(3)氣相色譜質(zhì)譜法及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用ppt課件

1、氣相色譜質(zhì)譜法及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,方法原理及儀器概述,操作技術(shù)及日常維護(hù),在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用概述,揮發(fā)性有機(jī)物的應(yīng)用實(shí)例,半揮發(fā)性有機(jī)物的應(yīng)用實(shí)例,主要內(nèi)容,1、質(zhì)譜是什么？Mass Spectromety 特殊的天平：稱量離子的質(zhì)量。 質(zhì)譜學(xué)：是一門研究氣相離子結(jié)構(gòu)、 性質(zhì)及反應(yīng)行為的科學(xué)。 2、質(zhì)譜能做什么？ 定性：化合物的結(jié)構(gòu) 定量：混合物的組成 領(lǐng)域： 化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、 環(huán)境、物理、材料、能源等 3、質(zhì)譜的獨(dú)到之處是什么？ 4S特性： Sensitivity 靈敏 Speed 快速 Specificity 特異 Stoichiometry 化學(xué)計(jì)量,通用型檢測(cè)器 高靈敏度

2、, 高選擇性 選擇離子可改善色譜峰的分辨率 同時(shí)進(jìn)行定量和確認(rèn),質(zhì)譜的基本概念,一、方法原理及 儀器概述,為什么用GC/MSD？,發(fā)展歷史,1912年 Thomson 研制第世界上一臺(tái)質(zhì)譜儀 1919年 Aston 精密儀器，測(cè)定50多種同位素 1940年 應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域 1946年 飛行時(shí)間質(zhì)譜(Time-of flight mass analysis) 1953年 四極桿分析器(Quadrupole analyzers) 1956年 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC/MS) 高分辨質(zhì)譜儀 (High-resolution MS) 1966年 化學(xué)電離(Chemical ionization

3、) 1967年 串聯(lián)質(zhì)譜(Tandem mass spectrometry) 1973年 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 (LC/MS)，熱噴霧方法 1974年 傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR-MS) 1981年 快原子轟擊電離質(zhì)譜(FAB MS),質(zhì) 譜,同位素質(zhì)譜,生物質(zhì)譜,結(jié)構(gòu)鑒定、定量分析,化學(xué)、化工,環(huán)境、地球,藥學(xué)、毒物學(xué)、刑偵,生命、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué),有機(jī)質(zhì)譜,無機(jī)質(zhì)譜,質(zhì)譜分類,質(zhì)譜分析法 主要是通過對(duì)樣品離子質(zhì)荷比的分析而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行性和定量的一種方法。離子源把樣品電離為離子，質(zhì)量分析器把不同質(zhì)荷比的離子分開，經(jīng)檢測(cè)器檢測(cè)之后可以得到樣品的質(zhì)譜圖。,質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離

4、子源（10-3 10 -5 Pa ） 質(zhì)量分析器（10 -6 Pa ） 1大量氧會(huì)燒壞離子源的燈絲； 2用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電； 3引起額外的離子分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。,方法原理,進(jìn)樣系統(tǒng),離子源,質(zhì)量分析器,檢測(cè)器,1.氣體擴(kuò)散 2.直接進(jìn)樣 3.氣相色譜,1.電子轟擊 2.化學(xué)電離 3.場(chǎng)致電離 4.激光,1.單聚焦 2.雙聚焦 3.飛行時(shí)間 4.四極桿,質(zhì)譜檢測(cè)器（MSD）,儀器內(nèi)部連接示意圖,氣質(zhì)聯(lián)用(四極桿質(zhì)譜)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,直接進(jìn)樣系統(tǒng)：適于高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定性化合物、粘稠液體或 固體樣品。 間歇進(jìn)樣系統(tǒng)：適于氣體及沸點(diǎn)不高、易于揮發(fā)的液體。 色譜進(jìn)樣系統(tǒng)：G

5、C-MS、HPLC-MS、CE-MS等。,在不降低真空度的情況下，將樣品引入離子源,1.1 儀器概述,使樣品分子轉(zhuǎn)化為離子,Lens,Ion exit,S,N,Sample,M,在真空中，加熱燈絲發(fā)射電子，轟擊中性分子，進(jìn)行能量交換，中性分子得到能量處于激發(fā)狀態(tài)，在能量達(dá)到大于10ev時(shí)，外層電子就可能脫落變成離子。,電子電離源 EI,優(yōu)點(diǎn)： 離子化效率高、靈敏度高； 指紋譜提供豐富結(jié)構(gòu)信息； 譜圖重復(fù)性好，譜圖庫檢索。 缺點(diǎn)： 樣品必須能氣化； 分子離子易破碎，得不到分子量信息； 譜圖解析復(fù)雜； 只檢測(cè)正離子，不檢測(cè)負(fù)離子。,特點(diǎn)： 是應(yīng)用最普遍，發(fā)展最成熟的電離方法。 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖基本都是采

6、用EI源得到的。 常用轟擊電壓 5070eV, 有機(jī)分子的電離電位一般為715eV。 可提供豐富的結(jié)構(gòu)信息。 有些化合物的分子離子不出現(xiàn)或很弱。,電子電離源 EI,高能電子束（100240eV）轟擊離子室內(nèi)的反應(yīng)氣（甲烷等；10100Pa，樣品的103105倍），產(chǎn)生初級(jí)離子，再與試樣分子碰撞，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。,化學(xué)電離源CI,優(yōu)點(diǎn)： 較強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子峰；碎片離子種類少，質(zhì)譜圖大為簡(jiǎn)化，易解析。 缺點(diǎn)： 碎片少，結(jié)構(gòu)信息少。,CI和EI所獲得到質(zhì)譜圖比較,特點(diǎn)： 電離能小，質(zhì)譜峰數(shù)少，圖譜簡(jiǎn)單； 準(zhǔn)分子離子(M+1)+峰大，可提供分子量這一種要信息； 不適用于難揮發(fā)，熱不穩(wěn)定或極性較大的有機(jī)物

7、分析。,(a) EI源 (b) CI源（甲烷） (c) CI源（異丁烷） 鄰苯二甲酸二辛酯的質(zhì)譜圖,16,；.,快原子轟擊FAB,惰性氣體Ar或Xe的原子首先被電離并被加速， 使之具有高的動(dòng)能，在原子槍(atom gun)內(nèi)進(jìn)行電荷交換反應(yīng)，高動(dòng)能的Ar或Xe原子束再轟擊樣品分子使其離子化。,FAB是目前廣泛使用的軟電離技術(shù)，適用于難汽化,極性強(qiáng)的大分子。樣品用基質(zhì)調(diào)節(jié)后黏附在靶物上。常用的基質(zhì)有甘油，硫代甘油，3-硝基芐醇，三乙醇胺等。,注意： FAB質(zhì)譜圖中會(huì)出現(xiàn)基質(zhì)分子產(chǎn)生的相應(yīng)的峰及基質(zhì)分子與樣品分子的結(jié)合峰。 例如： 3-硝基芐醇作為基質(zhì)時(shí)，會(huì)出現(xiàn) m/z154(MH),136（MH

8、H2O）,289(MMHH2O) 的峰。,流出液在高電場(chǎng)下形成帶電噴霧，在電場(chǎng)力作用下穿過氣簾。氣簾的作用：霧化、蒸發(fā)溶劑、阻止中性溶劑分子。,特點(diǎn)： 通常沒有碎片離子峰，只有整體分子的峰；小分子得到帶單電荷的準(zhǔn)分子離子；生物大分子得到多種多電荷離子；適合于分析極性強(qiáng)的大分子有機(jī)化合物 ；可以得到正離子質(zhì)譜或負(fù)離子質(zhì)譜。,電噴霧電離 ESI,正離子模式： 適合于堿性樣品，可用乙酸或甲酸對(duì)樣品加以酸化。樣品中含有仲氨或叔氨時(shí)可優(yōu)先考慮使用正離子模式。 負(fù)離子模式： 適合于酸性樣品，可用氨水或三乙胺對(duì)樣品進(jìn)行堿化。樣品中含有較多的強(qiáng)伏電性基團(tuán)，如含氯、含溴和多個(gè)羥基時(shí)可嘗試使用負(fù)離子模式。,軟電離

