質譜儀使用方法

㈠ ICP-MS質譜儀的工作原理及使用方法是什麼

原理

使試樣中各組分電離生成不同荷質比的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器，利用電場和磁場使發生相反的速度色散——離子束中速度較慢的離子通過電場後偏轉大，速度快的偏轉小；在磁場中離子發生角速度矢量相反的偏轉，即速度慢的離子依然偏轉大，速度快的偏轉小；當兩個場的偏轉作用彼此補償時，它們的軌道便相交於一點。

與此同時，在磁場中還能發生質量的分離，這樣就使具有同一質荷比而速度不同的離子聚焦在同一點上，不同質荷比的離子聚焦在不同的點上，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。

質譜法還可以進行有效的定性分析，但對復雜有機化合物分析就無能為力了，而且在進行有機物定量分析時要經過一系列分離純化操作，十分麻煩。

而色譜法對有機化合物是一種有效的分離和分析方法，特別適合進行有機化合物的定量分析，但定性分析則比較困難，因此兩者的有效結合將提供一個進行復雜化合物高效的定性定量分析的工具。

用法

分離和檢測不同同位素的儀器。儀器的主要裝置放在真空中。將物質氣化、電離成離子束，經電壓加速和聚焦，然後通過磁場電場區，不同質量的離子受到磁場電場的偏轉不同，聚焦在不同的位置，從而獲得不同同位素的質量譜。

質譜方法最早於1913年由J.J.湯姆孫確定，以後經 F.W.阿斯頓等人改進完善。現代質譜儀經過不斷改進，仍然利用電磁學原理，使離子束按荷質比分離。質譜儀的性能指標是它的解析度，如果質譜儀恰能分辨質量m和m+Δm，解析度定義為m/Δm。現代質譜儀的解析度達 105 ～106 量級，可測量原子質量精確到小數點後7位數字。

質譜儀最重要的應用是分離同位素並測定它們的原子質量及相對豐度。測定原子質量的精度超過化學測量方法，大約2/3以上的原子的精確質量是用質譜方法測定的。由於質量和能量的當量關系，由此可得到有關核結構與核結合能的知識。

對於可通過礦石中提取的放射性衰變產物元素的分析測量，可確定礦石的地質年代。質譜方法還可用於有機化學分析，特別是微量雜質分析，測量分子的分子量，為確定化合物的分子式和分子結構提供可靠的依據。由於化合物有著像指紋一樣的獨特質譜，質譜儀在工業生產中也得到廣泛應用。

固體火花源質譜：對高純材料進行雜質分析。可應用於半導體材料有色金屬、建材部門;氣體同位素質譜：對穩定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar測定，可應用於地質石油、醫學、環保、農業等部門。

(1)質譜儀使用方法擴展閱讀

質譜的解析大致步驟如下：

1、確認分子離子峰，並由其求得相對分子質量和分子式；計算不飽和度。

2、找出主要的離子峰（一般指相對強度較大的離子峰），並記錄這些離子峰的質荷比（m/z值）和相對強度。

3、對質譜中分子離子峰或其他碎片離子峰丟失的中型碎片的分析也有助於圖譜的解析。

4、用MS-MS找出母離子和子離子，或用亞穩掃描技術找出亞穩離子，把這些離子的質荷比讀到小數點後一位。

5、配合元素分析、UV、IR、NMR和樣品理化性質提出試樣的結構式。最後將所推定的結構式按相應化合物裂解的規律，檢查各碎片離子是否符合。若沒有矛盾，就可確定可能的結構式。

6、已知化合物可用標准圖譜對照來確定結構是否正確，這步工作可由計算機自動完成。對新化合物的結構，最終結論要用合成此化合物並做波譜分析的方法來確證。

參考資料來源：網路-質譜法

參考資料來源：網路-質譜儀

㈡ 攜帶型氣相色譜質譜聯用儀的工作原理以及應用

一．工作原理該儀器利用氣相色譜和質譜兩種技術來分離、鑒別和測量樣品中的揮發性有機化合物（VOCs）。樣品從取樣口進入氣相層析系統，氣相色譜儀執行樣品化合物的時間分離（滯留時間分離次序主要基於遞增的化合物沸點），再被高能量的電子（70eV）轟擊成為離子碎片，氣流被導入質譜儀，質譜儀基於四級桿原理檢測和鑒別淘析化合物，再與譜庫對比來識別化合物。二．儀器構成

此儀器由取樣系統、氣相色譜儀、質譜儀、真空系統和數據處理系統5部分組成。

㈢ 質譜儀的用法

分離和檢測不同同位素的儀器。儀器的主要裝置放在真空中。將物質氣化、電離成離子束，經電壓加速和聚焦，然後通過磁場電場區，不同質量的離子受到磁場電場的偏轉不同，聚焦在不同的位置，從而獲得不同同位素的質量譜。質譜方法最早於1913年由J.J.湯姆孫確定，以後經 F.W.阿斯頓等人改進完善。現代質譜儀經過不斷改進，仍然利用電磁學原理，使離子束按荷質比分離。質譜儀的性能指標是它的解析度，如果質譜儀恰能分辨質量m和m+Δm，解析度定義為m/Δm。現代質譜儀的解析度達 105 ～106 量級，可測量原子質量精確到小數點後7位數字。
質譜儀最重要的應用是分離同位素並測定它們的原子質量及相對豐度。測定原子質量的精度超過化學測量方法，大約2/3以上的原子的精確質量是用質譜方法測定的。由於質量和能量的當量關系，由此可得到有關核結構與核結合能的知識。對於可通過礦石中提取的放射性衰變產物元素的分析測量，可確定礦石的地質年代。質譜方法還可用於有機化學分析，特別是微量雜質分析，測量分子的分子量，為確定化合物的分子式和分子結構提供可靠的依據。由於化合物有著像指紋一樣的獨特質譜，質譜儀在工業生產中也得到廣泛應用。
固體火花源質譜：對高純材料進行雜質分析。可應用於半導體材料有色金屬、建材部門;氣體同位素質譜：對穩定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar測定，可應用於地質石油、醫學、環保、農業等部門

