1、質(zhì)譜檢測器概述和基本原理 a概述 商品色譜-質(zhì)譜儀(也叫色質(zhì)儀，gc-ms儀)有無數(shù)品種，質(zhì)譜檢測器msd只是用于色譜峰的質(zhì)量數(shù)的“檢測”，但是敏捷度并不高。常規(guī)的電離質(zhì)譜技術(shù)，分子離子化要求在高真空下實現(xiàn)，四級桿質(zhì)譜儀的工作氣壓不能超過50pa，就是說：痕量氣體組分的分壓應(yīng)低于50pa。在這樣低的分壓下很難實現(xiàn)痕量組分的分析敏捷度，大氣壓離子質(zhì)譜儀等幾種離子化質(zhì)譜儀則能克服上述困難。apims(atmosphere pressure ionization mass spectrometer)與一般質(zhì)譜儀的區(qū)分在于設(shè)計了特別的取樣方式，由電暈放電針產(chǎn)生的電子轟擊空氣中的主要組分n2,o2,h2

2、o等，得到初級離子n2+,o2+,h2+o,ch3oh2+等，再由這些初級離子與被分析物分子舉行電子或質(zhì)子交換產(chǎn)生被分析物的分子離子。使得分子的離子化在大氣壓的條件下舉行，從而使分析敏捷度大大地提高，apims敏捷度可達到5×10-8(摩爾分?jǐn)?shù))，因而被廣泛應(yīng)用于電子氣、環(huán)保和醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)中痕量氣體中雜質(zhì)分析。 msd和紅外光譜、原子放射光譜、火焰原子汲取光譜、原子熒光光譜一樣，能對色譜柱的流出氣液態(tài)物質(zhì)舉行定性和定量分析。 b.基本原理 msd作為色譜儀的檢測器，是開發(fā)最早的色譜聯(lián)用儀器，因為從氣相色譜柱分別后的氣體樣品呈氣態(tài)，流淌相也是氣體(載氣)，與質(zhì)譜的進樣要求相匹配，最簡

3、單將這兩種儀器聯(lián)用。因此最早實現(xiàn)商品化的色譜聯(lián)用儀器就是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。這里只重點講接口和質(zhì)譜檢測器兩部分，同時對計算機和真空系統(tǒng)兩部分不詳細(xì)講無數(shù)。 msd檢測器系統(tǒng)主要有四部分組成：接口、質(zhì)譜檢測器、計算機系統(tǒng)和msd須要的真空系統(tǒng)，見圖3.14。毛細(xì)管柱通過接口挺直插入微孔，保證離子源的壓強處于工作范圍(10-110-1) pa，又能維持離子源內(nèi)的真空要求。載氣被真空抽走，被測組分電離成分子離子和各種碎片離子，經(jīng)加速、聚焦后進入四極桿質(zhì)量分析器，壓強10-510-4 pa，然后將各離子按荷質(zhì)比分別后，在離子檢測器上變成電流信號輸出，該信號經(jīng)計算機收集，處理和檢索后，打印成各種質(zhì)譜圖

4、和測試結(jié)果。 圖3.14msd系統(tǒng)暗示圖 1-毛細(xì)管柱;2-接口;3-加熱器;4-穩(wěn)定傳感器;5-離子源;6-加速聚焦;7-四極桿質(zhì)量分析器;8-離子檢測器9-msd c進樣系統(tǒng)和接口 作為色譜的檢測器gc-ms聯(lián)用儀的接口和色譜儀組成了質(zhì)譜的進樣系統(tǒng)。樣品從色譜進樣器進入色譜儀的色譜柱后，分別的各個組分依次通過接口進入質(zhì)譜儀的離子源，按照質(zhì)譜儀的工作特點，gc-ms聯(lián)用儀進樣系統(tǒng)中的接口應(yīng)滿足：接口的存在不破壞離子源的高真空，也不影響色譜柱分別的柱效;接口應(yīng)能使色譜分別后組分盡可能多地進入質(zhì)譜儀的離子儀，同時又使色譜流淌相盡可能不進入質(zhì)譜的離子源。 接口裝置是實現(xiàn)氣相色譜儀與質(zhì)譜聯(lián)用的關(guān)鍵技

5、術(shù)所在。通常的色譜出口為105 pa(latm=1.013×105 pa)左右，而質(zhì)譜儀卻需要在高真空度(10-610-5) pa下工作，氣體樣品組分到達質(zhì)譜儀離子化室舉行電離時的真空度為10-3pa，這樣兩者在正常工作壓力上相差8個數(shù)量級。因此接口裝置要解決的問題是氣相色譜的大氣壓工作條件如何與質(zhì)譜儀的高真空度工作條件相匹配銜接。為適應(yīng)質(zhì)譜儀對真空度的要求，希翼從色譜柱出口的載氣流速要低。通常毛細(xì)管柱的載氣流速約為1ml/min，這與質(zhì)譜儀聯(lián)用帶來一點便利。此外還應(yīng)把毛細(xì)管柱后流出物中的載氣盡可能地除去，保留并濃縮待測氣體物質(zhì)，將臨近大氣壓的氣流改變成適合離子化室所需的真空度，以使

6、質(zhì)譜儀在所需真空度下正常工作。常用的接口裝置有以下三種： 其一，挺直偶合接口 色譜儀出口約幾十厘米的色譜柱挺直通過切換閥與質(zhì)譜離子室銜接，離子室的真空泵延續(xù)運轉(zhuǎn)以保持10-3pa的真空度。打開閥門毛細(xì)管后流出物進入離子室，再繼續(xù)降壓，載氣不斷被真空泵抽走，而被色譜柱分別的樣品會在離子室受到電子轟擊源撞擊生成帶正電荷的分子離子，這些帶電離子在磁(電)場作用下，加速向質(zhì)量分析器(四極桿)運動。 其二，開口分流型接口 與氣相毛細(xì)管色譜分析類似，在滿足氣體分析敏捷度要求的前提下，將部分的分析氣進入質(zhì)譜儀。大部分的色譜柱流出物和載氣隨質(zhì)譜儀真空泵進入離子室，當(dāng)色譜柱流出物的流量大于真空泵的工作流量時，過

7、多的色譜柱流出物和載氣會隨大衣管的一起流出接口；當(dāng)色譜柱流出物的流量小于真空泵的工作流量時，大衣管的氦氣會提供補充氣量，與色譜出口的載氣和流出物一起進入離子室。 其三，噴射型分子分別器接口 此類接口依據(jù)在膨脹的高速噴射氣流中，不同分子量的氣體都以超音速的同樣速率向前噴射，但不同質(zhì)量分子具有不同的動量，動量大的氣體分子簡單保持沿噴射方向直線運動，動量小的載氣分子會偏離噴射方向而被真空泵抽走，這樣使得分子量較大的樣品分子得到濃縮進入分子分別器接口，并進入質(zhì)譜儀的離子室舉行分析。在分子分別器接口基礎(chǔ)上進展了解吸電噴霧離子化(desorption electro spray ionization, desd、電噴霧離子化(electro spray io