)質量分析器,檢測器之后即成為質譜儀信號并輸入計算機。樣品由色譜柱不斷流入離子源,離子由離子源不斷進入分析器并不斷得到質譜,只要設定好分析器掃描的質量范圍和掃描時間,計算機就可以采集到一個個的質譜。
如果沒有樣品進入離子源,計算機采集到的質譜各離子強度均為0。當有樣品過入離子源時,計算機就采集到具有一定離子強度的質譜。并且計算機可以自動將每個質譜的所有離子強度相加。顯示出總離子強度,總離子強度隨時間變化的曲線就是總離子色譜圖,總離子色譜圖的形狀和普通的色譜圖是相一致的,它可以認為是是用質譜作為檢測器得到的色譜圖。 質譜儀掃描方式有兩種:全掃描與選擇離子掃描:全掃描是對質量范圍內的離子全部掃描并記錄,得到的是正常的質譜圖,這種質譜圖可以提供未知物的分子量和結構信息。可以進行庫檢索。
質譜儀還有另外一種掃描方式叫選擇離子監(jiān)測(Selection Moniring SIM)。此種掃描方式是只針對選定的離子進行檢測,而其它離子不被記錄。
它的:一是對離子進行選擇性檢測,只記錄具有特征的、感興趣的離子,不相關的,干擾離子統(tǒng)統(tǒng)被排除;
二是選定離子的檢測靈敏度大大提高。在正常掃描情況下,假定一秒鐘掃描2~500個質量單位。那么,掃過每個質量所花的時間大約是1/500秒,也就是說,在每次掃描中,有1/500秒的時間是在接收某一質量的離子。在選擇離子掃描的情況下,假定只檢測5個質量的離子,同樣,也用一秒,那么,掃過一個質量所花的時間大約是1/5秒。也就是說,在每次掃描中,有1/5秒時間是在接收某一質量的離子。因此,采用選擇離子掃描方式比正常掃描方式靈敏度可提高大約100倍。
由于,選擇離子掃描只能檢測有限的幾個離子,不能得到完整的質譜圖,因此,不能用來進行未知物定性分析,但是,如果選定的離子具有很好的特征性,也可以用來表示某種化合物的存在。選擇離子掃描方式最主要的用途是定量分析,由于它的選擇性好,可以把由全掃描方式得到的非常復雜的總離子色譜圖變得十分簡單。消除其它組造成的干擾。
GC-MS得到的信息
1.總離子色譜圖
計算機可以將采集到每個質譜的所有離子相加得到總離子強度,總離子強度隨時間變化曲線就是總離子色譜圖,總離子色譜圖的橫座標是出峰時間,縱座標是峰高。圖中每個峰表示樣品的一種組份,由每個峰可以得到相應化合物質譜圖;峰面積與該組份含量成正比,可用于定量。由GC-MS得到的總離子色譜圖與一般色譜儀得到的色譜圖基本上一致,只要所用色譜柱相同,樣品出峰順序便相同。其差別在于,總離子色譜圖運用的檢測器是質譜儀,而一般色譜圖所用的檢測器是氫焰、熱導等,兩種色譜圖中各成分的校正因子不同。
2、質譜圖
由總離子色譜圖可以得到任何一種組分的質譜圖。一般情況下,為了提高信噪比。通常由色譜峰峰頂處得到相應質譜圖,但如果兩個色譜峰具有相互干擾,應盡量選擇不發(fā)生干擾的位置而得到質譜,或通過扣本底消除其他組分影響。
3、庫檢索
得到質譜圖后可以通過計算機檢索對未知化合物進行定性。檢索結果可以給出幾個可能的化合物,并以匹配度大小順序排列出這些化合物的名稱、分子式、分子量和結構式等。使用者可以根據(jù)檢索結果和其它的信息,對未知物進行定性分析。目前,GC-MS聯(lián)用儀有幾種數(shù)據(jù)庫。應用廣泛的有NIST庫和Willey庫,前者目前有標準化合物譜圖13萬張,后者有近30萬張。此外,還有庫、農(nóng)藥庫等專用譜庫。
4、質量色譜圖(或提取離子色譜圖)
總離子色譜圖是將每種質譜的所有離子加和得到。同樣,由質譜中任何質量離子也可得到色譜圖,即,質量色譜圖。質量色譜圖是由全掃描質譜中提取出一種質量的離子而得到的色譜圖。因此,又稱為提取離子色譜圖。假定做質量為m的離子質量色譜圖,如果某化合物質譜中不存在該種離子,那么該化合物就不會出現(xiàn)色譜峰。
一個混合物樣品中可能只有幾個甚至一個化合物出峰。利用該特點可識別具有某種特征的化合物,也可通過選擇不同質量的離子做質量色譜圖,使正常色譜不能分開的兩個峰實現(xiàn)分離,以便進行定量分析。由于,質量色譜圖是采用一種質量的離子作色譜圖。因此,進行定量分析時也需要使用同一離子得到質量色譜圖測定校正因子。
5、選擇離子監(jiān)測
一般掃描方式是連續(xù)改變Vrf,使不同質荷比的離子順序通過分析器到達檢測器,而選擇離子監(jiān)測則是對選定離子進行跳躍式掃描。采用該種掃描方式可提高檢測靈敏度。由于該種方式靈敏度高,因此,適用于量少且不易得到的樣品分析。利用選擇離子方式不僅靈敏度高,而且選擇性好,在許多干擾離子存在時,利用正常掃描方式所得信號值可能很小,噪音可能很大,但用選擇離子掃描方式,只選擇特征離子,噪音會變得很小,信噪比大大提高。
在對復雜體系中某一微量成分進行定量分析時,常采用選擇離子掃描方式。由于,選擇離子掃描不能得到樣品全譜。因此,該種譜圖不能進行庫檢索,利用選擇離子掃描方式進行GC-MS聯(lián)用分析時,得到的色譜圖在形式上類似質量色譜圖,但實際上,二者有巨大的差別。質量色譜圖利用全掃描方式得到。因此,可得到任何一個質量的質量色譜圖;選擇離子掃描是選擇了一定m/z離子。掃描時選定哪個質量,就只能有那個質量的色譜圖。如果二者選擇同一質量,那么,用SIM靈敏度要高得多。
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