㈣ 質譜儀的工作原理和質譜法可以提供哪些信息

質譜分析法主要是通過對樣品的離子的質荷比的分析而實現對樣品進行定性和定量的一種方法。因此，質譜儀都必須有電離裝置把樣品電離為離子，有質量分析裝置把不同質荷比的離子分開,經檢測器檢測之後可以得到樣品的質譜圖，由於有機樣品,無機樣品和同位素樣品等具有不同形態、性質和不同的分析要求,所以，所用的電離裝置、質量分析裝置和檢測裝置有所不同。但是，不管是哪種類型的質譜儀，其基本組成是相同的。都包括離子源、質量分析器、檢測器和真空系統。本節主要介紹有機質譜儀的基本結構和工作原理。
離子源（Ion source）
離子源的作用是將欲分析樣品電離，得到帶有樣品信息的離子。質譜儀的離子源種類很多，現將主要的離子源介紹如下。
電子電離源(Electron Ionization EI)

電子電離源又稱EI源，是應用最為廣泛的離子源，它主要用於揮發性樣品的電離。圖9.1是電子電離源的原理圖，由GC或直接進樣桿進入的樣品，以氣體形式進入離子源，由燈絲F發出的電子與樣品分子發生碰撞使樣品分子電離。一般情況下,燈絲F與接收極T之間的電壓為70伏,所有的標准質譜圖都是在70ev下做出的。在70ev電子碰撞作用下,有機物分子可能被打掉一個電子形成分子離子，也可能會發生化學鍵的斷裂形成碎片離子。由分子離子可以確定化合物分子量,由碎片離子可以得到化合物的結構。對於一些不穩定的化合物,在70ev的電子轟擊下很難得到分子離子。為了得到分子量，可以採用1020ev的電子能量，不過此時儀器靈敏度將大大降低，需要加大樣品的進樣量。而且，得到的質譜圖不再是標准質譜圖。
離子源中進行的電離過程是很復雜的過程，有專門的理論對這些過程進行解釋和描述。在電子轟擊下，樣品分子可能有四種不同途徑形成離子：
樣品分子被打掉一個電子形成分子離子。
分子離子進一步發生化學鍵斷裂形成碎片離子。
分子離子發生結構重排形成重排離子。
通過分子離子反應生成加合離子。

此外，還有同位素離子。這樣，一個樣品分子可以產生很多帶有結構信息的離子，對這些離子進行質量分析和檢測，可以得到具有樣品信息的質譜圖。
電子電離源主要適用於易揮發有機樣品的電離，GC-MS聯用儀中都有這種離子源。其優點是工作穩定可靠，結構信息豐富，有標准質譜圖可以檢索。缺點是只適用於易汽化的有機物樣品分析，並且，對有些化合物得不到分子離子。
化學電離源(Chemical Ionization , EI )。
有些化合物穩定性差，用EI方式不易得到分子離子,因而也就得不到分子量。為了得到分子量可以採用CI電離方式。CI和EI在結構上沒有多大差別。或者說主體部件是共用的。其主要差別是CI源工作過程中要引進一種反應氣體。反應氣體可以是甲烷、異丁烷、氨等。反應氣的量比樣品氣要大得多。燈絲發出的電子首先將反應氣電離，然後反應氣離子與樣品分子進行離子-分子反應，並使樣品氣電離。現以甲烷作為反應氣，說明化學電離的過程。在電子轟擊下，甲烷首先被電離:

甲烷離子與分子進行反應，生成加合離子：

加合離子與樣品分子反應：

生成的XH2+ 和 X+ 比樣品分子XH多一個H或少一個H，可表示為(M1)，稱為準分子離子。事實上，以甲烷作為反應氣，除(M+1)+之外，還可能出現(M+17)+，(M+29)+ 等離子，同時還出現大量的碎片離子。化學電離源是一種軟電離方式，有些用EI方式得不到分子離子的樣品，改用CI後可以得到準分子離子，因而可以求得分子量。對於含有很強的吸電子基團的化合物，檢測負離子的靈敏度遠高於正離子的靈敏度，因此，CI源一般都有正CI和負CI，可以根據樣品情況進行選擇。由於CI得到的質譜不是標准質譜，所以不能進行庫檢索。
EI和CI源主要用於氣相色譜-質譜聯用儀，適用於易汽化的有機物樣品分析。

快原子轟擊源（Fast Atomic bombardment, FAB）

是另一種常用的離子源，它主要用於極性強、分子量大的樣品分析。其工作原理如圖9.2所示：

氬氣在電離室依靠放電產生氬離子，高能氬離子經電荷交換得到高能氬原子流，氬原子打在樣品上產生樣品離子。樣品置於塗有底物（如甘油）的靶上。靶材為銅，原子氬打在樣品上使其電離後進入真空，並在電場作用下進入分析器。電離過程中不必加熱氣化，因此適合於分析大分子量、難氣化、熱穩定性差的樣品。例如肽類、低聚糖、天然抗生素、有機金屬絡合物等。FAB源得到的質譜不僅有較強的準分子離子峰，而且有較豐富的結構信息。但是，它與EI源得到的質譜圖很不相同。其一是它的分子量信息不是分子離子峰M，而往往是（M+H）+或（M+Na）+等準分子離子峰；其二是碎片峰比EI譜要少。

