氣質(zhì)聯(lián)用儀

　　應(yīng)用

　　氣質(zhì)聯(lián)用儀被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離與鑒定，其具有GC的高分辨率和質(zhì)譜的高靈敏度，是生物樣品中藥物與代謝物定性定量的有效工具。

　　質(zhì)譜儀的基本部件有：三部分組成，它們被安放在真空總管道內(nèi)。

　　接口：由GC出來的樣品通過接口進(jìn)入到質(zhì)譜儀，接口是氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)的關(guān)鍵。

　　接口作用

　　1 壓力匹配——質(zhì)譜離子源的真空度在10-3Pa，而GC色譜柱接口的作用就是要使兩者壓力匹配。

　　2 組分濃縮——從GC色譜柱流出的氣體中有大量載氣，接口的作用是排除載氣，使被測物濃縮后進(jìn)入離子源。

　　常見接口技術(shù)

　　1 分子分離器連接（主要用于填充柱）

　　擴(kuò)散型——擴(kuò)散速率與物質(zhì)分子量的平方成反比，與其分壓成正比。當(dāng)色譜流出物經(jīng)過分離器時(shí)，小分子的載氣易從微孔中擴(kuò)散出去，被真空泵抽除，而被測物分子量大，不易擴(kuò)散則得到濃縮。

　　2 直接連接法（主要用于毛細(xì)管柱）

　　在色譜柱和離子源之間用長約50cm，內(nèi)徑0.5mm的不銹鋼毛細(xì)管連接，色譜流出物經(jīng)過毛細(xì)管全部進(jìn)入離子源，這種接口技術(shù)樣品利用率高。

　　3 開口分流連接

　　該接口是放空一部分色譜流出物，讓另一部分進(jìn)入質(zhì)譜儀，通過不斷流入清洗氦氣，將多余流出物帶走。此法樣品利用率低。

　　離子源

　　離子源的作用是接受樣品產(chǎn)生離子，常用的離子化方式有：

　　1、電子轟擊離子化(electron impact ionization，EI)EI是最常用的一種離子源，有機(jī)分子被一束電子流(能量一般為70eV)轟擊，失去一個(gè)外層電子，形成帶正電荷的分子離子(M+)，M+進(jìn)一步碎裂成各種碎片離子、中性離子或游離基，在電場作用下，正離子被加速、聚焦、進(jìn)入質(zhì)量分析器分析。

　　EI特點(diǎn)：

　?、拧⒔Y(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

　?、?、圖譜具有特征性，化合物分子碎裂大，能提供較多信息，對化合物的鑒別和結(jié)構(gòu)解析十分有利。

　?、恰⑺梅肿与x子峰不強(qiáng)，有時(shí)不能識別。

　　本法不適合于高分子量和熱不穩(wěn)定的化合物。

　　2、化學(xué)離子化(chemicalionization，CI)將反應(yīng)氣(甲烷、異丁烷、氨氣等)與樣品按一定比例混合，然后進(jìn)行電子轟擊，甲烷分子先被電離，形成一次、二次離子，這些離子再與樣品分子發(fā)生反應(yīng)，形成比樣品分子大一個(gè)質(zhì)量數(shù)的(M+1) 離子，或稱為準(zhǔn)分子離子。準(zhǔn)分子離子也可能失去一個(gè)H2，形成(M-1)離子。

　　CI特點(diǎn)

　?、?、不會(huì)發(fā)生象EI中那么強(qiáng)的能量交換，較少發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，譜形簡單。

　?、?、分子離子峰弱，但(M+1) 峰強(qiáng)，這提供了分子量信息。

　　3、場致離子化(fieldionization，F(xiàn)I)　適用于易變分子的離子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、苯丙胺類等。能產(chǎn)生較強(qiáng)的分子離子峰和準(zhǔn)分子離子峰。

　　4、場解吸離子化( field desorption ionization，F(xiàn)D)　用于極性大、難氣化、對熱不穩(wěn)定的化合物。

　　5、負(fù)離子化學(xué)離子化(negative ion chemical ionization，NICI)是在正離子MS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種離子化方法，其給出特征的負(fù)離子峰，具有很高的靈敏度(10-15g)。

