气相色谱-质谱(GC-MS)
气相色谱质谱GCMSPDF
韩芳 2008年11月18日
1
GC
z GC-MS基本原理
MS
z GC-MS应用 z GC-MS仪器使用与维护
2
GC-MS联用技术特点
z 气相色谱法定性依据是色谱峰的保留时间，定量 依据则是色谱峰高或峰面积。作为定性和定量方 法，气相色谱法最大特点在于高效的分离能力和 高的灵敏度，是分离混合物的有效手段。
31
为什么MS需要真空？
•提供足够的平均自由程 •提供无碰撞的离子轨道 •减少离子-分子反应 •减少背景干扰 •延长灯丝寿命 •消除放电 •增加灵敏度
32
离子源
离子源的作用是将被分析的样品分子电离成 带电的离子，并使这些离子在离子光学系统 的作用下，会聚成有一定几何形状和一定能 量的离子束，然后进入质量分析器被分离。
毛细管柱流失主要原因：固定液图渍不均
匀，有缺陷；交联键合不完全，有小分子物 质；老化不当，损失液膜；使用不当发生催化 降解；柱子插入离子源的一头，外涂层（聚酰 亚胺）也会进入离子源。
29
柱子老化的目的
z 可提高1/3塔版数 z 除去涂固定液时残留的溶剂 z 除去交联不全或聚合度低的小分子化合物 z 使固定液均匀铺展，掩盖某些活性点 z 对于旧柱子，除去残留物
极性化合物，如 醇、羧酸酯等
21
检测系统
z 1. 热导池检测器 (TCD)（浓度型、通用型检测器） z 2. 氢火焰离子化检测器 (FID)（有机化合物） z 3. 电子捕获检测器 (ECD)（卤素化合物） z 4. 火焰光度检测器 (FPD)（含硫、含氮和含磷化合物） z 5. 氮磷检测器（NPD）（含氮和含磷化合物） z 6. 质谱检测器（质量型、通用型检测器）
GC_MS
GC-MSGC 气相色谱-MS 质谱气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
气相色谱原理气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。
当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。
吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。
如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。
质谱原理质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。
在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。
出手不凡，阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素[1]，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。
他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。
质谱成像(imaging mass spectrometry,简称IMS)能够同时获取样品的化学成分信息和样品表面化学成分空间分布信息,并以图像的形式直观地反映被测物的物质与空间分布情况。
IMS的应用从半导体表面污染物分析到生物组织上的蛋白分析,以及药物分析、法证鉴定、字画鉴定等。
常用的质谱成像技术MALDI(ma-trix-assisted laser desorption/ionization)、SIMS(secondary ion mass spectrometry)需要在真空环境下进行,在一定程度上限制质谱成像的应用范围。
GC-MS工作原理
GC-MS工作原理引言：气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是一种常用的分析方法，它结合了气相色谱仪（GC）和质谱仪（MS）的优势。
GC-MS工作原理是通过样品的挥发性化合物在气相色谱柱中分离，然后通过质谱仪对其进行检测和鉴定。
本文将详细介绍GC-MS的工作原理。