FAB源主要用於磁式雙聚焦質譜儀。
4．電噴霧源(Electron spray Ionization，ESI)
ESI是近年來出現的一種新的電離方式。它主要應用於液相色譜-質譜聯用儀。它既作為液相色譜和質譜儀之間的介面裝置，同時又是電離裝置。它的主要部件是一個多層套管組成的電噴霧噴咀。最內層是液相色譜流出物，外層是噴射氣，噴射氣常採用大流量的氮氣，其作用是使噴出的液體容易分散成微滴。另外，在噴嘴的斜前方還有一個補助氣噴咀，補助氣的作用是使微滴的溶劑快速蒸發。在微滴蒸發過程中表面電荷密度逐漸增大，當增大到某個臨界值時，離子就可以從表面蒸發出來。離子產生後，藉助於噴咀與錐孔之間的電壓，穿過取樣孔進入分析器（見圖9.3）。

加到噴嘴上的電壓可以是正，也可以是負。通過調節極性，可以得到正或負離子的質譜。其中值得一提的是電噴霧噴嘴的角度，如果噴嘴正對取樣孔，則取樣孔易堵塞。因此，有的電噴霧噴嘴設計成噴射方向與取樣孔不在一條線上，而錯開一定角度。這樣溶劑霧滴不會直接噴到取樣孔上，使取樣孔比較干凈，不易堵塞。產生的離子靠電場的作用引入取樣孔，進入分析器。
電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子量大，穩定性差的化合物，也不會在電離過程中發生分解，它適合於分析極性強的大分子有機化合物，如蛋白質、肽、糖等。電噴霧電離源的最大特點是容易形成多電荷離子。這樣，一個分子量為10000Da的分子若帶有10個電荷，則其質荷比只有1000Da，進入了一般質譜儀可以分析的范圍之內。根據這一特點，目前採用電噴霧電離，可以測量分子量在300000Da以上的蛋白質。圖9.4是由電噴霧電離源得到的肌紅蛋白的質譜圖：

5．大氣壓化學電離源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI)
它的結構與電噴霧源大致相同，不同之處在於APCI噴咀的下游放置一個針狀放電電極，通過放電電極的高壓放電，使空氣中某些中性分子電離，產生H3O+，N2+，O2+ 和O+ 等離子，溶劑分子也會被電離，這些離子與分析物分子進行離子-分子反應，使分析物分子離子化，這些反應過程包括由質子轉移和電荷交換產生正離子，質子脫離和電子捕獲產生負離子等。圖9.5是大氣壓化學電離源的示意圖:

大氣壓化學電離源主要用來分析中等極性的化合物。有些分析物由於結構和極性方面的原因，用ESI不能產生足夠強的離子，可以採用APCI方式增加離子產率，可以認為APCI是ESI的補充。APCI主要產生的是單電荷離子，所以分析的化合物分子量一般小於1000Da。用這種電離源得到的質譜很少有碎片離子，主要是準分子離子。
以上兩種電離源主要用於液相色譜-質譜聯用儀。

大氣壓化學電離源主要用來分析中等極性的化合物。有些分析物由於結構和極性方面的原因，用ESI不能產生足夠強的離子，可以採用APCI方式增加離子產率，可以認為APCI是ESI的補充。APCI主要產生的是單電荷離子，所以分析的化合物分子量一般小於1000Da。用這種電離源得到的質譜很少有碎片離子，主要是準分子離子。

以上兩種電離源主要用於液相色譜-質譜聯用儀。
由上式可知，在一定的B、V條件下，不同m/z的離子其運動半徑不同，這樣，由離子源產生的離子,經過分析器後可實現質量分離,如果檢測器位置不變（即R不變）、連續改變V或B可以使不同m/z的離子順序進入檢測器，實現質量掃描，得到樣品的質譜。圖9.6是單聚焦分析器原理圖,這種單聚焦分析器可以是180°的（如圖9.6）,也可以是90°或其它角度的,其形狀象一把扇子, 因此又稱為磁扇形分析器。單聚焦分析結構簡單，操作方便但其解析度很低。不能滿足有機物分析要求，目前只用於同位素質譜儀和氣體質譜儀。單聚集質譜儀解析度低的主要原因在於它不能克服離子初始能量分散對解析度造成的影響。在離子源產生的離子當中，質量相同的離子應該聚在一起，但由於離子初始能量不同，經過磁場後其偏轉半徑也不同，而是以能量大小順序分開，即磁場也具有能量色散作用。這樣就使得相鄰兩種質量的離子很難分離，從而降低了解析度。

為了消除離子能量分散對解析度的影響，通常在扇形磁場前加一扇形電場，扇形電場是一個能量分析器，不起質量分離作用。質量相同而能量不同的離子經過靜電電場後會彼此分開。即靜電場有能量色散作用。如果設法使靜電場的能量色散作用和
磁場的能量色散作用大小相等方向相反，就可以消除能量分散對解析度的影響。只要是質量相同的離子，經過電場和磁場後可以會聚在一起。另外質量的離子會聚在另一點。改變離子加速電壓可以實現質量掃描。這種由電場和磁場共同實現質量分離的分析器，同時具有方向聚焦和能量聚焦作用，叫雙聚焦質量分析器（見圖9.7）. 雙聚焦分析器的優點是解析度高，缺點是掃描速度慢，操作、調整比較困難,而且儀器造價也比較昂貴。

四極桿分析器(Quadrupole analyzer)

離子從離子源進入四極場後，在場的作用下產生振動，如果質量為m，電荷為e的離子從Z方向進入四極場，在電場作用下其運動方程是：

離子運動軌跡可由方程9.2的解描述，數學分析表明，在a, q取某些數值時，運動方程有穩定的解，穩定解的圖解形式通常用a, q參數的穩定三角形表示。（圖9.9)當離子的a, q值處於穩定三角形內部時，這些離子振幅是有限的，因而可以通過四極場達到檢測器。在保持Vdc/Vrf不變的情況下改變Vrf值，對應於一個Vrf值，四極場只允許一種質荷比的離子通過，其餘離子則振幅不斷增大，最後碰到四極桿而被吸收。通過四極桿的離子到達檢測器被檢測。改變Vrf值,可以使另外質荷比的離子順序通過四極場實

