气质联用检测技术原理

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 气质联用仪是指将气相色谱仪和质谱仪联合起来使用的仪器。质谱法可以进行有效的定性分析，但对复杂有机化合物的分析就显得无能为力 而色谱法对有机化合物是一种有效的分离分析方法，特别适合于进行有机化合物的定量分析，但定性分析则比较困难。因此，这两者的有效结合必将为化学家及生物化学家提供一个进行复杂有机化合物高效的定性、定量分析工具。像这种将两种或两种以上方法结合起来的技术称之为联用技术，将气相色谱仪和质谱仪联合起来使用的仪器叫做气质联用仪。 br/ /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 基本应用 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　气质联用仪被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。质谱仪的基本部件有：离子源、滤质器、检测器三部分组成，它们被安放在真空总管道内。接口：由GC出来的样品通过接口进入到质谱仪，接口是气质联用系统的关键。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　 strong 　GC-MS主要由以下部分组成：色谱部分、气质接口、质谱仪部分(离子源、质量分析器、检测器)和数据处理系统。 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 一、色谱部分 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　色谱部分和一般的色谱仪基本相同，包括柱箱、气化室和载气系统。除特殊需要，多数不再装检测器，而是将MS作为检测器。此外，在色谱部分还带有分流/不分流进样系统，程序升温系统，压力、流量自动控制系统等。色谱部分的主要作用是分离，混合物样品在合适的色谱条件下被分离成单个组分，然后进入质谱仪进行鉴定。色谱仪是在常压下工作，而质谱仪需要高真空，因此，如果色谱仪使用填充柱，必须经过一种接口装置-分子分离器，将色谱载气去除，使样品气进入质谱仪。如果色谱仪使用毛细管柱，因为毛细管中载气流量比填充柱小得多，不会破坏质谱仪真空，可以将毛细管直接插入质谱仪离子源。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　 strong 　二、气质接口 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　气质接口是GC到MS的连接部件。最常见的连接方式是直接连接法，毛细管色谱柱直接导入质谱仪，使用石墨垫圈密封(85%Vespel+15%石墨)，接口必须加热，防止分离的组分冷凝，接口温度设置一般为气相色谱程序升温最高值。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 三、质谱仪部分 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　质谱仪既是一种通用型的检测器，又是有选择性的检测器。它是在离子源部分将样品分子电离，形成离子和碎片离子，再通过质量分析器按照质荷比的不同进行分离，最后在检测器部分产生信号，并放大、记录得到质谱图。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 1.离子源 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　离子源的作用是接受样品产生离子，常用的离子化方式有: /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 电子轰击离子化 /strong (electron impact ionization，EI)EI是最常用的一种离子源，有机分子被一束电子流(能量一般为70eV)轰击，失去一个外层电子，形成带正电荷的分子离子(M+)，M+进一步碎裂成各种碎片离子、中性离子或游离基，在电场作用下，正离子被加速、聚焦、进入质量分析器分析。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong EI特点: /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　⑴结构简单，操作方便。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　⑵图谱具有特征性，化合物分子碎裂大，能提供较多信息，对化合物的鉴别和结构解析十分有利。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　⑶所得分子离子峰不强，有时不能识别。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　本法不适合于高分子量和热不稳定的化合物。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 化学离子化 /strong (chemicalionization，CI)将反应气(甲烷、异丁烷、氨气等)与样品按一定比例混合，然后进行电子轰击，甲烷分子先被电离，形成一次、二次离子，这些离子再与样品分子发生反应，形成比样品分子大一个质量数的(M+1) 离子，或称为准分子离子。准分子离子也可能失去一个H2，形成(M-1)离子。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong CI特点 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　⑴不会发生象EI中那么强的能量交换，较少发生化学键断裂，谱形简单。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　⑵分子离子峰弱，但(M+1) 峰强，这提供了分子量信息。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 场致离子化 /strong (fieldionization，FI) 适用于易变分子的离子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、苯丙胺类等。能产生较强的分子离子峰和准分子离子峰。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 场解吸离子化 /strong ( field desorption ionization，FD) 用于极性大、难气化、对热不稳定的化合物。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 负离子化学离子化 /strong (negative ion chemical ionization，NICI)是在正离子MS的基础上发展起来的一种离子化方法，其给出特征的负离子峰，具有很高的灵敏度(10-15g)。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 2.质量分析 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　其作用是将电离室中生成的离子按质荷比(m/z)大小分开，进行质谱检测。常见质量分析器有: /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 四极杆质量分析器(quadrupoleanalyzer) /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　原理:由四根平行圆柱形电极组成，电极分为两组，分别加上直流电压和一定频率的交流电压。