9、技術(shù)適用于HPLC-MS,電噴霧電離 ESI,大氣壓化學(xué)電離 APCI,特點(diǎn)： 在APCI噴嘴的下游放置一個(gè)針狀放電電極，通過放電電極的高壓放電，使空氣中某些中性分子電離，產(chǎn)生H3O+，N2+，O2+ 和O+ 等離子，溶劑分子也會(huì)被電離，這些離子與樣品分子進(jìn)行離子-分子反應(yīng)，使樣品分子離子化。 適合于分析弱極性的小分子化合物，得到樣品分子的準(zhǔn)分子離子峰,軟電離技術(shù)適用于HPLC-MS,電離機(jī)理：電噴霧采用離子蒸發(fā)，而APCI電離是高壓放電發(fā)生了質(zhì)子轉(zhuǎn)移而生成MH+或M-H-離子。 樣品流速：APCI源可從0.2到2 mlmin；而電噴霧源允許流量相對(duì)較小,一般為0.2-1 mlmin。 斷裂程

10、度；APCI源的探頭處于高溫，對(duì)熱不穩(wěn)定的化合物就足以使其分解。 靈敏度：通常認(rèn)為電噴霧有利于分析極性大的小分子和生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更適合于分析極性較小的化合物。 多電荷：APCI源不能生成一系列多電荷離子。,ESI和APCI的比較,特征：只檢測(cè)帶電粒子，測(cè)定的是離子的質(zhì)荷比m/z 只檢測(cè)氣相離子，為控制氣相離子運(yùn)動(dòng)軌道，必須在真空狀態(tài)下工作,質(zhì)量分析器,四極桿 離子阱 飛行時(shí)間 扇形場(chǎng) 傅里葉變換,低分辨,高分辨,將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比m/z進(jìn)行分離,1） 四極桿質(zhì)量分析器 單四極桿質(zhì)量分析器（Single quadrupole, Q) 結(jié)構(gòu)：由四根嚴(yán)格平行并與

11、中心軸等間隔的圓柱形或雙曲面柱狀電極 構(gòu)成正負(fù)兩組電極，在其上施加直流和射頻電壓，產(chǎn)生一動(dòng)態(tài) 電場(chǎng)（四極場(chǎng)）。 特點(diǎn)： GC/MS聯(lián)用中最通用的一種質(zhì)量分析器，性能穩(wěn)定。 全掃描獲得豐富信息；選擇離子檢測(cè)采集效率高，靈敏度高特 別適合于定量分析。,23,；.,三重四極桿質(zhì)量分析器（triple quadrupole, Q-Q-Q) 結(jié)構(gòu): 特點(diǎn)：1 、兩個(gè)質(zhì)量分析器在不同條件下操作，具有MS-MS功能。 2、通過子離子、母離子、中性丟失三種掃描方式，可確 定各個(gè)離子的歸屬，研究離子的破碎途徑，用于化合 物結(jié)構(gòu)分析。 3、多反應(yīng)選擇離子檢測(cè)模式（MRM)比單四極桿SIM模式 信噪比更高，檢測(cè)限更

12、低,用于定量分析。,結(jié)構(gòu): 特點(diǎn)：1、具有全掃描和選擇性離子掃描功能，同時(shí)還具備離子儲(chǔ)存技術(shù)，可 進(jìn)行高靈敏的質(zhì)譜測(cè)定和在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)多極質(zhì)譜（MSn)功能。 2、體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)和藥物代謝 分析。 3、屬低（中）分辨儀器，檢測(cè)限、線形范圍、穩(wěn)定性稍遜四極桿一籌。 4、定量分析不是強(qiáng)項(xiàng)，A 、動(dòng)力學(xué)范圍有限；B、捕獲期間，離子-分 子反應(yīng)；離子-離子相互作用對(duì)定量造成不利影響。,2）離子阱質(zhì)量分析器,式中： K常數(shù) U 電壓 D 飛行距離 t 飛行時(shí)間,特點(diǎn)： 1、在理論上不存在質(zhì)量上限,因此在高分子量(生物大分子和高分子聚合物)物質(zhì) 分析中應(yīng)用廣泛。 2、由于可

13、采用離子延遲引出、反射器以及快電子技術(shù)，TOF具備高分辨和高質(zhì)量 準(zhǔn)確度的性能。 3、與掃描質(zhì)譜儀不同，它可平行記錄所有離子，因此是最快的質(zhì)量分析器。,3）飛行時(shí)間質(zhì)量分析器,m/z = 2,26,；.,特點(diǎn)： 不能解決離子能量分散問題，因此分辨率較低（約5000）。 只適合于離子能量分散較小的離子源，如EI，CI。,4）扇形磁質(zhì)量分析器,單聚焦質(zhì)量分析器,27,；.,雙聚焦質(zhì)量分析器,在一恒定的電壓條件下，加速的離子束進(jìn)入靜電場(chǎng)，不同動(dòng)能的離子具有的運(yùn)動(dòng)曲率半徑不同，只有運(yùn)動(dòng)曲率半徑符合的離子才能通過狹縫而進(jìn)入磁分析器。換句話說，靜電分析器可將離子源發(fā)散出的離子束按動(dòng)能聚焦成一系列點(diǎn)，因而具

14、有能量色散和方向聚焦作用。經(jīng)過適當(dāng)加工的極面可使磁場(chǎng)將具有相同m/z的離子束再聚焦于一點(diǎn)。,特點(diǎn)：分辨率可達(dá)150 000甚至更高，對(duì)于相對(duì)分子量為600的化合物可測(cè)至誤差 0.0002u。在高分辨質(zhì)譜領(lǐng)域仍占有一席之地，尤其是動(dòng)態(tài)范圍和可靠性 使其在二惡英和興奮劑痕量分析中極具競(jìng)爭(zhēng)力。掃描速度慢，操作比較煩 瑣，造價(jià)昂貴。,5）傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜,29,；.,特點(diǎn)： 1、具有超高的分辨率，通過加長采集離子信號(hào)的時(shí)間,就 可以實(shí)現(xiàn)從低分辨率到到高分辨率的轉(zhuǎn)變，且不損失靈 敏度。 2、具有很高的質(zhì)量準(zhǔn)確度。一般情況下，可達(dá)（3-4）10-6， 如使用內(nèi)標(biāo)物，可達(dá)110-6水平。 3、與離

15、子阱質(zhì)譜一樣，可進(jìn)行“時(shí)間串聯(lián)”的多級(jí)質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)。 4、需采用超導(dǎo)磁場(chǎng)及高真空，硬件、軟件較復(fù)雜，操作費(fèi)用 高，對(duì)操作者要求也高。,不同質(zhì)量分析器配置和功能,31,；.,高能打拿極,二次電子,接受由質(zhì)量分析器分離的離子，進(jìn)行離子計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)放大輸出,輸出的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到質(zhì)譜圖,過程： 打拿極發(fā)射出的二次電子，打到一個(gè)能發(fā)射光子的閃爍晶體上， 發(fā)射出光子，由光電倍增管及放大器放大，轉(zhuǎn)換成電流被檢測(cè)。,光電倍增器,p 10-2 Torr 低真空 p = 10-2 10-4Torr 中真空 p = 10-4 10-7Torr 高真空 p 10-8Torr 甚高真空 p 10-12T