現質量掃描。設置掃描范圍實際上是設置Vrf值的變化范圍。當Vrf值由一個值變化到另一個值時,檢測器檢測到的離子就會從m1變化到m2，也即得到m1到m2的質譜。
Vrf的變化可以是連續的，也可以是跳躍式的。所謂跳躍式掃描是只檢測某些質量的離子，故稱為選擇離子監測（select ion monitoring SIM）。當樣品量很少，而且樣品中特徵離子已知時，可以採用選擇離子監測。這種掃描方式靈敏度高，而且，通過選擇適當的離子使干擾組份不被採集，可以消除組分間的干擾。SIM適合於定量分析,但因為這種掃描方式得到的質譜不是全譜，因此不能進行質譜庫檢索和定性分析。

飛行時間質量分析器(Time of flight analyzer)

飛行時間質量分析器的主要部分是一個離子漂移管。圖9.10是這種分析器的原理圖。離子在加速電壓V作用下得到動能，則有：

式中： m：離子的質量
e：離子的電荷量
V：離子加速電壓
離子以速度v進入自由空間（漂移區），假定離子在漂移區飛行的時間為T，漂移區長度為L，則：

由式(9.4)可以看出，離子在漂移管中飛行的時間與離子質量的平方根成正比。也即，對於能量相同的離子，離子的質量越大，達到接收器所用的時間越長，質量越小，所用時間越短，根據這一原理，可以把不同質量的離子分開。適當增加漂移管的長度可以增加解析度。

飛行時間質量分析器的特點是質量范圍寬，掃描速度快，既不需電場也不需磁場。但是，長時間以來一直存在解析度低這一缺點，造成解析度低的主要原因在於離子進入漂移管前的時間分散、空間分散和能量分散。這樣，即使是質量相同的離子，由於產生時間的先後，產生空間的前後和初始動能的大小不同，達到檢測器的時間就不相同，因而降低了解析度。目前，通過採取激光脈沖電離方式，離子延遲引出技術和離子反射技術，可以在很大程度上克服上述三個原因造成的解析度下降。現在，飛行時間質譜儀的解析度可達20000以上。最高可檢質量超過300000Da，並且具有很高的靈敏度。目前，這種分析器已廣泛應用於氣相色譜-質譜聯用儀，液相色譜-質譜聯用儀和基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀中。下圖是基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀原理圖:

離子阱質量分析器

離子阱的結構如圖9.11所示。離子阱的主體是一個環電極和上下兩端蓋電極，環電極和上下兩端蓋電極都是繞Z軸旋轉的雙曲面，並滿足r20=2Z20（ r0 為環形電極的最小半徑，Z0為兩個端蓋電極間的最短距離）。直流電壓U和射頻電壓Vrf加在環電極和端蓋電極之間，兩端蓋電極都處於地電位。

離子阱的特點是結構小巧，質量輕，靈敏度高，而且還有多級質譜功能（見9.2.2.3節）。它可以用於GC-MS，也可以用於LC-MS。
傅立葉變換離子迴旋共振分析器（Fourier transform ion cyclotron resonance analyzer, FTICR）
這種分析器是在原來迴旋共振分析器的基礎上發展起來的。因此，首先敘述一下離子迴旋共振的基本原理。假定質荷比m/e的離子進入磁感應強度為B的磁場中，由於受磁場力的作用，離子作圓周運動，如果沒有能量的損失和增加，圓周運動的離心力和磁場力相平衡，即：

式中 為離子運動的迴旋頻率（單位為弧度/秒）。由式(9.6)可以看出，離子的迴旋頻率與離子的質荷比成線性關系，當磁場強度固定後，只需精確測得離子的共振頻率，就能准確的得到離子的質量。測定離子共振頻率的辦法是外加一個射頻輻射，如果外加射頻頻率等於離子共振頻率，離子就會吸收外加輻射能量而改變圓周運動的軌道，沿著阿基米德螺線加速，離子收集器放在適當的位置就能收到共振離子。改變輻射頻率，就可以接收到不同的離子。但普通的迴旋共振分析器掃描速度很慢，靈敏度低，解析度也很差。傅立葉變換離子迴旋共振分析器採用的是線性調頻脈沖來激發離子，即在很短的時間內進行快速頻率掃描，使很寬范圍的質荷比的離子幾乎同時受到激發。因而掃描速度和靈敏度比普通迴旋共振分析器高得多。圖9.12是這種分析器的結構示意圖：

分析室是一個立方體結構，它是由三對相互垂直的平行板電極組成，置於高真空和由超導磁體產生的強磁場中。第一對電極為捕集極，它與磁場方向垂直，電極上加有適當正電壓，其目的是延長離子在室內滯留時間；第二對電極為發射極，用於發射射頻脈沖；第三對電極為接收極，用來接收離子產生的信號。樣品離子引入分析室後，在強磁場作用下被迫以很小的軌道半徑作迴旋運動，由於離子都是以隨機的非相干方式運動，因此不產生可檢出的信號。如果在發射極上施加一個很快的掃頻電壓，當射頻頻率和某離子的迴旋頻率一致時共振條件得到滿足。離子吸收射頻能量，軌道半徑逐漸增大，變成螺旋運動，經過一段時間的相互作用以後，所有離子都做相干運動，產生可被檢出的信號。做相干運動的正離子運動至靠近接收極的一個極板時，吸收此極板表面的電子，當其繼續運動到另一極板時，又會吸引另一極板表面的電子。這樣便會感生出「象電流」（見圖9.13）,象電流是一種正弦形式的時間域信號，正弦波的頻率和離子的固有迴旋頻率相同,其振幅則與分析室中該質量的離子數目成正比。如果分析室中各種質量的離子都滿足共振條件，那麼,實際測得的信號是同一時間內作相干軌道運動的各種離子所對應的正弦波信號的疊加。將測得的時間域信號重復累加,放大並經模數轉換後輸入計算機進行快速傅立葉變換,便可檢出各種頻率成分,然後利用頻率和質量的已知關系,便可得到常見的質譜圖。

