隨著質譜(massspectrometry,MS)、紅外光譜及核磁共振等定性分析手段的發(fā)展,目前主要采用在線的聯(lián)用技術,即將色譜法與其它定性或結構分析手段直接聯(lián)機,來解決色譜定性困難的問題。氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC-MS)是較早實現(xiàn)商品化的色譜聯(lián)用儀器。目前,小型臺式GC-MS已成為很多實驗室的常規(guī)配置。
質譜儀的基本結構和功能:
質譜系統(tǒng)一般由真空系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、離子源、質量分析器、檢測器和計算機控制與數據處理系統(tǒng)(工作站)等部分組成。
質譜儀的離子源、質量分析器和檢測器必須在高真空狀態(tài)下工作,以減少本底的干擾,避免發(fā)生不必要的分子-離子反應。質譜儀的高真空系統(tǒng)一般由機械泵和擴散泵或渦輪分子泵串聯(lián)組成。機械泵作為前級泵將真空抽到10-1~10-2Pa,然后由擴散泵或渦輪分子泵將真空度降至質譜儀工作需要的真空度10-4~10-5Pa。雖然渦輪分子泵可在十幾分鐘內將真空度降至工作范圍,但一般仍然需要繼續(xù)平衡2小時左右,充分排除真空體系內存在的諸如水分、空氣等雜質以保證儀器工作正常。
氣相色譜-質譜聯(lián)用儀的進樣系統(tǒng)由接口和氣相色譜組成。接口的作用是使經氣相色譜分離出的各組分依次進入質譜儀的離子源,接口一般應滿足如下要求:
(a)不破壞離子源的高真空,也不影響色譜分離的柱效;
(b)使色譜分離后的組分盡可能多的進入離子源,流動相盡可能少進入離子源;
(c)不改變色譜分離后各組分的組成和結構。
離子源的作用是將被分析的樣品分子電離成帶電的離子,并使這些離子在離子光學系統(tǒng)的作用下,匯聚成有一定幾何形狀和一定能量的離子束,然后進入質量分析器被分離。其性能直接影響質譜儀的靈敏度和分辨率。離子源的選擇主要依據被分析物的熱穩(wěn)定性和電離的難易程度,以期得到分子離子峰。電子轟擊電離源(EI)是氣相色譜-質譜聯(lián)用儀中較為常見的電離源,它要求被分析物能氣化且氣化時不分解。
質量分析器是質譜儀的核心,它將離子源產生的離子按質荷比(m/z)的不同,在空間位置、時間的先后或軌道的穩(wěn)定與否進行分離,以得到按質荷比大小順序排列的質譜圖。以四極質量分析器(四極桿濾質器)為質量分析器的質譜儀稱為四極桿質譜。它具有重量輕、體積小、造價低的特點,是目前臺式氣相色譜—質譜聯(lián)用儀中常用的質量分析器。
檢測器的作用是將來自質量分析器的離子束進行放大并進行檢測,電子倍增檢測器是色譜-質譜聯(lián)用儀中常用的檢測器。
計算機控制與數據處理系統(tǒng)(工作站)的功能是快速準確地采集和處理數據;監(jiān)控質譜及色譜各單元的工作狀態(tài);對化合物進行自動的定性定量分析;按用戶要求自動生成分析報告。
標準質譜圖是在標準電離條件——70eV電子束轟擊已知純有機化合物得到的質譜圖。在氣相色譜-質譜聯(lián)用儀中,進行組分定性的常用方法是標準譜庫檢索。即利用計算機將待分析組分(純化合物)的質譜圖與計算機內保存的已知化合物的標準質譜圖按一定程序進行比較,將匹配度(相似度)最高的若干個化合物的名稱、分子量、分子式、識別代號及匹配率等數據列出供用戶參考。值得注意的是:匹配率最高的并不一定是最終確定的分析結果。
目前,比較常用的通用質譜譜庫包括美國國家科學技術研究所的NIST庫、NIST/EPA(美國環(huán)保局)/NIH(美國衛(wèi)生研究院)庫和Wiley庫,這些譜庫收錄的標準質譜圖均在10萬張以上。
