大学生色谱小论文
2014—2015学年第1学期
《现代色谱分析技术》课程论文 2014.12
班级 学号 姓名 开课学院 任课教师 成绩______ ____
气质联用技术及联用仪
摘要:介绍了气质联用技术并对如何选择合适的气质联用仪做出介绍 关键词:气质联用技术;真空泵;侦探器
0 引言
随着科技的不断发展与进步,作为一项新的分离与分析技术,气相色谱法正迅速的被发展起来,这是一种选择性良好、灵敏程度高而且十分高效的、被广泛应用的一种仪器分析方法。气相色谱技术的发展已渐趋成熟,虽然基础性的创新成果十分有限,但技术性的进步一直在进行着,气相色谱质谱的联用技术对混合物的分析具有较高的灵敏度、选择性及广泛的适用性。本文对气质联用技术作了介绍并对如何选择合适的气质联用仪作出详细介绍。
1 气质联用技术(GC—MS)
在色谱联用仪中,气相色谱和质谱联用仪(GC—MS) 是开发最早的色谱联用仪器。自1957年霍姆斯(Holmes JC)和莫雷尔(Morrell FA)首次实现气相色谱和质谱联用以后,这一技术得到长足的发展。质谱常用四极杆质谱仪,近来还有离子阱、飞行时间质谱仪和傅里叶变换质谱仪。凡是能用气相色谱分析的试样,均适合于GC —MS 分析,如环境污染物的分析,香精、香料的成分分析和质量评价,中草药的挥发性成分鉴定,药物及其他化工产品的分析,毒物、毒品及违禁药物的鉴定和检测等。
气质联用法综合了气相色谱和质谱的优点,弥补了各自的缺陷,因而具有灵敏度高、分析速度快和鉴别能力强的特点,可同时完成待测组分的分离和鉴定,特别适用于多组分混合物未知组分的定性和定量分析,判断化合物的分子结构;准确地测定化合物的分子量和元素组成分析;是目前能够为皮克级试样提供结构信息的工具。近年来随着计算机技术的飞速发展,质谱库检索功能不断完善,GC —MS 法对可挥发性未知成分与微量成分的结构分析更是具有独到之处。
2 如何选择合适的气质联用联用仪
2.1 高真空泵之选择
在GC/MS的分析中,真空是不可或缺之要素,它决定了分析之再现性与可预期性,也使得仪器具有高灵敏度及保护侦测器,所以高真空泵之选择就相当的重要。目前最常见就是扩散泵及涡轮泵二种,根据其扩散泵原理,扩散泵会有油气污染之问题,且于开机关机时必须耗时等待,所以要有高灵敏度及快速分析的数据就必须要选择涡轮泵。 2.2侦测器之选择
由于光电倍增管之耐污染及寿命长,相较于电子倍增管仅二年之寿命与衰减性,所以侦测器选择使用光电倍增管。可免除讯号衰减所造成的不稳定及日后维护的费用。
2.2.1四极棒质谱仪(Quadrupole)与离子阱质谱仪(Ion Trap) 四极棒质谱仪 (Quadrupole):
原理:分子在离子源被离子化后,由推送电极推送,再经由加速电压加速后通过四极棒,到达侦测器。带电粒子经由四极棒所产生直流电压(DC)及射频(RF)所产生之电场中稳定变化,而过滤掉不同的荷质比(m/z)以达到分析不同分子的作用到达侦测器。 离子阱质谱仪 (Ion Trap) :
原理:离子在环电极及二个端盖电极所产生的电场被困于离子阱之小空间中,经过射频的扫瞄,使得离子不稳定而被激出(Eject)。其离子穿透率与四极柱不同,所以同一分析物图谱之离子相对比例在四极柱及离子阱所得到的并不相同。离子阱曾经具有高灵敏度之优点,但是随着四极柱技术的改进,目前已不再是其优势。
四极棒质谱仪 (Quadrupole) 1. 四极棒所产生之图谱皆为典型图谱,
比对结果准确度高
2. 稳定性高,不同浓度及不同时间所得到之图谱皆相同
3. 在真空度及四极棒原理设计改进后,灵敏度非常高
4. 动态线性范围广,可定量到极高浓度之样品
离子阱质谱仪 (Ion Trap)
优点
具有MS/MS功能
(仅特殊实验需要此项功能)
2.2.2扩散泵(Diffusion Pump) 与涡轮泵(Turbomolecular pump)
由于Mass Spectrometer的真空范围必须维持在10-12~10-6torr,高真空度能使得到图谱具有有再现性及可预期性,也使仪器具有高灵敏度及保护侦测器,所以如何维持这真空系统是GC/MS相当重要部份。
扩散泵(Diffusion Pump)
涡轮泵(Turbomolecular pump)
2.2.3电子倍增管(Electron Multiplier) 与光电倍增管(Photomultiplier)
电子倍增管(Electron Multiplier) 离子直接撞击电子倍增管电极Dyno de ,释放出一连串电子,由于倍增管内部表面为产生电子之材质,所以电子数会以倍数生成,大小由所设定之Gain 而定,再侦测电流大小得到讯号
光电倍增管(Photomultiplier) 离子先撞击转换电极ConversionDyn ode ,释放出电子,电子再撞击磷片,放出光子,光子再撞击光电倍增管之电极,放出一连串电子,再侦测电流大小得到讯号
原理
缺点
1. 由于离子直接撞击电子倍增管,会污染表面,所以电子倍增管之讯号会衰减,寿命仅6到18个月 2. 当电流超过10-8安培(Amp)时,电子倍增管易造成超载(overloading) 与饱和(saturation)现象而降低其使用寿命。
价钱较高
参考文献
[1] 张艳华. 气相色谱的联用技术[J]. 光谱实验室. 2013, 30(6): 2836-2840.
[2] 汪正范, 杨树民, 岳卫华, 等. 色谱联用技术[M].北京:化学工业出版社, 2001. 63-74. [3] 朱明华, 胡坪. 仪器分析[M]. 北京: 高等教育出版社. 2008. [4] 杜一平. 现代仪器分析方法[M]. 上海: 华东理工大学出版社. 2008.