16、orr 超高真空,質(zhì)譜儀的真空要求： 10-5 10-10Torr,INTERFACE,GC,MSD,10-5 Torr,2 mL/min,760 Torr,0.5 - 15 mL/min,傳輸線,1、平均自由程 運(yùn)動(dòng)的氣體分子，在發(fā)生相互作用之前所飛越的平均距離。,平均自由程短 平均自由程長,10-5Torr 平均自由程可達(dá)5米,質(zhì)譜為何需要真空？,2、壓強(qiáng)對(duì)離子源調(diào)諧的影響 氣壓達(dá)到10-1Torr或更高，燈絲發(fā)射電流會(huì)受到抑制甚至被完全截止，此時(shí)反饋信號(hào)迫使燈絲電壓不斷增加來提高發(fā)射電流，最終導(dǎo)致燈絲燒毀。 3、氣體傳導(dǎo)會(huì)引起高壓放電 在離子源區(qū)域，如果氣壓大于10-1Torr ，就很可

17、能引起放電，導(dǎo)致相關(guān)部件和高壓電路板的損壞。 4、氣體對(duì)電子倍增器壽命的影響 電子倍增器的打拿極是特殊材料制成，頻繁暴露大氣會(huì)縮短其使用壽命，因此需要真空保護(hù)。 5、氣體形成本底干擾 氣體和樣品一同被電離，產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)抬高基線，影響靈敏度，造成譜圖識(shí)別困難，對(duì)定性、定量都不利。,質(zhì)譜為何需要真空？,10-1 10-2 torr,機(jī)械泵,前級(jí)泵,10-5 10-6 torr,原理： 加熱爐盤將泵液（聚苯醚）加熱至沸騰，蒸氣沿塔式泵芯升，由向下傾斜 的噴口以高速黏性蒸氣向下噴射，其沖量傳遞給氣體分子，氣體分子下移 至底部出口被前級(jí)泵抽走。 優(yōu)點(diǎn)： 泵中少機(jī)械移動(dòng)部件，穩(wěn)定可靠； 只需定期更換泵液，

18、很少用維修；價(jià)格低。 缺點(diǎn)： 存在泵液返流，造成質(zhì)譜污染形成本底； 會(huì)產(chǎn)生較大熱量；忽然停電，嚴(yán)重 返油，污染儀器。,高真空泵,原理：高速旋轉(zhuǎn)的葉片給氣體分子以定向的速度向下運(yùn)動(dòng)，氣體分子由底部 出口被前級(jí)泵抽走。 優(yōu)點(diǎn)：達(dá)到真空極限的時(shí)間短；無泵油污染，譜圖干凈；自身保護(hù)措施，避 免斷電產(chǎn)生不 良后果。 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴；內(nèi)部部件損壞將導(dǎo)致泵完全報(bào)廢。,10-5 10-6 torr,高真空泵,氣質(zhì)聯(lián)用數(shù)據(jù)是三維的,1.2 質(zhì)譜基礎(chǔ),1) 質(zhì)量范圍 質(zhì)譜儀器能檢測(cè)的最低和最高質(zhì)量，質(zhì)量范圍取決于質(zhì)量分析器的類型。 m/z 不是 m 質(zhì)量下限高，得不到低質(zhì)量端的特征離子； 質(zhì)量上限低， 不能檢測(cè)分

19、子量高于質(zhì)量上限的分子離子。 不同類型質(zhì)量分析器的質(zhì)量范圍,43,；.,2) 質(zhì)量準(zhǔn)確度 質(zhì)量準(zhǔn)確度是指離子質(zhì)量測(cè)定的準(zhǔn)確性。 M = M 計(jì)算- M 測(cè)量 準(zhǔn)確度=100% 離子質(zhì)量： 組成該離子所有元素的單同位素質(zhì)量之和，而不是 周期表中的原子質(zhì)量。 35Cl=34.9689 35.453 37Cl=36.9659 12+21.0087+2 34.9689=83.9534 12+21.0079+2 35.453=84.9328,M,M 測(cè)量, C ,不同類型質(zhì)量分析器質(zhì)量準(zhǔn)確度的典型值,45,；.,3) 質(zhì)量軸的穩(wěn)定性 質(zhì)量軸指質(zhì)譜測(cè)定離子質(zhì)量的坐標(biāo)，即質(zhì)量標(biāo)尺。 在一定條件下、一定時(shí)間內(nèi)

20、質(zhì)量標(biāo)尺發(fā)生漂移的幅度， 多以8h和12h 內(nèi)某一質(zhì)量測(cè)定值的變化來表示。如： 0.1u/12h。,4）分辨率 質(zhì)譜分辨相臨兩個(gè)離子質(zhì)量的能力。 M1和M2能被分辨，則分辨率可用公式R=M/M 計(jì)算 實(shí)際中，兩種計(jì)算方法： （1） 雙峰法,（2） 單峰法,低分辨質(zhì)譜：應(yīng)用廣泛，有龐大的譜庫可檢索，可對(duì)未知物快速鑒定。 高分辨質(zhì)譜：可獲得元素組成進(jìn)行未知化合物的結(jié)構(gòu)鑒定；可消除復(fù) 雜基質(zhì)重疊峰干擾，用于定量分析能獲得更高的信噪比。 準(zhǔn)確度和分辨率：分辨率高可測(cè)定化合物的準(zhǔn)確質(zhì)量,但并不意味著質(zhì) 量測(cè)定的準(zhǔn)確性就很高；分辨率低雖然只能測(cè)定化合 物的整數(shù)質(zhì)量，但并不意味質(zhì)量測(cè)定的準(zhǔn)確性就低。,GC/

21、MS 聯(lián)用儀的分辨率,49,；.,質(zhì)量數(shù)為28的三種分子組成的精確質(zhì)量,若儀器分辨力很低，如RP=200，則對(duì)以上三個(gè)分子不能分開，混為一峰。 若要分開以下混合物，則必需有如下分辨力 CO-C2H4: (RP)2 = 27.994914/(28.031299-27.994914) = 770 N2-C2H4 : (RP)3 = 28.006158/(28.031299-28.006158) = 1100 CO-N2 : (RP)1 = 27.994914/(28.006158-27.994914) = 2490 當(dāng)儀器分辨力達(dá)到770時(shí)， 只能夠只分開 CO-C2H4 。 當(dāng)儀器分辨力達(dá)到11

22、00時(shí)，能夠分開CO-C2H4 和N2-C2H4 當(dāng)儀器分辨力超過2500時(shí)，三者全部分開。 一般低分辨儀器在2000左右。10000以上時(shí)稱高分辨。 FT-ICR-MS分辨力可達(dá)2百萬。,第二部分 質(zhì)譜儀器與工作原理,5）靈敏度 信噪比(S/N)：采用一定濃度的標(biāo)樣，在一定操作條件下采集質(zhì) 譜圖，選擇某一質(zhì)量離子信號(hào)峰值和某一段基線的噪音峰值，計(jì)算它們的比值(S/N),噪音： 電噪音： 化學(xué)噪音：載氣純度、色譜柱流失、擴(kuò)散泵油蒸氣、襯管污染、進(jìn)樣墊 流失等。 影響靈敏度的因素： （1）標(biāo)樣的選擇：硬脂酸甲酯、六氯苯、八氟萘、二苯酮等。 （2）測(cè)試條件： 進(jìn)樣方式、進(jìn)樣量、色譜柱的規(guī)格、溫度條

23、件、質(zhì)譜的離子化方式、儀器調(diào)諧、掃描速度、掃描質(zhì)量范圍、真空度指標(biāo)等。,豐度 質(zhì)荷比(m/z) 基峰 分子離子峰 同位素離子峰 碎片離子峰 重排離子峰 亞穩(wěn)態(tài)離子峰,豐度： 質(zhì)譜離子的多少，即具有某質(zhì)荷比離子的數(shù)量。由于某個(gè)具體離子的“數(shù)量”無法測(cè)定，故一般用相對(duì)豐度表示其強(qiáng)度。 質(zhì)荷比： 指帶電粒子的質(zhì)量與所帶電荷之比值。以m/e表示。是質(zhì)譜分析中的一個(gè)重要參數(shù)，不同m/e值的粒子在一定的加速電壓V和一定磁場(chǎng)強(qiáng)度E下，所形成的一個(gè)弧形軌跡的半徑r與m/e成正比。 90年代時(shí)IUPAC規(guī)定用以表示質(zhì)荷比的m/e改為m/z。 基峰： 質(zhì)譜圖中離子豐度最強(qiáng)的峰，其他離子的豐度用相對(duì)于基峰的百分?jǐn)?shù)表