利用傅立葉變換離子迴旋共振原理製成的質譜儀稱為傅立葉變換離子迴旋共振質譜儀（Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer），簡稱FT-MS。FT-MS有很多明顯的優點：

① 解析度極高，商品儀器的分辨可超過1×106，而且在高解析度下不影響靈敏度,而雙聚焦分析器為提高解析度必須降低靈敏度。同時，FT-MS的測量精度非常好，能達到百萬分之幾，這對於得到離子的元素組成是非常重要的。

② 分析靈敏度高，由於離子是同時激發同時檢測，因此比普通迴旋共振質譜儀高4個量級，而且在高靈敏度下可以得到高解析度。

③ 具有多級質譜功能，詳細請見第9.2.2.3節

④ 可以和任何離子源相聯，擴寬了儀器功能。

此外還有諸如掃描速度快，性能穩定可靠，質量范圍寬等優點。當然，另一方面，FT-MS由於需要很高的超導磁場，因而需要液氦，儀器售價和運行費用都比較貴。
檢測器(Detecter)

質譜儀的檢測主要使用電子倍增器，也有的使用光電倍增管。圖9.14是電子倍增器示意圖。由四極桿出來的離子打到高能打拿極產生電子，電子經電子倍增器產生電信號，記錄不同離子的信號即得質譜。信號增益與倍增器電壓有關，提高倍增器電壓可以提高靈敏度，但同時會降低倍增器的壽命，因此，應該在保證儀器靈敏度的情況下採用盡量低的倍增器電壓。由倍增器出來的電信號被送入計算機儲存，這些信號經計算機處理後可以得到色譜圖，質譜圖及其它各種信息。
真空系統(Vacuum system)
為了保證離子源中燈絲的正常工作，保證離子在離子源和分析器正常運行，消減不必要的離子碰撞，散射效應，復合反應和離子-分子反應，減小本底與記憶效應,因此，質譜儀的離子源和分析器都必須處在優於10-5 mbar的真空中才能工作。也就是說，質譜儀都必須有真空系統。一般真空系統由機械真空泵和擴散泵或渦輸分子泵組成。機械真空泵能達到的極限真空度為10-3 mbar,不能滿足要求,必須依靠高真空泵。擴散泵是常用的高真空泵，其性能穩定可靠，缺點是啟動慢，從停機狀態到儀器能正常工作所需時間長；渦輪分子泵則相反，儀器啟動快，但使用壽命不如擴散泵。但由於渦輪分子泵使用方便，沒有油的擴散污染問題，因此，近年來生產的質譜儀大多使用渦輪分子泵。渦輪分子泵直接與離子源或分析器相連，抽出的氣體再由機械真空泵排到體系之外。
以上是一般質譜儀的主要組成部分。當然，若要儀器能正常工作，還必須要供電系統，數據處理系統等，因為沒有特殊之處，不再敘述。
這樣，一個有機化合物樣品，由於其形態和分析要求不同，可以選用不同的電離方式使其離子化,再由質量分析器按離子的m/z將離子分開並按一定順序排列成譜,經檢測器檢測即得到樣品的質譜。圖9.15是α-紫羅酮的質譜圖。質譜圖的橫坐標是質荷比m/z ，縱坐標是各離子的相對強度。通常把最強的離子的強度定為100，稱為基峰（圖9.15 中為m/z=121），其他離子的強度以基峰為標准來決定。對於一定的化合物，各離子間的相對強度是一定的，因此，質譜具有化合物的結構特徵。

㈤ 氣相色譜質譜聯用儀的使用方法

儀器名稱：氣相色譜質譜聯用儀
儀器型號：Agilent GC6890-5975I MS
生產廠家：美國Agilent公司
使用方法：氣相配有頂空進樣器、FID檢測器；
質譜為最新四極桿質量分析器.

具體使用方法：
一、開、關機順序：
開機：通氮氣→開電源→設置溫度（柱箱、汽化）→加熱→通空氣、氫氣→點火→調准基線→進樣
關機：關氫氣、空氣→關掉加熱器→通者氮氣降溫至室溫→關電源→關氮氣

二、溫度設定
1、柱溫設定（范圍：-99℃～399℃）
例如：設置溫度為50℃,命令如下
COL/AUX.1 I.TEMP 50 ENT
進樣器溫度設定（范圍：0～99℃）
例如：設置溫度為120℃,命令如下
INJ/AUX.2 120 ENT
2、了解溫度設定情況
柱溫：
COL/AUX.1 I.TEMP ENT
進樣器：
INJ/AUX.2 ENT
3、監測實際溫度
柱箱：
MONI COL/AUX.1
進樣器：
MONI INJ/AUX.2
4、設定溫度的啟動和停止
柱箱溫度和汽化室溫度設定好後,按START鍵,開始升溫（要執行程序升溫,接著按START鍵）.
要設定溫度控制自動停止,命令如下：
如設定STOPTIME 為5小時 （單位：分鍾）
SHIFT.D 2/STOP.T 300 ENT

三、檢測器
1 選擇檢測器,依次按DET 1 ENT ,選擇了檢測器1.如果了解現用檢測器的編號,依次按DET ENT.
了解與編號相對應的檢測器類型時,命令為：
MONI DET 1 ENT
2 設置檢測器量程：
如設置量程1：RANG 1 ENT
顯示目前使用量程：RANG ENT