一、气相色谱分离原理1.1 色谱柱选择：GC-MS中常用的色谱柱有毛细管柱和填充柱两种。
毛细管柱适用于分析挥发性有机物，填充柱适用于分析非挥发性有机物。
1.2 色谱柱操作条件：色谱柱的操作条件包括温度、流速和柱温程序等。
温度和流速的选择会影响分离效果和分析时间。
1.3 色谱柱分离机理：气相色谱柱的分离机理主要包括吸附、分配和离子交换三种机制。
不同的分析物有不同的分离机理。
二、质谱检测原理2.1 离子化方式：质谱仪常用的离子化方式有电子轰击离子化（EI）和化学电离（CI）等。
EI适用于挥发性有机物的分析，CI适用于非挥发性有机物的分析。
2.2 质谱仪工作模式：质谱仪的工作模式包括全扫描模式和选择离子监测模式。
全扫描模式可以获取样品的整个质谱图，选择离子监测模式可以提高检测灵敏度。
2.3 质谱仪数据分析：质谱仪的数据分析主要包括质谱图的解析和化合物的鉴定。
通过对质谱图的解析和与数据库的比对，可以确定样品中的化合物。
三、GC-MS联用技术3.1 GC-MS联用系统：GC-MS联用系统由气相色谱仪和质谱仪组成，两者通过接口连接。
接口的选择和调试对GC-MS的分析结果有重要影响。
3.2 GC-MS联用方法：GC-MS联用方法包括样品的预处理、色谱条件的优化和质谱条件的优化等。
合理的方法选择和优化可以提高分析的准确性和灵敏度。
3.3 GC-MS应用领域：GC-MS广泛应用于环境、食品、药物、化妆品等领域的分析。
其高分辨率、高灵敏度和高选择性使其成为分析化学的重要工具。
四、GC-MS的优势和局限性4.1 优势：GC-MS具有高分辨率、高灵敏度和高选择性的优势，可以对复杂样品进行准确鉴定和定量分析。
GC-MS
离子阱质量分析器
离子阱质量分析器由环形电极和上下两个端盖电极组成，在 环形电极和端盖电极之间加上高频电压，当高频电压固定为某一 值时，只能使某一质荷比的离子成为肼内的稳定离子，轨道振幅 保持一定，可长时间留在肼内。当在引出电极上加负电压脉冲， 可将肼内的稳定离子引出，再由检测器检测。
二、GC-MS常用数据采集模式（检测方法）
磁质仪
飞行时间质谱 (TOF) 质谱仪 四极杆质谱
离子肼质谱
磁质量分析器
磁质量分析器是根据离子 束在一定场强的磁场中运动时， 其运动的曲率半径Rm与离子 的质荷比m/z和加速电压V有关，
当加速电压固定时，不同质荷 比的离子的曲率半径不同，于 是不同质荷比的离子在空间有 不同的位置，得到了空间位置 上的分离。
GC-MS系统原理、检测及 定量方法
一、GC-MS系统介绍及原理 1.GC-MS简介
气相色谱–质谱法联用（Gas chromatographymass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS) 是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物 质的方法。具有检测灵敏度高，分离效果好的优点。
缺点：必须所有组分在一个分析周期内都流出色谱柱，而 且检测器对它们都产生信号。不适于微量杂质的含量测定 。
当在仪器方法中输入选择离子检测模式（SIM） 时 ，仅有那些荷质比被选定的片段被质谱仪监测（比如，三 个片段），其检测限较低。每秒钟能进行更多次的扫描。 为确证样品中潜在物质的出峰，相对重要的是与已知参比 标准进行比较确定其荷质比。其检测灵敏度较总离子流检 测高2-3个数量级。由于其较高的灵敏度，SIM模式通常用 于定量检测。
气相色谱质谱GCMS联用技术及其应用精
气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术及其应用(精)气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术是一种非常强大的分析工具，它结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
以下是关于GC-MS联用技术的介绍和应用。
一、气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术是将气相色谱与质谱联接在一起的一种技术。
