仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >质谱 > 气质联用（GCMS） > 帖子详情

一次失败的气质维护

太匆匆

2014/11/22

私聊

气质联用（GCMS）

气相质谱仪：Varian Sat2000离子阱型，EI源，气相为CP3800。今年9月份，因车间停产检修，gc-MS也停机3周（正常生产时不停机），考虑到背景有点高，决定在这期间对gc-MS进行一次停机维护。

一、清洁及安装

首先对离子阱进行了彻底的清洗，用甲醇（色谱级）冲洗了进样口及分流管路，更换了进样隔垫、石英内衬管、灯丝等，并对色谱柱的柱头及柱尾进行了适当的裁截。每次维护时都用吸尘器吸取风扇、电路板等暴露在外的灰尘（电路板未拆过，所以其内侧面未除过尘），观察前级泵泵油颜色比较清亮（已用4个月），因此泵油未换。

清扫完毕后，将烘干后的离子阱部件与色谱柱气路部分按要求安装好，开机抽真空，分子涡轮泵2分钟内达到100%，加热部件也开始加热，设定烘烤温度：离子阱220℃、歧盒120℃、传输线260℃，烘烤6小时，下班前开始运行烘烤程序。

第二天（周三）上班后，打开电脑，烘烤程序已完毕并恢复到工作温度，设定的工作温度为：离子阱200℃、歧盒45℃、传输线250℃。实际工作温度是在设定温度附近不停地变化，离子阱和歧盒的温度变化幅度在2-3℃左右，传输线的温度变化稍大些：约7-8℃的样子，但软件认为只要实际的工作温度在设定温度±10℃的范围内，就认为是正常的。

二、空气/水检查

高真空、无泄漏是调谐以及正常检测的基础，调谐之前按惯例要进行空气/水的检查(没有安装真空规)。打开“System Control”并进入“Auto Tune”界面，单选“Air/Water check”后点“Start Auto Tune”，显示如下图：

结果为：空气峰Mass 28 Peak Width：1.9m/z；水峰19/18 Ratio Value 35.3% ，不合格（标准为：空气峰Mass 28 Peak Width小于1.0m/z；水峰19/18 Ratio Value小于 20%）。说明有空气泄漏，需要找到泄漏点。一般漏点主要集中在进样口、色谱柱柱头及柱尾的连接处，由于柱头及柱尾的石墨垫所处的高温环境（尤其是柱头所在的柱温箱要反复升降温度），所以重点考察部位放在了柱头及柱尾处，于是拿小扳手紧了紧柱头及柱尾的螺母，感觉很紧不像漏气；又去查看进样口螺帽时，问题找到了：原来昨天在更换了进样隔垫后，只用手将螺帽拧紧，而未用小扳手拧紧（当时有客户参观，可能分神了）。用小扳手拧紧，又抽真空1小时后，再进行“空气/水检查”，结果为：空气峰Mass 28 Peak Width：0.8m/z；水峰19/18 Ratio Value 16.4% ，OK，合格，见下图：

清洗、安装是一个细致活，认真清洗，精心安装，否则稍有不慎就会带来不必要的麻烦。有一次清洗完离子阱并安装好后，都要准备开机了，忽然发现桌子上多出来一个新灯丝……，没办法，只好拆阱重新安上。

在载气（氦气）的管路上有两根捕集阱（除水、除氧），设备在正常使用期间，水气通常在6%-20%之间，除水、除氧捕集阱基本上使用1年左右就得更换，否则水气肯定超标，而且我从未见过指示剂变色（水气超标后）。指示剂正常颜色为浅绿色，除水捕集阱吸水后呈棕色或土黄色，除氧捕集阱吸氧后变为灰黑色，见下图：