四、分析
當柱溫、汽化室溫度設定好後,按START鍵,開始升溫到設定的溫度.當柱室溫度達到所設定溫度±1℃以內時,READY燈亮.但因溫度穩定達到所設定值之前,會略有波動,REDAY燈會閃爍一、二次,但很快就會穩定.當柱箱和汽化室溫度達到設定的溫度時,就可以進樣分析了.
五、數據處理
1 接通電源開關 全部指示燈點亮約需1秒鍾,其後,指示燈的閃爍約持續30秒鍾.其間,如果沒有不良情況,READY的指示燈點亮.
2 設定記錄器的靈敏度 如設定靈敏度為8時：ATTEN 3 ENTER（對照表見說明書31頁）.設定送紙速度10：
SPEED 10 ENTER.
3 劃出色譜儀的基線 操作SHIFT DOWN PLOT ENTER鍵,一直等到色譜儀的基線穩定為止. 再一次操作SHIFT DOWN PLOT ENTER鍵,則作圖停止.
4 列印色譜儀的零點的偏離（單位：uV） 按動PRINT鍵,再按著CTRL鍵,按動LEVEL鍵.放開LEVEL鍵後,再放開CTRL鍵.接著按動ENTER 鍵（注意：CTRL鍵必須比目的鍵LEVEL先按,比目的鍵後放開）.
5 調整色譜儀的零點,使之進入-1000uV到+5000uV之間的范圍.反復進行4～5項操作.
6 記錄筆移至原點 操作ZERO ENTER鍵.
7 進樣分析 在色譜分析儀中注入試樣,同時按動START鍵.

㈥ 如何使用氣相色譜質譜儀

一、氣相色譜的組成
氣相色譜儀通常由以下五個部分組成：

1)氣源和載氣的控制和測量

(1)氣源

氣源多採用高壓瓶(氫、氮、氬等)做高純氣的儲存器，並裝有減壓閥，使高壓氣體減壓

成低壓氣體(0．1-O．5MPa)以供使用。鋼瓶供給的氣體稱為流動相，又稱載氣。載氣的作用

主要是把樣品輸送到色譜柱和檢測器中。

(2)流量調節閥

可以調節載氣的流速，常用的有穩壓閥和針形閥。

(3)流速計用以測量載氣流速。常用的有轉子流量計和皂膜流速計等。

2)色譜柱和恆溫器

(1)色譜柱

色譜柱的作用是把混合物分離成單一組分。一般常用不銹鋼管或銅管內填充固定相構

成，管子成U型或螺絲形。一般柱管內徑為2—8mm，還有內徑更小的稱為毛細管色譜柱， 柱管長度一般為1-4m或更長。

(2)恆溫器 為了保持色譜柱或檢測器內的溫度恆定，色譜柱和檢測器多置於恆溫器內。一般常採用空氣恆溫方式。

3)進樣器 把樣品通進色譜柱的元件稱進樣器，其中包括汽化室和進樣工具，汽化室的作用是將液 體或固體樣品瞬間汽化為蒸汽。進樣工具常有定量閥和注射器。

4)檢測器

檢測器又稱鑒定器是用來檢測柱後流出的組分，並以電壓或電流信號顯示出來，常用的

檢測器有熱導池式；氫火焰離子化式；電子捕獲式和火焰光度式檢測器數種。

5)自動記錄儀 記錄儀的作用是將檢測器輸出的信號記錄下來，作為定性，定量分析的依據。

二、氣相色譜的使用
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㈦ 高效液相色譜儀器使用方法

一、脫氣
流動相脫氣對於避免HPLC系統出問題，順利得到一個理想的數據是一個很有效的措施。HPLC系統內是不希望有氣泡存在的。HPLC泵在輸送液體時要產生很大的力量，由於氣體的壓縮比與液體相比大的多，因而當氣泡存在時，你將觀察到瞬間的流速降低和系統壓力下降。如果這個氣泡足夠大，液相泵將不能輸送任何溶劑，而且如果壓力低於預先設定的壓力低限，泵將停止工作。有些泵設計可以很好地排除氣泡，而也有一些泵設計當氣泡存在時將停止運轉。
當一個氣泡通過輸液泵時，由於系統壓力大，氣泡通常會溶解在流動相溶液中，隨流動相通過柱子。但是到達檢測器流通池時系統壓力又恢復到了大氣壓，因而氣泡可能在檢測器流通池中又顯現，在色譜圖上會出現不規律的毛刺。為解決這個問題，有些儀器公司設計一個反壓控制器，這樣可以在檢測器出口提供足夠的壓力保持氣泡始終溶解在流動相中直到它們流出檢測器。當然，這個壓力不能超過流通池所能承受的壓力極限，否則可能損壞檢測器。
紫外/可見光（UV/VIS）檢測器的液相色譜圖中的噪音毛刺通常是氣泡進入並通過流通池的徵兆。有些檢測器對空氣的存在也非常敏感，但表現出的徵兆與UV/VIS不同，例如有報導說，當使用熒光（FL）檢測器時，流動相中溶解氧的存在可能會使一些化合物失去熒光性。此外，對於利用待測物質在電極表面發生氧化還原反應引起電流變化而進行檢測的電化學（EC）檢測器，對流動相中的溶解氧的存在也非常靈敏。此外，氣泡的存在有時還會導致保留時間不重現。
所以，必須注意消除流動相中的空氣，並且還應避免空氣由管路（如PTFE管）滲透進流動相中。
如果適當地關注在使用之前脫去流動相中溶解進的空氣，上述這些問題均能避免，或把影響降至最低。常用的脫氣方法有如下幾種：
1、吹氦脫氣法：利用氦氣在液體中溶解度比空氣低的特性，在0.1MPa壓力下，以約60 mL/min流速通入流動相儲液容器中10～15min，可以很有效地從流動相中排除溶解的空氣，能排除接近80%的氧氣。採用一個高效分布式噴射流裝置，一體積的氦氣可從流動相中將等體積的幾乎全部氣體排除。這意味著1L氦氣通過1L流動相就可完成排氣這個工作。這種脫氣方法雖然好，但我們國內氦氣價格較高，很少有實驗室採用此方法。
2、 加熱迴流法：此法的脫氣效果較好。在操作時要注意冷凝塔的冷卻效率，否則溶劑會丟失，混合流動相的比例會有變化。
3、 抽真空脫氣法：此法可使用真空泵，降壓至0.05～0.07MPa即可除去溶解的氣體。但是由於真空脫氣會使混合溶劑組成發生變化，從而影響到實驗的重現性，因此多用於單溶劑體系的簡單分析。
4、超聲波脫氣法：將欲脫氣的流動相置於超聲波清洗器中，用超聲波震盪10～20min。此法的脫氣效果zui差。
5、 在線脫氣法：現在商品的HPLC儀器，均可配在線脫氣機。在線脫氣使用簡單，低故障，有效。建議購買儀器時一定要購買，有的公司是作為選購件，所以與儀器公司談配置時應與公司確認。