1、降低接口溫度、離子源溫度、四極桿溫度(以四極桿質譜儀為例),關閉質譜儀電源。
2、打開卸壓閥,緩慢卸壓到常壓。
3、打開離子源艙門(此步驟開始可以佩帶口罩以及不掉毛手套)。
4、使用專用工具按照拆卸步驟將離子源整體取出放置在的清洗臺面。
5、使用專用工具將離子源各部件一一拆開,分類整齊放置在清洗臺面,不需要拋光打磨的部件(如加熱快、絕緣體等)分開放置。(此后可脫掉手套)
6、將一定量的專用氧化鋁粉放入100ml燒杯中,加入甲醇,剛好覆蓋為好。
7、使用專用棉簽蘸上濕潤的氧化鋁粉輕輕打磨推斥極、離子源體、透鏡等金屬部件,直至光亮為止,注意不要過于用力造成部件表面出現(xiàn)明顯劃痕。
8、可先使用自來水沖洗打磨部件,再使用甲醇將氧化鋁粉充分沖洗干凈。
9、將離子源所有部件(除了燈絲、加熱電纜等外)放置于適當燒杯中,加入甲醇蓋過,超聲5~10分鐘。
10、超聲后換一個燒杯放置部件,然后在烘箱中70度烘烤30分鐘,待完全干燥后冷卻至室溫。
11、(佩帶潔凈不起毛手套)將干燥并冷卻后的部件放置到一塊新的潔凈無紡布上面,分類放置。
12、使用專用工具將各部將一一組裝起來。
13、將組裝好的離子源安裝到質譜儀上。
等離子體質譜儀是專門用來檢測食品中的金屬元素。工作人員稱,只要把水樣裝在試管里,開動儀器后,通過一根很細的檢測刷插入到試管中,然后再輸送到工作臺中,鉛、砷、鉻、汞等重金屬的含量很快就會在電腦系統(tǒng)上顯示出來。
兩大軟件助手功能實現(xiàn)智能化快速分析
創(chuàng)建分析方法只需要選擇測定的目標元素,之后使用一個代表性的樣品進行定性分析,方法開發(fā)助手自動選擇更佳的質量數、自動推薦內標元素及質量數,并自動給出校正曲線樣品的濃度范圍。
診斷助手基于測定的所有質量數數據自動診斷干擾,以確定出現(xiàn)的問題。
高穩(wěn)定性、優(yōu)異的靈敏度和低干擾
碰撞池技術使干擾降至更低,從而實現(xiàn)了高靈敏度,進樣系統(tǒng)和離子傳輸界面維護簡單,保證穩(wěn)定性。另外,系統(tǒng)支持聯(lián)用技術LC-ICPMS。
等離子體質譜儀樣品要求:
1.溶液中溶解的總固體量<0.4%,即4000ppm(mg/L)。
2.溶液中有機物的含量不能太高,否則會引起嚴重的基體效應和有機物燃燒后的碳粒沉積并堵塞錐口,導致靈敏度和穩(wěn)定性下降。
3.溶液中待測元素的濃度不能太高。元素的計數一般小于5000000cps,否則要進行稀釋。一般要求固體樣品中元素含量≤0.01%,液體樣品≤1ppm。ICP-MS分析主要以微量和痕量分析為主,并非萬能。
4.溶液中應保持一定的酸度,以防止金屬元素水解后產生沉淀。一般以一定濃度(1%~5%)的HNO3為介質。
5.溶液中盡量不含高沸點的H2SO4和H3PO4介質,以免損壞錐口,避免S、P帶來的多原子離子干擾。
6.溶液中不含HF,否則會損壞石英玻璃材料的霧化器和霧室以及錐口,若使用HF則必須通過加熱等手段將HF酸趕盡。
7.樣品必須消解徹底,不能有混濁,經0.45μm或0.22μm微孔濾膜過濾或離心后取上清液進行測試。
等離子體質譜儀主要特點如下:
儀器運行成本降低70%
由于采用了Mini炬管和Eco模式,ICPMS-2030運行成本降至業(yè)界較低。專有的Mini炬管的耗氣量只是標準炬管的約三分之二。待機狀態(tài)時,高頻輸出被切換到Eco模式,啟動樣品分析后可立即切換到分析模式。
普氬即可穩(wěn)定運行,不需要使用高純氬氣。使用三年普氬,可節(jié)省數十萬元的成本。
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