24、示。,以質(zhì)荷比m/z為橫坐標(biāo)，以對(duì)基峰(最強(qiáng)離子峰，規(guī)定相對(duì)強(qiáng)度為100%)相對(duì)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)所構(gòu)成的譜圖，稱之為質(zhì)譜圖。,丙酮,質(zhì)譜提供的信息包括： 分子量 元素組成 由裂解碎片檢測(cè)官能團(tuán)、辨認(rèn)化合物的類型、推導(dǎo)碳骨架。分子結(jié)構(gòu),1）質(zhì)譜圖,55,；.,在LC/MS和GC/MS中，常用各分析物質(zhì)的色譜保留時(shí)間和由質(zhì)譜得到其離子的相對(duì)強(qiáng)度組成色譜總離子流圖。,2）總離子流色譜圖,3）離子峰的主要類型,a）分子離子峰 樣品分子失去一個(gè)電子而形成的離子稱為分子離子。所產(chǎn)生的峰稱為分子離子峰或稱母峰，一般用符號(hào)M+表示。其中“+”代表正離子，“ ”代表不成對(duì)電子。 M + e- M+ + 2e- 分子

25、離子峰的m/z就是該分子的分子量。,57,；.,分子離子峰的特點(diǎn),一般出現(xiàn)在質(zhì)荷比最高的位置，但有例外。分子離子峰的穩(wěn)定性取決于分子結(jié)構(gòu)。分子離子峰的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的關(guān)系： a 碳鏈越長，分子離子峰越弱； b 存在支鏈有利于分子離子裂解，故分子離子峰很弱； c 飽和醇類及胺類化合物的分子離子弱； d 有共振系統(tǒng)的分子離子穩(wěn)定，分子離子峰強(qiáng)； e 環(huán)狀分子一般有較強(qiáng)的分子離子峰 分子離子峰的相對(duì)強(qiáng)度取決于M+相對(duì)于裂解產(chǎn)物的穩(wěn)定性：芳香環(huán)共軛烯烯環(huán)狀化合物羰基化合物醚酯胺酸醇高度分支的烴類 如分子離子峰為基峰,該化合物一般是芳烴、雜環(huán)或共軛多烯； 如分子離子峰很弱或根本就不出現(xiàn)，該化合物一般是醇類或

26、支鏈烷烴。,58,；.,分子離子峰的識(shí)別,（1）氮規(guī)則： 由C，H，O 組成的有機(jī)化合物，M 一定是偶數(shù)。 由C，H，O，N 組成的有機(jī)化合物，N 奇數(shù)，M 奇數(shù)。 由C，H，O，N 組成的有機(jī)化合物，N 偶數(shù)，M 偶數(shù)。 （2）分子離子峰與相鄰峰的質(zhì)量差是否合理： 通常在分子離子峰的左側(cè)314個(gè)質(zhì)量單位處，不應(yīng)有其他碎片離子峰出現(xiàn)。如有其它峰（出現(xiàn)），則該峰不是分子離子峰。因?yàn)椴豢赡軓姆肿与x子上失去相當(dāng)于314個(gè)質(zhì)量單位的結(jié)構(gòu)碎片。 合理的中性碎片損失：M-1， M-15， M-18， M-28 不合理的中性碎片損失： M-3 M-14， M-21 M-24,59,；.,特殊情況： 1、部分

27、化合物(酮、醛、胺、醚、酯等）,在EI源內(nèi)壓力較高時(shí),可能出現(xiàn)（M+1)+，多數(shù)情況下同時(shí)出現(xiàn)M+。 2、某些化合物容易形成（M-1)+, 如芳香醛(水楊醛)。 3、直的長鏈醇類化合物容易形成較強(qiáng)的（M-H2O）+, 而M+峰很弱甚至檢測(cè)不到。 4、內(nèi)酯類化合物容易形成(M-CH3) +或(M-H) +峰。 當(dāng)分子離子峰不出現(xiàn)時(shí): 1、降低電子轟擊的能量 2、更換其它離子源 3、化學(xué)衍生,分子離子峰的識(shí)別,準(zhǔn)分子離子峰,指與分子存在簡(jiǎn)單關(guān)系的離子，通過它可以確定分子量。 液質(zhì)中最常見的準(zhǔn)分子離子峰是M+H+ 或M-H- 。 在ESI中, 往往生成質(zhì)量大于分子量的離子如：M+1,M+23,M+3

28、9,M+18.稱準(zhǔn)分子離子， 表示為：M+H+，M+Na+等。,b）同位素離子峰,除P、F、I外，組成有機(jī)化合物的十幾種元素都有同位素。因而在質(zhì)譜中會(huì)出現(xiàn)由不同質(zhì)量的同位素形成的峰（M+1、M+2等），稱為同位素離子峰。,62,；.,對(duì)于含S的化合物：I(M+2)+/IM+ n4.40 （n是分子含S個(gè)數(shù)） 如在CH3Cl、C2H5Cl等分子中ClM+2/ClM=32.5%，而在含有一個(gè)溴原子的化合物中(M+2)+峰的相對(duì)強(qiáng)度幾乎與M+ 峰的相等。利用同位素離子峰可用來確定分子離子峰。,b）同位素離子峰,63,；.,(M+2) +/ M+ 使用： 3% 不含上述四種元素; 3.4% 可能含有S

29、i 4.4% 可能含S 33% 肯定含Cl 98% 肯定含Br 注：當(dāng)化合物中C數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)考慮C貢獻(xiàn)，如： 26， M+2)+/ M+ 3.9%,b）同位素離子峰,c)碎片離子峰,一般有機(jī)化合物的電離能為713電子伏特，質(zhì)譜中常用的電離電壓為70電子伏特，電離后有過剩內(nèi)能的分子離子能以多種方式裂解成碎片離子，碎片例子還可能進(jìn)一步裂解成更小的碎片離子，在裂解的同時(shí)也可能發(fā)生重排。,65,；.,c)碎片離子峰,c)碎片離子峰,d)亞穩(wěn)離子峰,質(zhì)量為m1的離子在離開離子源到質(zhì)量分析器之前的飛行過程中，發(fā)生分解而形成低質(zhì)量（質(zhì)量為m2）的離子所產(chǎn)生的峰。 m1+ m2+ 中性碎片 由于該離子具有的

30、m2質(zhì)量和m1的速度，所以不出現(xiàn)在m/z= m2處，而是出現(xiàn)在m/z= m*處： m* = m22 / m1 亞穩(wěn)離子的識(shí)別：a、一般的碎片離子峰都很尖銳，但亞穩(wěn)離子峰鈍而??；b、亞穩(wěn)離子峰一般要跨25個(gè)質(zhì)量單位； c 、亞穩(wěn)離子的質(zhì)荷比一般都不是整數(shù)。,68,；.,e）重排離子峰,分子離子裂解為碎片離子時(shí)，有些碎片離子不僅僅通過簡(jiǎn)單的鍵的斷裂，還可能通過分子內(nèi)原子或基團(tuán)的重排或轉(zhuǎn)移而形成離子，稱為重排離子。,69,；.,離子的斷裂類型,設(shè)有機(jī)化合物由A，B，C和D組成，當(dāng)蒸汽分子進(jìn)入離子源，受到電子轟擊可能發(fā)生下列過程而形成各種類型的離子：,70,；.,含雜原子化合物易發(fā)生斷裂 碳碳不飽和鍵