二、過濾
任何顆粒物進入HPLC系統後都會在柱子入口端被篩板擋住，zui後的結果是將柱子堵塞，表現出的特徵是系統壓力增加並使色譜峰變形。因此，要採取各種預防措施，包括操作步驟和商品儀器自身的各種過濾設計，努力防止或減少顆粒物進入HPLC系統中，從而延長儀器和色譜柱的使用壽命，並提高數據的可靠性。在HPLC系統中，顆粒物的主要來源有三個途徑：流動相、被測樣品和儀器系統部件的磨損物。
1、流動相如果流動相均由高效液相色譜級溶劑組成，流動相沒有必要過濾。這是因為高效液相色譜級的有機溶劑，例如乙腈、甲醇等，在製造的工藝過程中都已經過了0.2 µm微孔濾膜過濾。同樣的，無論你是買的HPLC級的水還是在實驗室使用超純水凈化系統制備的水，最後一步也是通過0.2 µm微孔濾膜。
然而，如果有任何一種緩沖液中加入了固體物，例如磷酸鹽，流動相過濾將是必要的一個步驟。雖然緩沖鹽可能是可溶解的、高純的，但它還是可能含有顆粒物質，例如在蓋試劑瓶的塑料內蓋時，塑料瓶蓋子與瓶口邊緣擠壓就會產生塑料顆粒。在這種情況下，添加的一種固體物可能完全溶解了，但是少量雜質顆粒存在於流動相中成為殘渣。
流動相通過0.45 µm微孔濾膜過濾對於從流動相中除去所有顆粒物是一個有效方法。0.2 µm微孔濾膜也可以用，但是它們就這個應用而言並不比0.45µm微孔濾膜更有效，而且它的過濾速度會更慢，特別是當實驗室使用的試劑和水的質量不太好時。建議實驗室在編寫制定他們流動相制備標准操作程序（SOPs）時規定，可以借鑒國際上同類實驗室的規定，即：
流動相制備僅採用HPLC級液體時不需要過濾，反之所有流動相組成在使用前必須過濾。
在連接儲液瓶和泵的輸液管的末端入口採用下沉式過濾器（常見材質有熔融玻璃砂芯濾板和微孔金屬的兩種）也是很重要的。這個過濾器的規格為≥10 µm的微孔物質，所以它不能取代流動相過濾步驟，但是它能除去系統中的塵土並保證儲液瓶、輸液管使用的可靠性。
2、被測樣品液相系統中的第二個顆粒物來源是被測樣品。一些實驗室在將他們的樣品放置在自動進樣器盤（或手動進樣）以前，所有樣品都先通過一個0.45 µm針筒式過濾器過濾。這是一個有效除去被測樣品中顆粒物的方法。
但是這個過程也有一點需要關註：你使用了針筒式過濾器就不可能100%得到通過過濾器的被測樣品，總會有或多或少的丟失。丟失來自這樣幾方面：過濾器濾膜的吸附、過濾器濾出的顆粒物上的吸附、針筒式濾膜過濾器與針筒連接處的滲漏等。如果有丟失，過濾後液體中被測物的含量或濃度與原基本樣液的含量或濃度還相同嗎？
這個問題一般需要通過實驗確認。確認這步是要增加工作量和費用的。過濾器的使用是一種消耗，每個過濾器的價格從幾元到十幾元。但在做食品中殘留物分析時，由於基質大多比較復雜，所以過濾這步已成為不可或缺的一步。在實際分析工作中，一般檢測每一組樣品會帶一個外標、一個添加回收或是質控樣品，所以，只要zui終檢測時得到的信噪比能滿足檢出限要求，可將這步視為系統誤差而忽略。
3、儀器系統部件的磨損物最後，在HPLC系統中顆粒物的另一個主要來源是輸液泵密封墊和進樣閥旋轉軸的磨損。關於輸液泵密封墊的磨損更換有兩種不同建議。
一種建議認為，在一般實驗室中輸液泵密封墊通常使用壽命為六個月到一年，因此建議半年或一年更換這些密封墊，實驗室應基於上述觀點制定定期預防性維護計劃。該觀點認為：與輸液泵密封墊顆粒堵塞柱子而更換新柱子的費用相比，更換密封墊的費用低些。一些輸液泵有玻璃砂芯或篩網，可在流路中濾掉從泵密封墊磨損下來的顆粒物，防止這些顆粒物隨流動相流至柱頭。若有這種裝置應查閱輸液泵操作手冊，查看推薦的這種過濾器清洗或更換的間隔。
另一種建議則認為，原裝密封墊的密封效果最好，更換以後容易引起流動相滲漏。所以，只要不漏液就不要輕易更換密封墊。
兩種說法都有其道理，具體如何操作，建議與儀器公司工程師溝通，各公司的儀器還是有些不同的。
自動進樣器旋轉軸的密封隨著使用時間也會磨損，但是在我的經驗中，即便是高負荷的運轉旋轉軸密封墊也可以使用幾年。如果你的自動進樣器系統有計數進樣閥轉動次數的功能，你可以設定一個警鈴當預設閥轉動次數已達到時提醒你。
曾有一種說法，進樣器最多轉動20,000次，這僅僅是進樣10000個；但這似乎不是實驗室涉及的常規樣品分析使用壽命，它們的實際使用壽命會更長。旋轉軸密封磨損後會滲液，比較明顯的特徵是同一樣品多次進樣後，峰面積值差別比較大（RSD>5%）。當然，輸液泵的密封墊和旋轉軸的密封墊磨損將增加更多研磨物在流動相中，加速對這些部件的損傷。
此外，如果你日常運行的流動相有緩沖鹽，如磷酸緩沖鹽，密封墊的磨損會更快。無論顆粒物源於何物，實驗時都要將其除去。推薦在HPLC系統中採用一個0.45或0.5 µm的在線多孔過濾器，接在自動進樣器和柱子之間，即使已使用了保護柱。這個在線過濾器將成為擋板代替柱頭的濾板，而且如採用一個玻璃砂芯濾板，既便宜，更換又方便（幾分鍾就可更換）。若採用在線過濾，HPLC系統檢測每批樣品開始前記錄下壓力值，當壓力上升一定值，例如25%或增加500psi，應該更換玻璃砂芯濾板了，更換以後沖洗幾分鍾系統將恢復到原來的壓力值。