气相色谱是一种分离和分析复杂混合物的方法，它利用不同物质在固定相和移动相之间的分配平衡进行分离。
质谱则是一种鉴定化合物的方法，它通过将化合物离子化并分析其碎片离子来鉴定化合物的结构。
GC-MS联用技术将气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力相结合，可以实现复杂混合物中各组分的分离和鉴定。
在GC-MS联用技术中，样品首先通过气相色谱进行分离，然后通过接口将分离后的组分引入质谱进行分析和鉴定。
接口是GC-MS联用技术的关键之一，它需要能够将气相色谱分离后的组分进行有效地转移和导入质谱，同时还需要保持样品在转移过程中的稳定性和一致性。
二、气相色谱-质谱联用技术的应用GC-MS联用技术的应用非常广泛，以下是一些主要的应用领域：1.化学分析：GC-MS联用技术在化学分析领域应用最为广泛，它可以用于鉴定化合物的结构、测定化合物的分子量、研究化合物的反应机理等。
2.生物研究：GC-MS联用技术在生物研究领域也有广泛的应用，它可以用于鉴定生物体内的代谢产物、研究生物酶的催化反应、分析生物组织的成分等。
3.环境科学：GC-MS联用技术在环境科学领域的应用也十分重要，它可以用于检测环境中的有害物质、研究污染物的迁移和转化规律、评估环境污染的影响等。
4.食品科学：GC-MS联用技术在食品科学领域的应用也十分广泛，它可以用于检测食品中的添加剂、农药残留、有害物质等，保障食品的安全性和卫生质量。
5.医药领域：GC-MS联用技术在医药领域也有广泛的应用，它可以用于研究药物代谢、药物疗效及副作用等。
三、总结气相色谱-质谱联用技术是一种非常强大的分析工具，它的应用领域非常广泛，涉及到化学、生物、环境、食品、医药等多个领域。
气相色谱-质谱联用（gc-ms）
气相色谱-质谱联用(GC-MS)一、实验目的1. 了解质谱检测器的基本组成及功能原理，学习质谱检测器的调谐方法；2. 了解色谱工作站的基本功能，掌握利用气相色谱-质谱联用仪进行定性分析的基本操作。
二、实验原理气相色谱法（gas chromato graphy, GC）是一种应用非常广泛的分离手段，它是以惰性气体作为流动相的柱色谱法，其分离原理是基于样品中的组分在两相间分配上的差异。
气相色谱法虽然可以将复杂混合物中的各个组分分离开，但其定性能力较差，通常只是利用组分的保留特性来定性，这在欲定性的组分完全未知或无法获得组分的标准样品时，对组分定性分析就十分困难了。
随着质谱（mass spect rometry, MS）、红外光谱及核磁共振等定性分析手段的发展，目前主要采用在线的联用技术，即将色谱法与其它定性或结构分析手段直接联机，来解决色谱定性困难的问题。
气相色谱－质谱联用（GC-MS）是最早实现商品化的色谱联用仪器。
目前，小型台式GC-M S已成为很多实验室的常规配置。
1.质谱仪的基本结构和功能质谱系统一般由真空系统、进样系统、离子源、质量分析器、检测器和计算机控制与数据处理系统（工作站）等部分组成。
质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的分子－离子反应。
质谱仪的高真空系统一般由机械泵和扩散泵或涡轮分子泵串联组成。
机械泵作为前级泵将真空抽到10-1－10-2Pa，然后由扩散泵或涡轮分子泵将真空度降至质谱仪工作需要的真空度10-4－10-5P a。
虽然涡轮分子泵可在十几分钟内将真空度降至工作范围，但一般仍然需要继续平衡2小时左右，充分排除真空体系内存在的诸如水分、空气等杂质以保证仪器工作正常。
气相色谱－质谱联用仪的进样系统由接口和气相色谱组成。
接口的作用是使经气相色谱分离出的各组分依次进入质谱仪的离子源。
GC-MS--气相色谱质谱联用仪
3.关于GC与MS的接口问题
1.直接导入型接口
内径在0.25至0.32mm的毛细管色谱往的载气流量 在1～2ml／min。这些柱通过一根金属毛细管直接 引入质谱仪的离于源）这种接口方式是迄今为止 最常用的一种技术。
2.开口分流型接口
色谱柱洗脱物的一部分被送入质谱仪，这样的接 口称为分流型接口。在多种分流型接口中开口分 流型接口最为常用。