31、相鄰的CC鍵易斷裂 芳環(huán)相鄰的CC鍵易斷裂（芳雜環(huán)的情況也類似） 碳鏈分支處易發(fā)生斷裂 飽和環(huán)易在環(huán)與側(cè)鏈連接處斷開 當(dāng)分支處由幾種斷裂可能時(shí)，大基團(tuán)斷裂優(yōu)先 產(chǎn)生電中性小分子的開裂優(yōu)先,3.6.3 有機(jī)化合物的一般裂解規(guī)律,有機(jī)化合物的一般裂解規(guī)律,簡(jiǎn)單裂解,（1） 斷裂：自由基引發(fā)的裂解反應(yīng) 烷烴：烷烴化合物斷裂多在C-C之間發(fā)生，且易發(fā)生在支鏈上：,72,；.,（2） 斷裂：游離基引發(fā)的裂解反應(yīng),含C=O鍵化合物的開裂多在與其相鄰的鍵上（開裂）： 在醛中，醛基的氫不易失去，常產(chǎn)生m/z=29（H-CO+）的強(qiáng)峰，高碳直鏈醛會(huì)產(chǎn)生(M-29)+峰， 酮類易失去R、R中較大者； 羧酸與伯酰胺

32、中，主要是1開裂，生成m/z=45（HO-CO+）和m/z=44（H2N-CO+）的離子。 在酯和仲、叔酰胺中，主要是2開裂。,簡(jiǎn)單裂解,73,；.,（3）斷裂（ CC）,烯烴、炔烴、芳烴、醇和胺多在雙鍵或官能團(tuán)旁的第二個(gè)鍵（CC)上開裂：,烯烴：,簡(jiǎn)單裂解,74,；.,芳烴：,醇：,胺：,簡(jiǎn)單裂解,（3）斷裂（ CC）,重排裂解,重排開裂在共價(jià)鍵斷裂的同時(shí)，發(fā)生氫原子的轉(zhuǎn)移。一般有兩個(gè)鍵發(fā)生斷裂，少數(shù)情況下發(fā)生碳骨架重排。一般重排開裂前后離子電子奇偶性不發(fā)生變化 麥?zhǔn)现嘏牛?最小重排離子質(zhì)荷比： 烯烴 42 烷基苯 92 醛 44 酮 58 羧酸 60 酰胺 59,76,；.,飽和分子的氫重

33、排（消除反應(yīng)）,X為鹵素原子時(shí)，消去HX X為OH時(shí)，消去H2O X為SH，H2S等。,重排裂解,77,；.,多中心裂解,反應(yīng)涉及一個(gè)以上鍵的斷裂 如：逆狄爾斯阿爾德反應(yīng)（也可看作是重排的一種方式）,78,；.,隨機(jī)裂解,有機(jī)化合物在離子源中受到電子流的轟擊，會(huì)按照一定規(guī)律將有機(jī)化合物進(jìn)行裂解，類似的化合物會(huì)有類似的裂解碎片，然而在電子流轟擊中也會(huì)發(fā)生隨機(jī)性的裂解。對(duì)質(zhì)譜中的每一個(gè)峰都未必能解釋清楚。,79,；.,1）飽和脂肪烴 A、直鏈烴 直鏈烴顯示弱的分子離子峰 有m/z ：M-29，29，43，57，71， CnH2n+1 系列峰(斷裂) 伴有m/z ：27，41，55，69， CnH2

34、n-1 系列較弱峰 B、支鏈烴 支鏈處優(yōu)先斷裂，優(yōu)先失去大基團(tuán)，正電荷帶在多支鏈的碳上，支鏈處峰強(qiáng)度增大。 分子離子峰豐度降低。 含有側(cè)鏈甲基，出現(xiàn)M-15峰。,80,；.,C、環(huán)烷烴 分子離子峰強(qiáng)度增加，會(huì)出現(xiàn)m/z=41，55，56，69等系列碎片離子峰。烷基取代的環(huán)烷烴易丟失烷基，優(yōu)先失去最大基團(tuán)，正電荷保留在環(huán)上。,81,；.,2）烯烴 容易發(fā)生烯丙基斷裂， 產(chǎn)生一系列 27，41，55，69， CnH2n-1峰，41常是基峰,82,；.,烷烴CnH2n+1峰強(qiáng)度較大 烯烴CnH2n+1峰強(qiáng)度較大 m/z=41常常是基峰,環(huán)狀不飽和脂肪烴：符合條件發(fā)生RDA（環(huán)烯斷裂反應(yīng)），支鏈碎裂反

35、應(yīng)類似鏈烴。,84,；.,3）芳烴,分子離子峰強(qiáng)，易發(fā)生C-C鍵的裂解，生成的芐基m/z91往往是基峰。隨正構(gòu)烷基取代鏈越長，m/z 91豐度越大。 若基峰比91大14n，表明苯環(huán)碳上另有烷基取代。 會(huì)出現(xiàn)39，51，65，77，91，105，119，等一系列峰。 側(cè)鏈含-H的會(huì)產(chǎn)生重排離子峰，m/z=92,85,；.,86,；.,4）醇和酚,醇的分子離子峰往往觀察不到，M-H有時(shí)可以觀察到 飽和醇羥基的CC鍵易發(fā)生斷裂，產(chǎn)生（31+14n）特征系列離子峰，伯醇的m/z31較強(qiáng)。 開鏈伯醇還可能發(fā)生麥?zhǔn)现嘏?，同時(shí)脫水和脫烯（M-18-28）。 酚的分子離子峰較強(qiáng)，出現(xiàn)(M-28)（-CO），(

36、M-29)（-CHO）峰,M-1,M-18,M-46,5）醛、酮,直鏈醛、酮顯示有CnH2n1CO為通式的特征離子系列峰，如m/z 29、43、57 等 具有H的醛、酮可發(fā)生麥?zhǔn)现嘏欧磻?yīng),6）羧酸,脂肪羧酸的分子離子峰很弱，m/z 60是丁酸以上碳原子上沒有支鏈的脂肪羧酸最特征的離子峰，由麥?zhǔn)现嘏帕呀猱a(chǎn)生 ： 低級(jí)脂肪酸還常有M17（失去OH）、M18（失去H2O）、M-45(失去CO2H)的離子峰。,芳香羧酸的 峰相當(dāng)強(qiáng)，顯著特征是有M17、M45離子峰。鄰位取代的芳香羧酸產(chǎn)生占優(yōu)勢(shì)的M18失水離子峰。,羧酸酯進(jìn)行裂解所產(chǎn)生（M-R）或（M-OR）的離子常成為質(zhì)譜圖中的強(qiáng)峰（有時(shí)為基峰）。,

37、7）酯類,酯也可以進(jìn)行以下H轉(zhuǎn)移、斷裂的麥?zhǔn)现嘏?A、酰胺 含4個(gè)C以上的伯酰胺主要發(fā)生麥?zhǔn)现嘏欧磻?yīng) ： 酰胺的重要碎片離子峰主要是羰基碳裂解產(chǎn)物：,m/z 44,8）胺類,B、脂肪胺,鏈狀脂肪胺發(fā)生CC鍵斷裂形成胺鎓離子，并以失去較大烷基為主要反應(yīng)，直鏈脂肪族伯胺斷裂生成m/z 30離子 支鏈脂肪伯胺類進(jìn)行CC鍵裂解產(chǎn)生的m/z 44、58等離子，符合通式CnH2n+2N+ ，并優(yōu)先失去較大基團(tuán),質(zhì)譜定性分析： 質(zhì)譜可以進(jìn)行純物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定、化學(xué)式確定及結(jié)構(gòu)鑒定等。 質(zhì)譜的定量分析： 質(zhì)譜檢出的離子強(qiáng)度與離子數(shù)目成正比，通過離子強(qiáng)度可進(jìn)行定量分析。,1.3 方法原理,1）相對(duì)分子質(zhì)量