三、沖洗
使HPLC系統良好運行的第三個要點是保持系統的清潔。你需要關注流動相流經該系統的所有地方，對於這些地方經常性的沖洗，將使你的系統保持在「Ready」狀態。
1、流動相儲液瓶首先要經常清洗流動相儲液瓶，或者每做一批新樣品更換一次流動相。一個臟的儲液瓶將會污染注入的流動相。建議儲液瓶中緩沖液使用時間不要超過一周，而有機溶劑使用時間不要超過一個月。
也有人建議儲液瓶中保持用溶劑充滿，直到更換分析方法儲液瓶需更換新溶劑（流動相組成發生變化）時，將舊溶劑倒掉更換新溶劑，這樣勝於將溶劑用完。但這對於分析樣品量少的實驗室而言似乎有些浪費。儀器公司的工程師建議儲水瓶的水要天天換，每周瓶子還應該用異丙醇清洗一次。有的實驗室則在水裡加入0.1～1 mM的甲酸抑制微生物的生長。這些做法看起來有些繁瑣，但卻能起到「磨刀不誤砍柴工」作用。
2、泵接下來要沖洗的是泵。千萬不要一分析完沖幾分鍾後就停泵，特別是當流動相中含有難揮發的緩沖液（如磷酸鹽）時。如果儀器不是連續使用，當流動相蒸發時，難揮發物就會粘在活塞密封墊的表面，難揮發物將形成固形物沉澱。這是泵密封墊磨損和單向閥滲漏的主要原因之一。所以，無論使用長短，在停泵以前一定要用非緩沖液流動相沖洗泵在半個小時以上，要是流動相中有難揮發緩沖鹽則建議沖洗的時間應該更長些。
3、自動進樣器自動進樣器也要按規定清洗。現在的儀器多配有自動進樣器的沖洗液瓶，通常只要注意及時更換、補充沖洗液即可。自動進樣器用的洗滌液也要採用與流動相相同的方式處理，並根據溶劑的有效期和規定，清洗儲液瓶或更換洗滌液。現在的自動進樣器設置、操作都很簡單，如果時間允許（特別是利用夜間運行），每次分析完後設置進1、2針純溶劑（如甲醇、乙腈），也是一個好做法。
4、色譜柱對柱子的污染是隨使用時間而增加。通常表現是：運行走基線時在記錄的色譜圖中基線噪音增加，泵壓也增加。解決這個問題的zui有效方法就是在每一批樣品分析結束後或准備卸下柱子時用大量的流動相沖洗柱子（例如，甲醇、乙腈和水）。用梯度沖洗效果更好，具體的比例要根據柱子的說明書和性質而定。
5、檢測器如果是正常使用，檢測器將依據其性質並按照說明書規定進行洗。例如UV/VIS檢測器或FL檢測器，在對柱子和系統進行沖洗時也就一同對檢測器流通池中污染物進行了清洗。但是蒸發光檢測器或質譜儀則需要按照說明書進行定期清洗。這些檢測器在使用時會有難揮發污染物沉積，如質譜儀離子源的噴針、毛細管、錐孔板、預四極等部件，因而需要定期清洗。而且對聯有這些檢測器的系統沖洗時，最好與這些檢測器斷開，以減少對檢測器的污染。
總之，實驗室日常使用的液相色譜儀要是能認真做好這三項工作——脫氣、過濾和沖洗，你的儀器可以得到良好的預防性維護，使用時就會感到比較順手。當然，在實際操作時遇到的問題並沒有這么簡單，但這三個良好習慣將是正確操作、使用HPLC系統的基礎。答案來自

㈧ 質譜儀和高效液相色譜儀的操作規程和區別有哪些

質譜儀有檢測器，高效液相色譜儀沒有檢測器。

㈨ 有關質譜儀的使用的問題。

看你每天的樣品多少。每次開機都得等真空度穩定下來後才能測試。一般都得等半小時至一小時。當然了，還要看是什麼機子。如果是小的四極探測器，恐怕等的時間不長。要是老式的電磁分離器，且等吧。