这两根是我拆下放置一段时间后才变色的。前几天看到论坛里有关氦气捕集阱的讨论，一般都用2年以上（羡慕），难道是我的旧设备漏气（困惑中）？

三、自动调谐之积分零点调节

当空气/水的检查通过后，在自动调谐之前还要分别进行：RF电压斜率的调节、校正气的调节和SIS（有SIM功能）校正因子的调节。

RF电压斜率的调节：通过调节RF旋钮，使Highest 达到最小值并保存结果。

校正气的调节：通过调节校正气针阀旋钮，使校正气体的状态为OK，并要求离子化时间在300-1000微秒之间，见下图：

SIS校正因子的调节：建立一个SIS方法，从校正气的质谱中分离出3个离子：m/z100、264、414，使它们能很好的分离，并使其它杂峰的相对强度≤5%，这样SIS的校正因子就被输入系统而且自动在所有SIS方法中使用。

调节完毕后，开始进入自动调谐：单选“Electron Multiplier Tune”，点“Start Auto Tune”，见下图：

在电子倍增器调谐之前先要进行积分零点的设定，以确定最佳半峰宽（0.50±0.2），结果显示：Integrator Zero Set: Setting is High (Setting: 1, Average Counts: 7.21)

积分零点高，一般为离子阱脏了导致背景升高或波形板老化，因为进样口的漏气，可能导致离子阱重新受到污染（事实的确如此），可又不愿重新洗阱（有点懒），于是决定先调节积分零点。积分零点的调节方式是通过调节波形板上的电阻来实现的（积分零点调节和RF全标尺校正的方法是以前从800处索要的）。

在波形板的前端将跳线XW4拔下并放置L一端（原跳线位于I端），单选“Electron Multiplier Tune”，并点“Start Auto Tune”，若显示Setting is High（或Low）则调节电阻R66，见下图：

每调一次电阻，就点一次调谐，使Average Counts 的值在0.50±0.2范围内即可，顺时针旋转变大，逆时针旋转变小（原版说明说反了），直至显示OK后，它将继续进行电子倍增器电压的调谐，点Reset，再将跳线XW4放回I端后，点“Start Auto Tune”，若显示Setting is High（或Low）则调节电阻R20，方法同上，也使Average Counts 的值在0.50±0.2范围内，调节成功后显示类似如下提示：

Integrator Zero Set: Setting is OK (Setting: 128, Average Counts: 0.50) Integrator Zero Set: Completed

经过调节，积分零点设定OK，并顺利通过了电子倍增器电压的调谐。下一步进行校正气的质量校正。

四、自动调谐之RF全标尺调节

在“Auto Tune”界面中，单选“FC-43 Mass Calibration”，点“Start Auto Tune”，开始进行校正气的质量校正，以保证有正确的质量分配，结果显示：RF Full Scale Adj: Setting is low。

RF全标尺调节方法：在“Auto Tune”界面中，单选“Straight-Line Calibration”，见下图：

进入Manual Control 界面中，激活一个方法文件并进入第二片段（Scan扫描方式，50-650amu），打开阱和校正气，放大每个离子峰（69、264、464、502、614），从69开始，调节电阻R38直到69峰位于69±1的质荷比中心位置，调整好后，重复以上过程调整每一个离子峰，直到614峰也调整好。电阻R38在分子涡轮泵下面的一块电路板上，见下图：

调节时要从小到大依次调节，不可再返回去调节。调整完后，再回到“Auto Tune”界面中，单独运行“FC-43 Mass Calibration”，以确认每一个离子峰都能找到并有恰当的质量分配。

奇怪的是我在调节质量峰时只找到了69离子峰，而其它离子峰找不到，没有离子峰如何调节？难道是离子阱温度（200℃）较高导致高质量离子比例降低？可是以前也是这样调节的，没见过这次这么费劲，很郁闷。因为有其它事，出去了一会儿，回来后，另一位同事告诉我，刚才她看了一下校正气，仅显示一个蓝格，问题找到了，因为校正气针阀开的小，导致校正气不能顺畅到达检测器，因而不能找到校正气的离子。可能是因为电路板老化的原因，原来显示的校正气ok只是一种假象（反应迟缓），需要多等会儿才能正确反映出校正气的真实状况。再一次重新调节校正气（多等会儿），直至ok状态（中间位置）后，运行“FC-43 Mass Calibration”，顺利通过，最后是阱功能校正，也顺利通过，总算调谐完成，允许进样了。