38、的測(cè)定,根據(jù)分子離子峰質(zhì)荷比可確定分子量，通常分子離子峰位于質(zhì)譜圖最右邊，但由于分子離子的穩(wěn)定性及重排等，質(zhì)譜圖上質(zhì)荷比最大的峰并不一定是分子離子峰。 所以，關(guān)鍵是辯認(rèn)分子離子峰。,MS定性,（i）注意m/z值的氮規(guī)律 只有C. H. O組成的有機(jī)化合物，其分子離子峰的m/z一定是偶數(shù)。在含氮的有機(jī)化合物（N的化合價(jià)為奇數(shù)）中，N原子個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，其分子離子峰m/z一定是奇數(shù)；N原子個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，則分子離子峰m/z一定是偶數(shù)。,MS定性,99,；.,（ii）注意該峰與其它碎片離子峰之間的質(zhì)量差是否有意義 通常在分子離子峰的左側(cè)314個(gè)質(zhì)量單位處，不應(yīng)有其他碎片離子峰出現(xiàn)。如有其它峰（出現(xiàn)），則

39、該峰不是分子離子峰。因?yàn)椴豢赡軓姆肿与x子上失去相當(dāng)于314個(gè)質(zhì)量單位的結(jié)構(gòu)碎片。 （iii）同位素峰對(duì)確定分子離子峰的貢獻(xiàn) 利用某些元素的同位素峰的特點(diǎn)（在自然界中的含量），來確定含有這些原子的分子離子峰。,MS定性,100,；.,高分辨質(zhì)譜： 可分辨質(zhì)荷比相差很小的分子離子或碎片離子。如CO和N2分子離子的m/z均為28，但其準(zhǔn)確質(zhì)荷比分別為28.0040和27.9949，高分辨質(zhì)譜可以識(shí)別它們。 低分辨質(zhì)譜： 不能分辨m/z相差很小的碎片離子，如CO和N2。通常通過同位素相對(duì)豐度法來確定分子的化學(xué)式。,2）化學(xué)式的確定,MS定性,（1）用高分辨質(zhì)譜確定分子式 高分辨質(zhì)譜儀可精確測(cè)定分子離子

40、或碎片離子的質(zhì)核比（誤差小于10-5），因此可以利用元素的精確質(zhì)量及豐度比求其元素組成。,MS定性,102,；.,幾種常見元素同位素的確切質(zhì)量及天然豐度,MS定性,103,；.,如高分辨質(zhì)譜測(cè)定某未知物的相對(duì)分子質(zhì)量為126.032 800 0 電子計(jì)算機(jī)給出其可能的分子式為： （A）C9H4ON 126.032 801 6 （B）C2H2ON6 126.032 796 2 （C）C4H4O2N3 126.032 797 6 （D）C6H6O3 126.032 798 9 其中（A）（C）不符合氮數(shù)規(guī)律，（B）很難寫出一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)式，該化合物最合理的分子式應(yīng)該是C6H6O3。,MS定性,10

41、4,；.,（2）由同位素離子峰確定分子式 各元素具有一定的同位素天然豐度，因此不同的分子式，其(M+1)/M 和 (M+2)/M 的百分比都將不同。如果以質(zhì)譜法測(cè)定分子離子峰及分子離子峰的同位素峰 (M+1，M+2)的相對(duì)強(qiáng)度，就能根據(jù)(M+1)/M 和 (M+2)/M 的百分比來確定分子式。 Beynon表：Beynon等人計(jì)算了相對(duì)分子量在500以下的只含有C、H、O、N的化合物的 (M+1) 和 (M+2) 同位素峰與分子離子峰的相對(duì)強(qiáng)度，并編制為表格。,MS定性,105,；.,只要質(zhì)譜圖中的分子離子峰夠強(qiáng)，能準(zhǔn)確測(cè)定分子離子峰和(M+1) 、 (M+2)同位素峰，計(jì)算出 (M+1)/M

42、 和 (M+2)/M 的百分比，就能根據(jù)Beynon表確定可能的經(jīng)驗(yàn)分子式。,表 Beynon表中M102的部分?jǐn)?shù)據(jù),MS定性,106,；.,例1：某化合物，根據(jù)質(zhì)譜圖確定其分子量為126，測(cè)得M+1，M+2的相對(duì)豐度比如下，試確定該化合物的分子式。,表 Beynon表中M126的部分?jǐn)?shù)據(jù),MS定性,107,；.,例1：某化合物，根據(jù)質(zhì)譜圖確定其分子量為104，測(cè)得M+1，M+2的相對(duì)豐度比如下，試確定該化合物的分子式。,對(duì)于含有Cl、Br、S等元素的化合物，其質(zhì)譜圖的(M+2)/M的值明顯較大?？梢韵韧茢喑鏊脑丶皵?shù)量。 由于在Beynon表中只有考慮C、H、O、N四種元素的值，所以在含

43、有Cl、Br、S等元素時(shí)，要先扣除這些元素的貢獻(xiàn)。,M=72,108,；.,3）結(jié)構(gòu)鑒定,A、根據(jù)質(zhì)譜圖，找出分子離子峰、碎片離子峰、亞穩(wěn)離子峰、m/z、相對(duì)峰高等質(zhì)譜信息，根據(jù)各類化合物的裂解規(guī)律，重組整個(gè)分子結(jié)構(gòu)。 由質(zhì)譜數(shù)據(jù)推導(dǎo)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的過程，形象地說，如同用彈弓擊碎一個(gè)瓷花瓶，再由一堆碎片來拼湊復(fù)原花瓶的過程。 B、采用與標(biāo)準(zhǔn)譜庫對(duì)照的方法。,MS定性,第一步 對(duì)分子離子區(qū)進(jìn)行解析（推斷分子式） （1）確認(rèn)分子離子峰，并注意分子離子峰對(duì)基峰的相對(duì)強(qiáng)度比，這對(duì)判斷分子離子的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)是有一定幫助的。 （2）注意是偶數(shù)還是奇數(shù)，如果為奇數(shù)，而元素分析又證明含有氮時(shí)，則分子中一

44、定含有奇數(shù)個(gè)氮原子。 （3）注意同位素峰中(M+1)/M及(M+2)/M數(shù)值的大小，據(jù)此可以判斷分子中是否含有S、Cl、Br，并可初步推斷分子式。 （4）根據(jù)高分辨質(zhì)譜測(cè)得的分子離子的m/z值，推定分子式。 （5）根據(jù)化合物的分子式計(jì)算不飽和度。,MS定性,第二步 對(duì)碎片離子區(qū)的解析 （推斷碎片結(jié)構(gòu)） 1）找出主要碎片離子峰。并根據(jù)碎片離子的質(zhì)荷比，確定碎片離子的組成。,常見的離子碎片與化合物類型,MS定性,111,；.,2）注意分子離子有何重要碎片脫去3）找出亞穩(wěn)離子峰，利用m* = m22 / m1，確定m1與m2的關(guān)系，確定開裂類型。,容易失去的碎片與化合物類型,MS定性,112,；.,

45、第三步 提出結(jié)構(gòu)式 根據(jù)以上分析，列出可能存在的結(jié)構(gòu)單元及剩余碎片，根據(jù)可能的方式進(jìn)行連接，組成可能的結(jié)構(gòu)式 。 再利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)和其他光譜數(shù)據(jù)，排除不合理的結(jié)構(gòu)。,MS定性,例：根據(jù)下列甲基異丁基甲酮的質(zhì)譜圖，對(duì)各峰進(jìn)行歸屬，提出可能的離子形成過程。,MS定性,114,；.,MS定性,重排后裂解 m/z 58,MS定性,116,；.,GC-MS定量分析,GC/MS 定量的優(yōu)勢(shì)： 1、可在色譜峰不完全分離的情況下，用質(zhì)量色譜法或選擇性離子檢測(cè)，對(duì)其中的每個(gè)化合物分別定量。 2、可通過多種方法檢測(cè)色譜峰純度，因而定量結(jié)果更加準(zhǔn)確可信，當(dāng)前 GC/MS（或GC/MS/MS）常被作為定量檢測(cè)的最終確定