样品离子沿电极间轴向进入电场后，在极性相反的电极间振荡，只有质荷比在某个范围的离子才能通过四极杆，到达检测器，其余离子因振幅过大与电极碰撞，放电中和后被抽走。因此，改变电压或频率，可使不同质荷比的离子依次到达检测器，被分离检测。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 扇形质量分析器 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　磁式扇形质量分析器(magnetic-sector massanalyzer)被电场加速的离子进入磁场后，运动轨道弯曲了，离子轨道偏转可用公式表示:当H，V一定时，只有某一质荷比的离子能通过狭缝到达检测器。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　特点:分辨率低，对质量同、能量不同的离子分辨较困难。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 双聚焦质量分析器 /strong (double-focusing massassay)由一个静电分析器和一个磁分析器组成，静电分析器允许有某个能量的离子通过，并按不同能量聚焦，先后进入磁分析器，经过两次聚焦，大大提高了分辨率。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 离子阱检测器(iontrap detector) /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　原理类似于四极分析器，但让离子贮存于井中，改变电极电压，使离子向上、下两端运动，通过底端小孔进入检测器。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　检测器的作用是将离子束转变成电信号，并将信号放大，常用检测器是电子倍增器。当离子撞击到检测器时引起倍增器电极表面喷射出一些电子，被喷射出的电子由于电位差被加速射向第二个倍增器电极，喷射出更多的电子，由此连续作用，每个电子碰撞下一个电极时能喷射出2~3个电子，通常电子倍增器有14级倍增器电极，可大大提高检测灵敏度。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 真空系统 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　由于质谱仪必须在真空条件下才能工作，因此真空度的好坏直接影响了气质联用仪的性能。一般真空系统由两级真空组成，前级真空泵和高真空泵。前级真空泵的主要作用是给高真空泵提供一个运行的环境，一般为机械旋片泵。高真空泵主要有油扩散泵和涡轮分子泵，目前主要应用的是涡轮分子泵 /p p style=" line-height: 1.5em " 　 strong 　主要性能指标 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　气质联用仪的整体性能指标主要有以下几个：质量范围、分辨率、灵敏度、质量准确度、扫描速度、质量轴稳定性、动态范围。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　质量范围指的是能检测的最低和最高质量，决定了仪器的应用范围，取决于质量分析器的类型。四极杆质量分析器的质量范围下限1~10，上限500~1200。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　分辨率是指质谱分辨相邻两个离子质量的能力，质量分析器的类型决定了质谱仪的分辨能力。四极杆质量分析器的分辨率一般为单位质量分辨力。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　灵敏度：气质联用仪一般采用八氟萘作为灵敏度测试的化合物，选择质量数272的离子，以1pg八氟萘的均方根(RMS)信噪比来表示。灵敏度的高低不仅与气质联用仪的性能有关，测试条件也会对结果产生一定影响。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　质量准确度为离子质量测定的准确性，与分辨率一样取决于质量分析器的类型。四极杆质量分析器属于低分辨质谱，质量准确度为0.1u。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　扫描速度定义为每秒钟扫描的最大质量数，是数据采集的一个基本参数，对于获得合理的谱图和好的峰形有显著的影响。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　质量轴稳定性是指在一定条件下，一定时间内质量标尺发生偏移的程度，一般多以24h内某一质量测定值的变化来表示。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　动态范围决定了气质联用仪的检测浓度范围。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 测定方法 /strong /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 总离子流色谱法(totalionization chromatography，TIC) /strong --类似于GC图谱，用于定量。l反复扫描法(repetitive scanningmethod，RSM)--按一定间隔时间反复扫描，自动测量、运算，制得各个组分的质谱图，可进行定性。l质量色谱法(masschromatography，MC)--记录具有某质荷比的离子强度随时间变化图谱。在选定的质量范围内，任何一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 选择性离子监测(selectedion monitoring，SIM) /strong --对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流检测高2~3个数量级。 /p p style=" line-height: 1.5em " 　　 strong 质谱图 /strong --为带正电荷的离子碎片质荷比与其相对强度之间关系的棒图。质谱图中最强峰称为基峰，其强度规定为100%，其它峰以此峰为准，确定其相对强度。 /p p br/ /p

?? 2016年6月13日，为了进一步提升应急监测技术实战能力，上海市环境监测中心站携手北京博赛德科技有限公司及美国INFICON公司在上海市环境监测中心站会议室举办了便携式气质联用仪培训。上海虹口区环境监测站、黄埔区环境监测站、奉贤区环境监测站等11个区、县站携带Hapsite仪器参加了此次的培训。 此次培训主要是仪器理论知识结合实际操作，在了解仪器的前提下学会并掌握正确使用方法。培训现场学习氛围浓厚，讲师首先集中讲解了便携式气质HAPSITE ER的原理、基本操作、方法编辑，然后又分别针对各种不同的应用场景进行了清晰、精确的讲解，现场实际操作环节各单位分别根据讲师的讲授内容进行实际操作，遇到问题及时解答，本次培训也留出时间供大家互相讨论实际工作中遇到的问题和解决方法，通过交流，更清晰便携式气质的操作和应用。 随着HAPSITE进入中国，国内许多环境监测部门、卫生疾控系统、安检系统以及一些科研院校等都陆续配备了这套设备，其体积小、重量轻、分析速度快、精度高等优异性能逐渐得到了使用人员的肯定和认可，并在许多环境应急事故中为环境管理部门制定处理方案、确定隔离区域争取了较大的主动，从而给环境事故的及时处理带来了极大的方便。 通过此次培训，提高了上海市各区县站应急人员便携式气质联用仪的操作水平和应用水平，为在今后的实际工作中，尤其是环境应急事故中，熟练正确地使用HAPSITE，为及时、正确、准确地处理事故提供实时可靠的监测数据。 HAPSITE产品介绍(请点击该链接）??