四级杆质量分析器ms提供足够的平均自由程提供无碰撞的离子轨道减少离子分子反应减少背景干扰延长灯丝寿命消除放电增加灵敏度真空系统确保离子由离子源转移至检测器gcgcmsms原理与结构原理与结构气相色谱分离样品的各个组分起样品制备的作用接口把气相色谱流出的各个组分送入质谱仪进行检测质谱仪对接口引入的各个组分进行分析成为气相色谱的检测器
改变，从而对某种组分做出响应 • 某种数据处理装置
如下图所示：
色谱系统
气源：载气必须是纯净的。污染物可能与样品或色谱 柱反应，产生假峰，进入检测器使基线噪音增大等。 载气的气体其种类较多，如：氮、氦、氢、氩等。目 前国内实际应用最多的是氮气和氢气。
进样口：将挥发后的样引入载气流。最常用的 进样装置是注射进样口和进样阀。
图3 注射进样口
注射进样口用于气体和液体进样。 常用来加热是液体样品蒸发。用 气体或液体注射器穿透隔垫将样 品注入载气流。
图4 进样阀
样品从机械控制的定量 管被扫入载气流。因为 进样量通常差别很大， 所以对气体和液体样品 采用不同的进样阀。
色谱柱
分离就在色谱柱中进行。在测定样品时可以 选择不同的色谱柱，所以用一台仪器就能够进行 许多不同的分析。
• 3.喷射式分子分离器接口
常用的喷射式分子分离器接口工作原理是根据气 体在喷射过程中不同质量的分子都以超音速的同 样速度运动，不同质量的分子具有不同的动量。 动量大的分子，易保持沿喷射方向运动，而动量 小的易于偏离喷射方向，被真空泵抽走。分子量 较小的载气在喷射过程中偏离接受口，分子量较 大的待测物得到浓缩后进入接受口。喷射式分子 分离器具有体积小热解和记忆效应较小，待测物 在分离器中停留时间短等优点。
气相色谱—质谱
气相色谱—质谱
气相色谱-质谱，又称为GC-MS，是一种常用的分子机分析技术。
它实际上是
一种融合技术，利用气相色谱（GC）和质谱（MS）两项技术，以分子量、分子结构等作为特征，对化合物进行结构分析、同位素分析等分析。
从原理上讲，GC-MS系统将样品进行一定条件下的汽液分离，从而分离出样品
中的多个物质，将分离出的每个物质独立地通入质谱仪，经过质谱分析，就可以得到每个物质的分子质量，精细的结构特征等信息。
根据物质的分子结构信息可以进行结构鉴定，确定其结构或者结构异构体的组成，再联合库查对结构进行准确的鉴定。
此外，GC-MS还可以用于反映样品中活性物质的变化趋势，以及反应中参与物
质合成路线中可能物质以及物质间的相互作用等。
GC-MS技术广泛应用于工业、环境、社会、农业等科技领域，经常被用来测定
痕量有机物，分析有机污染源，对有机污污染物进行溯源，快速判别真伪物等。
虽然GC-MS技术不是一种常用的日常生活娱乐技术，但也能够给日常生活带来
良好的影响。
通过GC-MS，常溶性物质不释放到环境中，环境受到保护，生活空气
更加清新宜人；该技术更能检测出潜在有害物质，引入日常生活中，让我们从安全的物质手中品尝酒精、烫熟食品、草药等有害物质，让我们过上更健康安全的生活。
总的来说，气相色谱-质谱是一种具有重要应用价值的结构分析技术。
它无论
在理论上还是在实际应用中都有重要的作用，同时还能给我们的日常生活带来方便。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气相色谱-质谱（GC-MS）分离分析空气清新剂
一、实验目的
在日常生活中，许多形形色色的生活用品其实都添加了不少化学药品。
这其中不乏有毒的物质，不知实情的我们还天天接触着这些东西。
这学
期的现代仪器分析实验中正好有机会能让我们自选仪器来进行开放实验，鉴于我们小组组长贺大威寝室有用空气清新剂的习惯，为了他们寝室所
有人的健康，就打算测一下它们常用几种品牌的空气清新剂的组成分析。
并且选定用气相色谱-质谱联用仪来进行测定分析。
虽然上学期我们用同
样的仪器分离分析过苯系物的组成，但大家还是对这台仪器的工作原理
似懂非懂，并且在操作上同学们根本没锻炼过，基本是不知道怎么使用
这台仪器。
与此同时我们又能深入了解气相色谱-质谱联用仪的基本构造，熟悉工作软件的使用，熟悉运用GC-MS仪分析简单样品的基本过程。