46、方法。 GC/MS 定量應(yīng)注意的問題： 1、儀器校準(zhǔn)不可少 2、定性要準(zhǔn)確 3、峰面積要準(zhǔn)確積分 4、標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍,MS定量,全掃描（Scan) : 50550, 20650，檢測(cè)指定范圍的所有離子。 總離子流色譜圖（TIC） 分析未知樣品，或含未知成分的樣品； 譜圖需檢索以確定未知成分。 選擇離子檢測(cè)（SIM）：只跳躍性檢測(cè)選擇的一個(gè)或幾個(gè)離子，其它 離子都不檢測(cè)。 多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）：串聯(lián)質(zhì)譜時(shí)使用。用于檢測(cè)已知或目標(biāo)化合物， 既有高靈敏度又有高選擇性。,選擇離子流色譜圖（SIM）,用途：用于目標(biāo)化合物檢測(cè)和復(fù)雜混合物中雜質(zhì)的定量分析。 參數(shù)的設(shè)置： 1、化合物特征離子（ 分子離子

47、、特征碎片離子或重排 離子）、定量離子、輔助定量離子； 2 、離子掃描停留時(shí)間； 3、 質(zhì)量窗口 0.1 特點(diǎn)：比全掃描模式有更高的靈敏度，因排除了干擾，峰形較好，提 高了信噪比，適于定量分析。不用于未知物鑒定。,選擇離子檢測(cè),SIM 數(shù)據(jù)采集,Dwell,time,SIM,mass 1,SIM,mass 2,SIM 循環(huán)時(shí)間,四極桿,電壓,(amu),TIME,SIM,mass 3,空中時(shí)間,全掃描數(shù)據(jù)采集,掃描時(shí)間,掃描循環(huán)時(shí)間,空中時(shí)間,四極桿,電壓,(amu),TIME,SIM 與SCAN比較,用這種方式時(shí)，分析物質(zhì)及它生成的子離子的性質(zhì)均需知道。MS1設(shè)在只讓分析物的母離子通過，并讓

48、它在碰撞室中斷裂；MS2設(shè)在只讓一個(gè)由該母離子生成的特定子離子通過。 MRM可以看作兩個(gè)SIM，而且MRM在許多方面提供的特殊性比SIM還要好。因?yàn)楹苌儆斜Ａ魰r(shí)間完全相同、質(zhì)量完全相同，以及生成的子離子也完全相同的化合物。 MRM與SIM相似，得不到普通的質(zhì)譜圖，若要觀看譜圖，只能見到一種質(zhì)量的峰。 與SIM一樣，可以用保留窗口監(jiān)測(cè)不同時(shí)間下的不同變化，選用MRM代替SIM可以分析那些本底復(fù)雜的樣品，還可排除可能會(huì)產(chǎn)生干擾的化合物。有時(shí)在SIM分析中碰到的干擾用MRM則可以過濾掉。,多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM）,多反應(yīng)檢測(cè)（MRM）,NIST檢索系統(tǒng)的基本功能： （1）質(zhì)譜數(shù)據(jù)查詢： 化合物識(shí)別碼（I

49、D）、化學(xué)文摘登記號(hào)（CAS）、化合物名稱、分子式、分子量、特征離子等信息，查閱或打印所需要的質(zhì)譜圖。 （2）質(zhì)譜圖比較： 將未知化合物質(zhì)譜圖和譜庫中標(biāo)準(zhǔn)譜圖逐一進(jìn)行比較，然后按相似系數(shù)由高到低順序排列（概率匹配，PBM， probability-based matching)。任意指定兩張譜圖進(jìn)行比較，找出它們差別。,（3）譜圖分析： 計(jì)算分子量、分析碎片離子、研究斷裂方式等。 （4）色譜峰純度判別： 自動(dòng)判別色譜峰純度，解疊共流出組分（Automated mass spectrometry deconvolution and identification system, AMDIS),（1

50、）相似系數(shù)的使用：90% 比較可靠 60% 可靠性較差 注：并非匹配率較高的化合物就一定是未知物，異構(gòu)體、同系物和結(jié)構(gòu)比較相似的化合物譜圖也比較相似，所以匹配率相近。 （2）影響譜圖庫檢索的因素： A、儀器調(diào)諧方式不對(duì)，導(dǎo)致離子相對(duì)強(qiáng)度不對(duì)； B、采集數(shù)據(jù)或處理譜圖時(shí)，設(shè)定的檢測(cè)質(zhì)量范圍不合適； C、色譜分離不好，得到的不是單一組分的質(zhì)譜圖，而是共流出的混合物譜圖； D、譜圖處理或選擇不當(dāng)（平均譜、峰頂譜、峰起點(diǎn)譜等）。,譜圖檢索應(yīng)注意的問題：,方法原理及儀器概述,操作技術(shù)及日常維護(hù),在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用概述,揮發(fā)性有機(jī)物的應(yīng)用實(shí)例,半揮發(fā)性有機(jī)物的應(yīng)用實(shí)例,主要內(nèi)容,二、操作技術(shù)及 日常維護(hù),

51、開機(jī)前的準(zhǔn)備: MSD連接到接地的電源上（穩(wěn)壓電源） MSD的接口伸入柱溫箱 老化好的毛細(xì)柱接好兩端 99.999%的高純氦載氣接到GC上（凈化器）,打開計(jì)算機(jī) 打開氣相色譜及質(zhì)譜電源。待氣相色譜完成自檢， 質(zhì)譜真空泵自動(dòng)開啟 進(jìn)入化學(xué)工作站 進(jìn)入真空控制界面，點(diǎn)擊抽真空，進(jìn)入質(zhì)譜抽真空程序 升高離子源接口溫度和氣相色譜、質(zhì)譜各部分溫度 質(zhì)譜抽真空程序完成后（2小時(shí)以上），觀察質(zhì)譜真空狀態(tài) 如果有必要，進(jìn)行系統(tǒng)檢漏，檢漏通過，開機(jī)完成,開機(jī),進(jìn)入真空控制界面，點(diǎn)擊卸真空 降低離子源接口溫度及氣相色譜溫度 質(zhì)譜卸真空程序完成后（半小時(shí)以上），關(guān)閉質(zhì)譜電源 關(guān)閉氣相色譜和計(jì)算機(jī)電源 關(guān)載氣，關(guān)機(jī)完

52、成,關(guān)機(jī),調(diào)諧做什么?,設(shè)定離子源部件的電壓,以得到良好的靈敏度 設(shè)定 amu gain 和 offset 以得到正確峰寬 設(shè)定 mass gain 和mass offset以保證正確的質(zhì)量分配 設(shè)EM電壓,調(diào)諧包括調(diào)節(jié)許多質(zhì)譜參數(shù)。有一些參數(shù)只是單純的電子參數(shù)，僅影響電路信號(hào)的處理。另外的一些參數(shù)影響 MSD 離子源、質(zhì)量過濾器和檢測(cè)器的電壓或電流設(shè)置。,穩(wěn)定 可揮發(fā) 碎片涵蓋質(zhì)量范圍寬 僅有C-13 和 N-15同位素 無質(zhì)量缺陷,全氟三丁胺(PFTBA),調(diào)諧標(biāo)樣,通過自動(dòng)調(diào)諧報(bào)告診斷,故障診斷,從 spectrum scan, 檢查: 水和空氣 本底 正確的質(zhì)量分配 適當(dāng)?shù)呢S度比 適當(dāng)