小结：在离子阱脏的情况下调谐，会给后期的调谐步骤带来许多麻烦；一般在离子阱干净，真空无泄漏的情况下，调谐是很顺利的。另外有些电子部件的老化，也需要特别关注。

五、受污染的离子阱

进样之前，先进一针溶剂（正己烷），一是洗洗柱子，二是查看一下是否有泄漏现象。样品采集后（选择离子扫描，特征离子为75、125、153、175、253），打开TIC图，用鼠标在基线部分随意点击，质谱图如下：

从上图可以看出，m/z500-650处有大量的离子，显然，离子阱已受污染。是污染物随载气进入检测器内，并吸附在离子阱和石英环表面上造成的。正常检测（无泄漏）情况下，样品残留物以及柱流失的离子也会吸附在离子阱和石英环表面上，但它是一个逐步积累的过程（6个月以上），不会这么快，除非发生了泄漏现象。在泄漏初期不严重时，我的经验是立即停止进样，尽快找到漏点，并解决掉这个漏点，然后运行烤阱程序，一般能使背景明显减少。但是如果泄漏时间长了，烤阱也不能减少背景污染，就只好洗阱了。

再做空气/水检查，判断是否有空气泄漏，结果如下：

Mass 28 Peak Width：0.8m/z； 19/18 Ratio Value 13.6% ，OK，合格。

说明目前不泄漏，而造成这种污染的原因是由于自己的一时疏忽（进样口螺帽未拧紧）导致离子阱重新受到污染，而且在烤阱状态下泄漏的时间较长（过夜），恐怕传输线端的色谱柱有大量柱流失现象发生（260℃，有氧气进入），不过其余色谱柱应该没事，因为我在烤阱时，关闭了柱温箱的加热功能，柱温箱的温度会降至30℃左右（检测方法中，程序升温的初始温度为65℃）。又得清洗离子阱（很不情愿），清洗之前，想烤烤阱试试再说，于是设定烤阱程序3小时。

六、传输线温度

烤阱程序完成后，本想先进一针溶剂看看烤阱效果如何，但点“进样”后，电脑显示：

屏幕下面显示信息为：传输线温度错误。

打开传输线温度界面，发现传输线的工作温度在200-250℃之间来回变化，稳定不住，所以出现不让进样的问题。离子阱和歧盒温度也在不停地变化，但变化幅度在3-4℃之间，没有超过10℃。估计是板子老化的原因，先稳定一段时间。1小时后再看：离子阱和歧盒的温度没啥变化（还在3-4℃之间变化），传输线温度这回热闹了：从0℃到300℃之间不停地变化，完了，这回彻底挂了！以前未遇到过这种情况，打800，工程师确实有经验，说这种现象是因为电源板上的灰尘太多，清扫干净就好了，如果还不行，就是坏了，需换板。于是下班前给MS降温，准备第二天拆机清扫。

七、清扫电源板及波形板

周四上班后，断电关机，再次拆机，这一次来个彻底的大扫除。打开质谱仪的顶板和侧板，拆下波形板和电源板，电源板上确实有许多灰尘，见下图（被波形板遮挡的半面及背面）：

清扫工具为：吸尘器+小毛刷+吹风机，彻底清扫了一遍。虽然电源板和波形板专有一个风扇为它们降温，但是由于静电的吸附作用，还是有许多灰尘挂在了上面，灰尘多了，影响电子元件的散热功能，时间长了肯定减少其工作寿命，这也是今后应该注意的地方，每隔1-2年就应该来个大扫除。另外， gc-MS在正常使用过程中都是连续开机使用，停机维修后，再开机时，有些电子元件在开机瞬间的大电压或高电流的冲击下易发生损坏，所以，最好也不要频繁的开关机。

清扫完这两块电路板后，又顺道将离子阱清洗了一遍。烘干并安装好后（传输线部位的柱子多截去一段，省的找麻烦），开机烤阱（关闭柱温箱的加热功能，传输线温度设为30℃）。