　　質(zhì)量分析

　　其作用是將電離室中生成的離子按質(zhì)荷比(m/z)大小分開，進(jìn)行質(zhì)譜檢測。常見質(zhì)量分析器有：

　　1、四極質(zhì)量分析器(quadrupole analyzer)

　　原理：由四根平行圓柱形電極組成，電極分為兩組，分別加上直流電壓和一定頻率的交流電壓。樣品離子沿電極間軸向進(jìn)入電場后，在極性相反的電極間振蕩，只有質(zhì)荷比在某個(gè)范圍的離子才能通過四極桿，到達(dá)檢測器，其余離子因振幅過大與電極碰撞，放電中和后被抽走。因此，改變電壓或頻率，可使不同質(zhì)荷比的離子依次到達(dá)檢測器，被分離檢測。

　　2、扇形質(zhì)量分析器

　　磁式扇形質(zhì)量分析器(magnetic-sector massanalyzer)被電場加速的離子進(jìn)入磁場后，運(yùn)動(dòng)軌道彎曲了，離子軌道偏轉(zhuǎn)可用公式表示：當(dāng)H，V一定時(shí)，只有某一質(zhì)荷比的離子能通過狹縫到達(dá)檢測器。

　　特點(diǎn)：分辨率低，對質(zhì)量同、能量不同的離子分辨較困難。

　　3、雙聚焦質(zhì)量分析器(double-focusing massassay)由一個(gè)靜電分析器和一個(gè)磁分析器組成，靜電分析器允許有某個(gè)能量的離子通過，并按不同能量聚焦，先后進(jìn)入磁分析器，經(jīng)過兩次聚焦，大大提高了分辨率。

　　4、離子阱檢測器(ion trap detector)

　　原理類似于四極分析器，但讓離子貯存于井中，改變電極電壓，使離子向上、下兩端運(yùn)動(dòng)，通過底端小孔進(jìn)入檢測器。

　　檢測器：

　　檢測器的作用是將離子束轉(zhuǎn)變成電信號，并將信號放大，常用檢測器是電子倍增器。當(dāng)離子撞擊到檢測器時(shí)引起倍增器電極表面噴射出一些電子，被噴射出的電子由于電位差被加速射向第二個(gè)倍增器電極，噴射出更多的電子，由此連續(xù)作用，每個(gè)電子碰撞下一個(gè)電極時(shí)能噴射出2～3個(gè)電子，通常電子倍增器有14級倍增器電極，可大大提高檢測靈敏度。

　　測定方法

　　總離子流色譜法(total ionization chromatography，TIC)——類似于GC圖譜，用于定量。l反復(fù)掃描法(repetitive scanningmethod，RSM)——按一定間隔時(shí)間反復(fù)掃描，自動(dòng)測量、運(yùn)算，制得各個(gè)組分的質(zhì)譜圖，可進(jìn)行定性。l質(zhì)量色譜法(masschromatography，MC)——記錄具有某質(zhì)荷比的離子強(qiáng)度隨時(shí)間變化圖譜。在選定的質(zhì)量范圍內(nèi)，任何一個(gè)質(zhì)量數(shù)都有與總離子流色譜圖相似的質(zhì)量色譜圖。

　　選擇性離子監(jiān)測(selected ion monitoring，SIM)——對選定的某個(gè)或數(shù)個(gè)特征質(zhì)量峰進(jìn)行單離子或多離子檢測，獲得這些離子流強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線。其檢測靈敏度較總離子流檢測高2～3個(gè)數(shù)量級。

　　質(zhì)譜圖——為帶正電荷的離子碎片質(zhì)荷比與其相對強(qiáng)度之間關(guān)系的棒圖。質(zhì)譜圖中最強(qiáng)峰稱為基峰，其強(qiáng)度規(guī)定為100%，其它峰以此峰為準(zhǔn)，確定其相對強(qiáng)度。

　　保養(yǎng)維護(hù)

