質(zhì)譜檢測(cè)器概述和基本原理

1、質(zhì)譜檢測(cè)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(wú)數(shù)品種，質(zhì)譜檢測(cè)器msd只是用于色譜峰的質(zhì)量數(shù)的“檢測(cè)”，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(shí)現(xiàn)，四級(jí)桿質(zhì)譜儀的工作氣壓不能超過(guò)50pa，就是說(shuō)：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(shí)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(jì)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(jí)離子n2+,o2+,h2+o,ch3oh2+等，再由這些初級(jí)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(dá)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(duì)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(cè)器，是開發(fā)最早的色譜聯(lián)用儀器，因?yàn)閺臍庀嗌V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(jìn)樣要求相匹配，最簡(jiǎn)

3、單將這兩種儀器聯(lián)用。因此最早實(shí)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(diǎn)講接口和質(zhì)譜檢測(cè)器兩部分，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)和真空系統(tǒng)兩部分不詳細(xì)講無(wú)數(shù)。 msd檢測(cè)器系統(tǒng)主要有四部分組成：接口、質(zhì)譜檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和msd須要的真空系統(tǒng)，見圖3.14。毛細(xì)管柱通過(guò)接口挺直插入微孔，保證離子源的壓強(qiáng)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(cè)組分電離成分子離子和各種碎片離子，經(jīng)加速、聚焦后進(jìn)入四極桿質(zhì)量分析器，壓強(qiáng)10-510-4 pa，然后將各離子按荷質(zhì)比分別后，在離子檢測(cè)器上變成電流信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)收集，處理和檢索后，打印成各種質(zhì)譜圖

4、和測(cè)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(cè)器9-msd c進(jìn)樣系統(tǒng)和接口 作為色譜的檢測(cè)器gc-ms聯(lián)用儀的接口和色譜儀組成了質(zhì)譜的進(jìn)樣系統(tǒng)。樣品從色譜進(jìn)樣器進(jìn)入色譜儀的色譜柱后，分別的各個(gè)組分依次通過(guò)接口進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子源，按照質(zhì)譜儀的工作特點(diǎn)，gc-ms聯(lián)用儀進(jìn)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(jìn)入質(zhì)譜儀的離子儀，同時(shí)又使色譜流淌相盡可能不進(jìn)入質(zhì)譜的離子源。 接口裝置是實(shí)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(dá)質(zhì)譜儀離子化室舉行電離時(shí)的真空度為10-3pa，這樣兩者在正常工作壓力上相差8個(gè)數(shù)量級(jí)。因此接口裝置要解決的問(wèn)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(duì)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(lái)一點(diǎn)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(cè)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(guò)切換閥與質(zhì)譜離子室銜接，離子室的真空泵延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以保持10-3pa的真空度。打開閥門毛細(xì)管后流出物進(jìn)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(huì)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(chǎng)作用下，加速向質(zhì)量分析器(四極桿)運(yùn)動(dòng)。 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(jìn)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(jìn)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(shí)，過(guò)

7、多的色譜柱流出物和載氣會(huì)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(shí)，大衣管的氦氣會(huì)提供補(bǔ)充氣量，與色譜出口的載氣和流出物一起進(jìn)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(dòng)量，動(dòng)量大的氣體分子簡(jiǎn)單保持沿噴射方向直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量小的載氣分子會(huì)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(jìn)入分子分別器接口，并進(jìn)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(jìn)展了解吸電噴霧離子化(desorption electro spray ionization, desd、電噴霧離子化(electro spray io