八、再次调谐

周五早上一来，先设定好传输线的工作温度（250℃），观察离子阱和歧盒的温度已经稳定在各自的设定值附近（相差1-2℃），不久，传输线的温度也顺利升到250℃附近（相差2-3℃），也不蹦了，也不闪了，一口气升到设定值，不费劲。看来问题是解决了，清除灰尘确实能解决大问题，接下来按惯例进行空气/水的检查。

调谐时采用恒流模式（我的检测方法也采用恒流模式），这样就不用考虑色谱柱的温度问题。也可采用恒压模式，恒压模式下，在检测方法的程序升温过程中，随着色谱柱温度的升高载气在色谱柱中的流速会减小，这将引起gc-MS数据收集在质量轴轻微的漂移（据gc-MS资料记载），为保证正确的质谱采样，要在质谱采集的gc色谱柱程序升温的最高炉温附近进行质量校正。

空气/水的检查结果见下图：

结果为：空气峰Mass 28 Peak Width：0.6m/z；水峰19/18 Ratio Value 14.4% ，OK，合格。

注意：Ion Count 值为729，说明离子阱很干净，无泄漏（标准要求Ion Count 的值小于1000，2000-3000左右也可以，无严格要求），在第一次调谐中，Ion Count 的值为8万多，也说明了泄漏的严重性。

接着进行了RF电压斜率的调节、校正气的调节（多稳定会儿）以及SIS校正因子的调节。然后进入“Auto Tune”界面，全部选定自动调谐的内容后，点“Start Auto Tune”，显示如下图：

在调节积分零点时，未通过，显示：Integrator Zero Set: Setting is Low，估计是上次调的太过了，按要求再往回调，通过。

校正气校准及阱功能校准也顺利通过，总算完成了自动调谐（自己动手完成调谐）。分享一张成功的调谐报告（标题是我自己加上的，其余部分是自动形成的）：

自动调谐报告

11:06:22 Air/Water Check: Started

11:09:34 Air Check: Acceptable Level Found (28 Width: 0.8 m/z)

11:09:34 Water Check: Acceptable Level Found (19/18 Ratio: 11.1 %)

11:09:34 Air/Water Check: Completed - No Problems Found

11:09:35 Integrator Zero Set: Started

11:09:43 Integrator Zero Set: Setting is OK (Setting: 248, Average Counts: 0.50)

11:09:43 Integrator Zero Set: Completed

11:09:43 Electron Multiplier: Started

11:09:45 Electron Multiplier: Offset Determined (Offset: 1 Count(s))

11:10:32 Electron Multiplier: Pre-Adjustment Successful (EM Voltage: 1900)

11:19:18 Electron Multiplier: Low Voltage End Found (EM Voltage: 1900)

11:19:18 Electron Multiplier: High Voltage Start Found (EM Voltage: 2000)

11:19:23 Electron Multiplier: Space Charge Adjusted (Target: 20000, Val/Iso: 0.23)

11:19:28 Electron Multiplier: Peak Threshold Met (Inten: 1032 counts)

11:19:28 Electron Multiplier: 10^5 Gain setting is OK (EM Voltage: 1950)

11:19:28 Electron Multiplier: Final Gain setting is OK (EM Voltage: 1950)

11:19:28 Electron Multiplier: Completed

11:19:28 RF Full Scale Adj: Started

11:19:31 RF Full Scale Adj: Centered on Mass 69 at 68.43 (Setting: 170)

11:19:34 RF Full Scale Adj: Centered on Mass 414 at 416.80 (Setting: 135)

11:19:38 RF Full Scale Adj: Centered on Mass 614 at 614.39 (Setting: 132)

11:19:38 RF Full Scale Adj: Setting is OK (Setting: 132, Mass: 614, Apex: 614.0)