　　氣質(zhì)聯(lián)用儀可以看作是毛細(xì)管柱氣相色譜儀加上質(zhì)量檢測器的組合。它常出的問題也是兩者相加。

　　1、儀器涉及的密閉性問題

　　氣質(zhì)聯(lián)用儀是一個(gè)氣體運(yùn)行的系統(tǒng)，因而儀器的密封性相當(dāng)重要。

　　(1)換柱：毛細(xì)管柱進(jìn)入質(zhì)譜腔中的長度不適當(dāng)，太長或太短都不行。

　　(2)墊圈要松緊合適，太松會(huì)有漏氣的隱患，太緊則會(huì)壓碎墊圈，每次更換色譜柱時(shí)需要更換新的密封墊圈。

　　(3)清洗離子源時(shí)打開腔體后要注意其密封性。

　　2、色譜柱的使用與保存

　　(1)　色譜柱使用時(shí)應(yīng)注意說明書中標(biāo)明的最低和最高溫度,不能超過色譜柱的溫度上限使用,否則會(huì)造成固定液流失,還可造成對檢測器的污染。要設(shè)定最高允許使用溫度,如遇人為或不明原因的突然升溫,GC會(huì)自動(dòng)停止升溫以保護(hù)色譜柱。氧氣、無機(jī)酸堿和礦物酸都會(huì)對色譜柱固定液造成損傷,應(yīng)杜絕這幾類物質(zhì)進(jìn)入色譜柱。

　　(2)　色譜柱拆下后通常將色譜柱的兩端插在不用的進(jìn)樣墊上,如果只是暫時(shí)拆下數(shù)日則可放于干燥器中。

　　(3)　色譜柱的安裝

　　色譜柱的安裝應(yīng)按照說明書操作,切割時(shí)應(yīng)用專用的陶瓷切片,切割面要平整。不同規(guī)格的毛細(xì)管柱選用不同大小的石墨墊圈,注意接進(jìn)樣口一端和接質(zhì)譜一端所用的石墨墊圈是不同的,不要混用。進(jìn)入進(jìn)樣口一端的毛細(xì)管長度要根據(jù)所使用的襯管而定,儀器公司提供了專門的比對工具,同樣,進(jìn)入質(zhì)譜一端的毛細(xì)管長度也需要用儀器公司提供的專門工具比對。柱接頭螺帽不要上得太緊,太緊了壓碎石墨圈反而容易造成漏氣,一般用手?jǐn)Q緊后再用扳手緊四分之一圈即可。接質(zhì)譜前先開機(jī)讓柱末端插入盛有有機(jī)溶劑的小燒杯,看是否有氣泡溢出且流速與設(shè)定值相當(dāng)。嚴(yán)禁無載氣通過時(shí)高溫烘烤色譜柱,以免造成固定液被氧化流失而損壞色譜柱。

　　3、離子源和預(yù)桿的清洗

　　清洗前先準(zhǔn)備好相關(guān)的工具及試劑,然后打開機(jī)箱,小心地拔開與離子源連接的電纜,擰松螺絲,取下離子源。取預(yù)桿之前先取下主四極桿,豎放在無塵紙上,再取下預(yù)桿待洗。注意整個(gè)操作過程一要小心謹(jǐn)慎,二要避免灰塵進(jìn)入腔體。將離子源各組件分離,在離子源的所有組件中,燈絲、線路板和黑色陶瓷圈是不能清洗的。而離子盒及其支架、三個(gè)透鏡、不銹鋼加熱塊以及預(yù)桿需要用氧化鋁擦洗,將600目的氧化鋁粉用甘油或去離子水調(diào)成糊狀,用棉簽蘸著擦洗,重點(diǎn)擦洗上述組件的內(nèi)表面,即離子的通道。氧化鋁擦洗完畢后,用水沖凈,然后分別用去離子水、甲醇、丙酮浸泡,超聲清洗,待干后組合好離子源,先安裝好預(yù)桿、四極桿,最后小心裝回離子源,蓋好機(jī)箱,清洗完畢。