p style=" text-align: justify " 　　遇到检测难题怎么办?是检测方法不恰当，还是检测方法灵敏度和准确性的限制?前者或许可以通过文献查询、摸索、咨询等方式来调整，但是后者则需要强有力的硬件支持以提升检测能力，而这与仪器技术的水平密切相关。 /p p style=" text-align: justify " 　　Orbitrap技术的应用给科研工作者提供了全新的体验，通过采用超高分辨率和精确质量数 (HRAM) 分析来帮助研究人员实现新的分析能力突破，同时更加广泛和深入的获得更多样品信息。可以说，Orbitrap凭借其自身优异的性能拓展到了分析工作者以前难以企及的领域。 /p p style=" text-align: justify " 　　在液质联用中大获成功后，赛默飞也将Orbitrap技术引入到气质联用分析中。2015年，赛默飞发布Q Exactive GC Orbitrap气质系统，首次将GC与Orbitrap技术相结合。2016年，赛默飞发布Exactive GC Orbitrap GC-MS系统...... /p p style=" text-align: justify " 　　GC-Orbitrap继承了高分辨率和高质量精度的完美性能，可进行定量、筛查和鉴定等分析，为实验带来无限可能。据不完全统计，截至2月底，使用GC- Orbitrap/MS发表文章已经超过94篇。据分析，前期可能更多的是工厂研发人员的技术文章，但是从2017年开始，用户发文越来越多了。特别值得一提的是，截至2月底，2020年发表文章已经超过22篇。可以预计，未来10个月，发表文章数量将呈现全新的增长趋势。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 327px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/254ddf75-2385-4ddb-851a-e4f60e395625.jpg" title=" 企业微信截图_15889946168073.png" alt=" 企业微信截图_15889946168073.png" width=" 450" height=" 327" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify " 　　基于Orbitrap技术的气质联用系统，Exactive GC和Q Exactive GC 超越了传统的 GC-MS ，开启了赛默飞 GC-MS 分析的新纪元。该系统可帮助食品安全、环境、工业、法医毒理学和反兴奋剂领域工作的科学家们提高分析能力，进而改变工作流程，将实验分析能力提升到更高水平。通过对已经发表文章分析发现，目前主要的研究方向集中在环境、食品，以及代谢组学等领域。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 282px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/a1310874-f75f-4996-b304-758a8b566cb1.jpg" title=" 企业微信截图_15889946344716.png" alt=" 企业微信截图_15889946344716.png" width=" 300" height=" 282" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify " 　　为了更好地介绍GC-Orbitrap最新最前沿的应用进展，2020年5月8日，仪器信息网“新品首发”栏目、赛默飞世尔科技联合举办“基于Orbitrap 技术的气质联用前沿应用进展”网络研讨会。本次会议邀请到了3位专家，针对呼气活检、异味/恶臭检测、全二维气相色谱-静电场轨道阱质谱联用分析等一系列话题进行探讨，吸引了500余位网友报名参会，现场提问30余次。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 230px height: 230px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/7cd16d2f-f3a2-49b3-9deb-75b2992430d8.jpg" title=" 01.jpg" alt=" 01.jpg" width=" 230" height=" 230" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：赛默飞世尔科技有限公司全球产品专员 郑欣 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：利用TD-GC-Orbitrap技术开展的呼气活检新方法 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　呼气活检是对体代谢终产物分析的过程，其通过对呼出气体中挥发性有机物测定来实现检测目的。呼气活检分析对早期疾病筛查以及精准医疗而言是一个革命性的发展。 /p p style=" text-align: justify " 　　据郑欣介绍，Owlstone医学呼吸活检平台旨在通过使用标准化呼吸气收集装置以及高性能的分析工作流程来发现新的呼吸气生物标志物。分析方案如下：采用Owlstone用于活检的呼吸气采集装置收集呼吸气样本，利用赛默飞世尔科技公司的Q Exactive 气相色谱质谱联用实验平台进行样本分析，实现靶向或非靶向VOCs组分的分析。郑欣特别指出，GC-Orbitrap具有高分辨率及高质量精度，可以为低含量标志物的识别与定性提供高灵敏度数据。