11:19:38 RF Full Scale Adj: Completed

11:19:38 Multi-Point Mass Cal: Started

11:19:40 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 28 at 27.60

11:19:41 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 69 at 68.47

11:19:47 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 131 at 130.43

11:20:02 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 264 at 263.44

11:20:26 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 414 at 413.65

11:20:53 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 464 at 463.71

11:21:23 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 502 at 501.50

11:21:59 Multi-Point Mass Cal: Found Calibration Mass 614 at 614.00

11:21:59 Multi-Point Mass Cal: Calibration is OK (Slope: 6.257, Std Dev: 0.054)

11:21:59 Multi-Point Mass Cal: Completed

11:21:59 Trap Function Calib: Started

11:22:03 Trap Function Calib: Calibrating at Mass 69

11:23:03 Trap Function Calib: Calibrating at Mass 131

11:24:21 Trap Function Calib: Mass 69 Calibrated (Freq: 260.400 kHz)

11:24:21 Trap Function Calib: Mass 131 Calibrated (Freq: 257.500 kHz)

11:24:22 Trap Function Calib: Completed

11:24:22 Auto Tune: Completed

九、又是传输线温度

调谐完成后，先进一针溶剂，看看阱是否干净（顺道查看是否有泄漏现象），样品采集后（方法同上次一样），打开TIC图，用鼠标在基线部分随意点击，质谱图如下：

从质谱图上可以看出，m/z500-650处离子很少（最好没有），说明离子阱洗干净了而且无泄漏。皆大欢喜，准备进样。

哪知过了中午，再看传输线温度，又变成在200-250℃之间徘徊了，看来板子真的挂了，再次致电800，说明情况后，工程师判断是电源板坏了，并给我发了邮件：一块电源板报价6万块。6万？领导一听就火了（比打劫的还厉害），还不如给新设备备6万的消耗品呢！去年买了一台A的5975c型gc-MS，新机子就是给力，又好用又省劲，动动鼠标，即可完成自动调谐（真的自动调谐），离子源温度、四级杆温度、传输线温度设定在什么温度就在什么温度，都不带眨眼的。不是我特意做广告，传输线温度蹦的我的心都跟着哆嗦，看见一个温度不变的，就像遇到了亲人一样！应该是新机子的原因，无论哪种品牌都应该好用，再用十年，大家都说好，才是真的好！

还是不死心，未关机，过了周末。

周一来后，观察传输线温度：还在那闪呢（问题依旧），想看看传输线的电缆与电源板的接口处是否虚接（800工程师曾经提醒过），关掉维修开关（不影响真空系统）后，拔下传输线与电源板的接口，想把电缆头拔下重接，无奈卡的太紧，拔不动，再次插好（不像是虚接）。又想起传输线的加热棒端连接如何呢？干脆降温停机后，拆下传输线，打开不锈钢套管，看到了里面的铝柱体加热器及热电偶，还有一根零线接在铝柱体上。由于长期高温，这根零线只有3、4根细铜线接在铝柱体上，其余均已烧断，见下图：

不知道是不是这个原因，先修好再说，在电工的帮助下，把零线重新接好，又用生料带把加热棒钢丝及热电偶包好（防短路、耐高温），见下图：

重新安装好传输线后，开机并观察传输线的温度变化，结果如下：开始升温速度正常，最高温度总比设定温度低12℃或13℃，不久又开始在200-250℃范围内跳动。再一次给800反馈信息，工程师再一次发邮件：一块电源板+一个传输线。得，又搭上一个传输线！工程师解释说，温度上不去的原因有可能是传输线内测量温度的热电偶没有插到铝柱体上的小孔内合适的位置而造成（可是我感觉安装很到位），并建议最好换个新的（他们就愿意干这事）。

这回是彻底没指望了，设备等待报废处理中，有几分遗憾，有几分无奈。

本文为作者100%原创，如有雷同，不胜荣幸！

Varian Sat2000这种机型已很老旧，估计用户很少了，仅希望能给大家带来点借鉴意义，因本人水平有限，错误之处难免，望各位版友多多批评指正，谢谢大家！

2014-11-22

分
该帖子已被版主-symmacros加10积分，加2经验;加分理由:原创感谢。