53、的同位素比,污染來源,柱流失,0,5,10,15,20,25,16,18,20,22,24,26,檢測(cè)器響應(yīng),低流失毛細(xì)管柱,選擇GG/MS 專用柱，盡量避免使用大孔徑、厚液膜柱。 要求： 柱效高、惰性好、熱穩(wěn)定性好。,GC-MS色譜柱的選擇,常見的污染物,0.0 315.2 uA 10.0 241.5 eV,常見故障 高質(zhì)量的離子豐度低 (219, 502): n 離子源污染清洗: n 離子源上的電壓不對(duì)檢查電路板 燈絲沒電流： n 燈絲斷裂更換燈絲 調(diào)諧沒有峰： 先查看28和32是否有峰。如果有，檢查PFTBA標(biāo)樣。 電路故障（某線路未插牢） 燈絲短路重新安裝燈絲,1、離子源,如何判斷是離

54、子源污染了？,重現(xiàn)性變差 無法通過標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧 調(diào)諧結(jié)果不好： 502豐度低 同位素豐度比不正常 (M + 1s) 本底噪音高 EM 電壓過高 距離上一次清洗離子源有多長時(shí)間了？運(yùn)行了多少樣品？,離子源分解圖和部件,毛細(xì)管柱插口,離子源殼體,離子源加熱組件,推斥極,推斥極絕緣環(huán),推斥極絕緣環(huán),燈絲,離子聚焦,拉出極柱體,拉出極平板,透鏡絕緣體,入口透鏡,源墊圈,固定螺絲,墊圈,推斥極螺母 （不要過緊）,清洗離子源程序,所有真空室內(nèi)的操作須戴不掉毛的手套 從工作站中tune and vacuum/vacuum/power-on temps將離子源和四極桿溫度設(shè)為0 ,vent，按工作站提示關(guān)閉電源。

55、拆卸離子源。 用三氧化二鋁粉（用無水乙醇混成糊狀）打磨透鏡和離子源殼體表面，特別注意離子軌道內(nèi)各部分。 用水仔細(xì)沖洗。 分析純無水乙醇清洗。 將除燈絲外所有離子源部件（包括未打磨的部件。前兩次最好與打磨過的部件隔離）放入潔凈燒杯，分析純無水乙醇超聲波清洗4次，每次10分鐘。（最后一次要用重蒸后的或色譜純的溶劑）。注意：如果使用強(qiáng)溶解性溶劑如丙酮等，不要清洗透鏡絕緣體和加熱塊導(dǎo)線。 放于潔凈燒杯，置于GC柱溫箱內(nèi)，將爐溫設(shè)為20C（使風(fēng)扇不停轉(zhuǎn)動(dòng)）約120分鐘。 組裝，確認(rèn)無短路，放回。插好各部件電線。 抽真空（確認(rèn)泵工作正常，此時(shí)離子源與四極桿不加熱）。1小時(shí)后將溫度升至正常狀態(tài)。 至少2小時(shí)

56、后調(diào)諧。,2、質(zhì)量分析器四極桿,常見故障 調(diào)諧結(jié)果不好 調(diào)諧不穩(wěn)定 RF Fault: Difficulty with Mass Filter Electronics“ 可能的原因 真空問題 四極桿接觸不好，四極桿有破損 電路板故障,從調(diào)諧結(jié)果判斷四極桿的好壞 峰形好，不分叉 同位素豐度比正常，分辨率好 Peak Width = 0.6 amu Mass Assignment = m/z +/- 0.05 amu,3、檢測(cè)器,常見故障 EMV電壓升高(2700V) 502豐度低EMV 可能的原因 真空問題 離子源污染 EM老化 HED故障,MSD系統(tǒng)推薦的維護(hù)時(shí)間表,載氣系統(tǒng),載氣的使用 高純

57、氦純度必須達(dá)到5個(gè)9，即99.999%； 專用鋼瓶； 余氣小于2 MPa時(shí)應(yīng)更換。 載氣凈化 使用載氣凈化裝置，該裝置能除去氧氣，烴類及水等雜質(zhì)； 一般來說，每用完三瓶氣，該凈化裝置需要更換，但實(shí)際使用中可根據(jù)具體情況做微調(diào)。,質(zhì)譜真空泄漏的確認(rèn)及檢漏,確認(rèn)泄漏 是否泄漏可從壓力和空氣/水的背景圖譜進(jìn)行判斷：當(dāng)載氣流速為1 mL/min時(shí)，前極壓力應(yīng)小于60 mTorr，離子規(guī)壓力小于710-2 mTorr，如果此值過大，可能泄漏。 剛開機(jī)時(shí)，打開燈絲觀察m/z 18, 28, 32, 44這幾個(gè)空氣/水特征峰，不泄漏，水峰是基峰；如果28的峰遠(yuǎn)高于18的峰，且與32峰的比例符合空氣中氮氧比例

58、，則為小漏；如果28，32的峰異常高，TIC超過108，則漏氣嚴(yán)重，請(qǐng)立即關(guān)閉燈絲。,檢漏 鋼瓶及氣體管線檢漏 將鋼瓶打開，調(diào)整至一定壓力，關(guān)閉氣相色譜進(jìn)樣口壓力，關(guān)閉氣瓶總閥，開啟分壓閥，若有漏氣，一段時(shí)間后分壓表壓力會(huì)有明顯的下降。 GC部分檢查 該部分的空氣泄漏通常會(huì)發(fā)生在內(nèi)部的載氣管接頭、進(jìn)樣口隔墊、柱螺母等位置?？捎眠m量的丙酮依次涂抹上述位置，同時(shí)打開燈絲觀察，或m/z 58和43處出現(xiàn)一個(gè)陡峭的、顯著的攀升，說明該位置漏氣。,質(zhì)譜真空泄漏的確認(rèn)及檢漏,MS部分檢查 在MS部分中查找空氣泄漏的方法與GC部分類似，在可能發(fā)生泄漏的位置涂抹丙酮，每次一個(gè)位置，總是從最近被打開過的密封裝置

59、開始，這是最有可能發(fā)生空氣泄漏的地方。涂抹完一個(gè)位置后，觀察背景圖譜中的峰圖變化加以判斷。 MS部分空氣泄漏比較容易出現(xiàn)在傳輸線末端的色譜柱螺帽處，此處由于柱箱溫度反復(fù)變化，有可能造成松動(dòng)；另一方面，在裝毛細(xì)管柱時(shí)，螺帽不可以擰得太緊否則容易把石墨圈壓碎造成漏氣。,質(zhì)譜真空泄漏的確認(rèn)及檢漏,進(jìn)樣口的定期清洗 進(jìn)樣達(dá)到100次左右更換進(jìn)樣墊； 盡可能使用較低溫度，以保證隔墊穩(wěn)定； 使用隔墊吹掃氣帶走隔墊上的降解產(chǎn)生及 殘留物； 經(jīng)常清洗襯管更換玻璃毛； 使用清潔的進(jìn)樣針。 進(jìn)樣隔墊 使用高品質(zhì)低流失及耐高溫進(jìn)樣墊； 進(jìn)樣口隔墊螺帽不宜擰得過緊； 襯管及石英棉 及時(shí)對(duì)襯管進(jìn)行清洗； 及時(shí)更換玻璃毛

60、。,進(jìn)樣系統(tǒng),色譜柱的選擇與老化 色譜柱的選擇一般從固定液的類型、長度、口徑及膜厚4個(gè)方面考慮； 新柱使用前需要不接質(zhì)譜放空老化。 色譜柱的使用與保存和保養(yǎng) 色譜柱的使用溫度不得高于柱子最高使用溫度； 柱子拆下后通常將柱子的兩端插在不用的隔墊上，暫時(shí)不用可放在干燥器中； 使用高純載氣，氣體管路使用專用銅管或不銹鋼管。,色譜柱,色譜柱的安裝 色譜柱切割時(shí)應(yīng)用專門的陶瓷切片，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； 毛細(xì)管柱伸入兩個(gè)接口端的長度都要用專門的測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量； 柱接頭螺帽不要上得太緊，一般手緊后再用扳手緊四分之一圈即可。,色譜柱,開機(jī)和關(guān)機(jī) 開機(jī)時(shí)先開GC，后開MS