（ a href=" https://www.instrument.com.cn//webinar/video_112492.html" target=" _blank" style=" color: rgb(227, 108, 9) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(227, 108, 9) " strong 视频回放 /strong /span /a ） /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 230px height: 322px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/135ed071-555f-4f04-863d-d8d2c0db8afc.jpg" title=" 02.jpg" alt=" 02.jpg" width=" 230" height=" 322" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：国家环境保护恶臭污染控制重点实验室分析测试部首席技术研发员 孟洁 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：“臭”之为何?其意远矣! /strong /p p style=" text-align: justify " 　　异味污染是典型扰民污染，其特点包括瞬时性、复杂性、广泛性，即受环境影响大、各介质中均可能存在异味物质。面对异味污染投诉率逐年攀升的巨大压力，如何在复杂基质背景下提高物质识别方法灵敏度和准确度是急需解决的重要问题之一。孟洁的讲座以重点行业为切入点，介绍了恶臭和恶臭污染行业现状、其单位的实验室检测体系、目前面临的问题与挑战，以及GC-Orbitrap在恶臭领域的应用等。 /p p style=" text-align: justify " 　　据介绍，由于恶臭污染物包含大多挥发性有机物和半挥发性有机物，且大气、水、土壤和生物等环境基质复杂，在实际检测过程中经常遇到基质干扰大、共流出严重、灵敏度不够、未知组分难以准确确认等分析难题，使得恶臭物质识别难、定量难，无法准确反映实际污染情况，难以确定污染成因。鉴于此，孟洁实验室引进了GC-Orbitrap，大半年的使用过程中已经帮助解决了垃圾填埋场样品、香精香料、农药场地样品等的检测问题。（ a href=" https://www.instrument.com.cn//webinar/video_112493.html" target=" _blank" style=" color: rgb(227, 108, 9) text-decoration: underline " strong span style=" color: rgb(227, 108, 9) " 视频回放 /span /strong /a ） /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 230px height: 324px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/51a080ff-6368-4384-8611-783d90bc1038.jpg" title=" 03.jpg" alt=" 03.jpg" width=" 230" height=" 324" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 报告人：赛默飞世尔科技(中国)有限公司应用工程师 蔡宇 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：强强联合的“升维”体验——初探全二维气相色谱-静电场轨道阱质谱联用分析 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　全二维气相色谱(GC× GC)问世近三十年，从色谱的角度大大拓宽了化合物分析广度，却因为与低分辨四极杆质谱或飞行时间质谱相连，无法提供足够的样品分析分辨率和灵敏度，限制了数据挖掘的深度。据蔡宇介绍，静电场轨道阱质谱技术(Orbitrap/MS)是近几十年来全新的质谱技术，其数据特点以高分辨率、高灵敏度、高质量精度、宽线性动态范围著称，GC× GC与Orbitrap/MS的强强联合，带来数据分析全新的广度与深度体验。 /p p style=" text-align: justify " 　　本次讲座，蔡宇主要分享了GC× GC-Orbitrap/MS 原理，以及GC× GC-Orbitrap/MS在食品、石化等领域的应用等。其总结说，GC-Orbitrap/MS系统灵活，可选配多种前处理/进样模式，结合无需液氮冷却的固态热调制器型全二维GC系统，灵活切换一维系统和全二维系统，获取更丰富的样品分析结果，且数据可挖掘性非常高。（ a href=" https://www.instrument.com.cn//webinar/video_112494.html" target=" _blank" style=" color: rgb(227, 108, 9) text-decoration: underline " strong span style=" color: rgb(227, 108, 9) " 视频回放 /span /strong /a ） /p p strong 　　更多详情请点击》》》 /strong /p p style=" text-align: center" a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/GC-Orbitrap" target=" _blank" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/5d20f2a0-a90a-4c0a-94f6-5fb59f830cfe.jpg" title=" w1920h420Orbitrap (1).jpg" alt=" w1920h420Orbitrap (1).jpg" / /a /p p br/ /p