广东气质联用仪的基本原理是什么

引言：在对物质进行分析测试时，有时仅依靠单一的测试技术，不能获得很好的测试结果，研究者往往会将两种或两种以上的测试方法结合起来，以期达到理想的测试结果，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。

气相色谱法是一种以气体作为流动相的色谱柱分离分析方法作为一种分离和分析化学物的有效方法，特别适用于定量分析但对于复杂样品中混合物测定，只采用保留时间很难得出准确可靠的定性结果。

质谱法是通过测量物质的质荷比，其基本原理是试样中各组分置于高真空的离子源中发生电离，经质量分析器分析，获得质谱图，从而进行复杂化合物的结构分析定性。

图1 气质联用仪

鉴于气相色谱法与质谱法各自具有的测试特点，将两者有效地结合起来，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。因此，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，如图1所示。该仪器被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有气相色谱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。

气质联用仪的工作原理：

混合物样品经色谱柱分离后进入质谱仪离子源，在离子源被电离成离子，离子经质量分析器、检测器之后即成为质谱信号并输入计算机。样品由色谱柱不断地流入离子源，离子由离子源不断进入分析器并不断得到质谱，只要设定好分析器扫描的质量范围和扫描时间，计算机就可以采集到一个个质谱。计算机可以自动将每个质谱的所有离子强度相加，显示出总离子强度，总离子强度随时间变化的曲线就是总离子色谱图，总离子色谱图的形状和普通的色谱图是相一致的，可以认为是用质谱作为检测器得到的色谱图。

气质联用仪的结构：

气质联用仪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。该仪器简图如图2所示。

图2 气质联用仪的结构示意图

一、色谱部分

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，而是将质谱作为检测器。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。

二、气质接口

气质接口是气相质谱到质谱的连接部件。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。

三、质谱仪部分

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。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。

1、离子源∶离子源的作用是接受样品产生离子，常用的离子化方式有:

(1)电子轰击离子化( electron impact ionization ,El ) :El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70 eV)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。

电子轰击离子化的特点∶

a )结构简单，操作方便;

b )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;

c)所得分子离子峰不强，有时不能识别;

d )本法不适合于高分子量和热不稳定的化合物。

(2)化学离子化( chemical ionization ,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。

化学离子化的特点∶

a)不会发生像ElI中那么强的能量交换，较少发生化学键断裂谱形简单;

b )分子离子峰弱，但( M+1)峰强，这提供了分子量信息

( 3 )场致离子化( fieldionization，Fl ) :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。

(4)场解吸离子化( field desorption ionization，FD)用于极性大、难气化、对热不稳定的化合物。

(5)负离子化学离子化( negative ion chemicalionization , NICI):是在正离子质谱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( 10~15 g )。