二、实验原理
气相色谱法是利用不同物质在固定相和流动相中的分配系数不同，使不同化合物从色谱柱流出的时间不同，达到分离化合物的目的。
质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，按其质荷比（m/z）实现分离分析，测定离子质量及强度分布。
它可以给出化合物的分子量、元素组成、分子式和分子结构信息，具有定性专属性、灵敏度高、检测快速等特点。
气相色谱-质谱联用仪兼备了色谱的高分离能力和质谱的强定性能力，可以把气相色谱理解为质谱的进样系统，把质谱理解为气相色谱的检测器。
气相色谱-质谱联用仪的基本构成为：
样品
本实验中待分析样品为超市里新买的两种气味的空气清新剂和一盒放置已久的空气清新剂，每种样品经GC 分离成一个一个单一组份，并进入离子源，在离子源样品分子被电离成离子，离子经过质量分析器之后即按m/z 顺序排列成谱。
经检测器检测后得到质谱，计算机采集并储存质谱，经过适当处理可得到样品的色谱图、质谱图等。
三、仪器和试剂：
（1）Agilent 6890-5973N GC-MS 仪（安捷伦科技有限公司）；
（2）HP-5 MS 色谱柱；
（3）0-5mL 移液器 (Transferpette, 德国BRAND 公司)；
（4）0.45μm 的有机相微孔膜过滤器；
（5）新买的和放置已久的茉莉香味空气清新剂各一盒；以及新买的金秋丹桂味空气清新剂一盒，甲醇（色谱纯）；
（6）装样瓶
四、实验内容与步骤：
1）将每种样品切一小块后分别装入样品瓶里；
2）在进样之前，用加热器预加热样品；
3）设定好GC-MS 操作参数后，可进样分析：
4）设置样品信息及数据文件保存路径后，按下“Start run ”键，待“Pre-run ”结束，系统提示可以进样时，使用10μl 进样针准确吸取5μl 样品气体（不能有气泡）。
将进样针插入进样口底部，快速推出样品气体并迅速拔出进样针，然后按下色谱仪操作面板上的“start ”按钮，分析开始。
五、色谱条件
进样口温度：250℃； 质谱离子源温度：230℃；
色质传输线温度：250℃； 质谱四极杆温度：150℃；
柱温： 20C/min 5C/min 60C(2min)100C 120C(3min)︒︒︒−−−−
→︒−−−→︒ 载气流速： 0.5ml ·min -1； 进样量：1μl ； 分流比：20:1。
溶剂延迟：2分钟
六、数据处理
1） 对得到的总离子流色谱图（TIC ），在不同保留时间处双击鼠标右
键得相应的质谱图；
2）在质谱图中，双击鼠标右键，得到相应的匹配物质，根据匹配度可对各峰定性；
3）列出所有的物质，并结合其他知识确定各峰所对应的具体物质名称；
4）绘制样品的总离子流色谱图，给出色谱峰定性结果（含质谱检索结果、物质名称、保留时间）
七、思考题
1．GC-MS仪是如何得到总离子流色谱的？除此之外，使用GC-MSD，我们还
能获得哪几种色谱图，它们各有什么特点？
2．绘制某一保留时间处苯、甲苯的质谱图，分析它们主要产生了哪些离子峰。
查阅质谱电离过程中分子碎裂的机理，写出苯、甲苯可能的分子碎裂过程。
3．解释：溶剂延迟（Solvent Delay）、分流比。
4．气相色谱适用于分析哪些样品，请举例说明。
注意事项
2）清洗容量瓶、标准样品瓶时不要使用清洁剂；
3）如果是一天的第一个样，请先把仪器跑一个空针；
4）待测样一定要经过微孔过滤膜过滤；
5）进样时不能有气泡；
6）进样时要快，不要使进样针在进样口里停留太久。
实验小结：
这次的开放实验对我们每个人来说都很有锻炼价值，整个实验过程中我们分工明确。
像我主要是负责对样品的预处理包括对待测样进行预加热，以及相当关键的进样操作。
进样
之前，要保证进样针里的空气全部排光；进样时，不但要注意进样的同时按下“开始”操
作按键，同时快速进完后要快速拔出。
然后在测定完之后对数据处理这一块，我们组长包办了大部分工作，像我主要负责撰写文字这一方面。
总之，我觉得实验室开放主要的好处
在于让我们对这台仪器的操作更加熟练了，这方面的受益远大于其他的意义！希望化学系
能越来越壮大，多买几台像GC-MS的仪器，这样我们就能天天做实验室开放啦！。