GC-MS测试(二)
GC-MS测试(二)
气相色谱质谱联用仪揭秘
在前两期内容中,我们系统阐释了气相色谱仪(GC)与质谱仪(MS)的核心工作原理,为后续深入解析仪器分类奠定了理论基础。本期我们将聚焦GC技术的多样性,从仪器设计的底层逻辑出发,揭示进样系统与色谱柱的协同创新如何驱动分析性能的突破。
作为物质分离的"分子筛",色谱柱无疑是GC的心脏部件,其固定相化学性质与柱效直接决定了分离能力。而进样系统作为样品进入分析系统的"门户",需完成从固态/液态到气态的相变转化,这一过程对热稳定性、挥发性和基质效应敏感的化合物尤为关键。正是进样技术与色谱分离的有机耦合,催生了针对不同分析场景的GC技术变体。
01
色谱柱
色谱柱是色谱仪的核心部件,用于分离混合物中的不同组分,其工作原理基于组分与固定相间物理化学性质的差异,因此针对于不同类型的样品一般都有适合自己的色谱柱。
1.现在市场上的大多数都是毛细管柱;这个运用得最广泛,其次色谱柱的型号看起来很复杂,实际上多数需要厂家的代号,核心的部分在后面的极性信息。
例如HP-5MS(HP:厂家代号,5:含5%的极性成分,MS:接MS检测器的);实际代表的就是HP厂家的弱极性柱子,用于GC-MS的仪器的。同理DB-5MS实际上和HP-5是同一种类型的柱子。
2.对于GC-MS来,一般换一次柱子需要很多根据物质情况选择不同的柱子,比如极性样品用极性柱,非极性样品用非极性柱得到的效果是最好的。但是一般情况不会这样处理,一般换一根柱子需要半天时间(因为需要从连接的质谱仪上拆下来。但质谱仪需要高度真空,因此泄压和抽真空时间都非常的久);因此都会装上类似HP-5这种弱极性柱子,它可以适应绝大部分的物质。而这已经可满足90%以上的常见有机物的分离,因此不必过渡的看重这个环节。
综上所述:
①色谱柱一般按照极性可以大致分为极性柱,弱极性柱,非极性柱,不同牌号里面的数字就代表了极性强度(一般数字越大极性越强)。
②色谱柱选择与待分析物质极性相似的是最好的,但是换一次柱子非常麻烦因此实验室常用弱极性柱作为常用柱,它可以解决90%左右的物质分离的需求。
02
进样系统
1.直接进样
直接就是,直接把样品打入GC-MS的气化室,让样品瞬间气化,然后进入色谱柱,这个是最直接的进样办法。
适用样品:液体有机溶剂样品,气体样品,很容易气化的样品。(不能含水)
2.顶空进样
将样品装入顶空瓶(类似常见口服液的瓶子);密封后在指定温度下(常见70-150℃)进行保温,之后用探针刺入顶空瓶,吸取顶部空气进入色谱柱进行测试。
适用样品:水溶液样品,固体样品关注可挥发组分,
3.热裂解器进样
将固体样品扔进一个高温裂解炉(一般550℃);样品在高温下发生裂解,收集含有裂解碎片的高温气体进样测试。
适用样品:高分子聚合材料,塑料,橡胶等,或者与无机物混合的复合材料关注有机组分等。
4.固相萃取进样
本质上和顶空进样类似,不同的是刺入的是固相萃取针。让挥发组分在固相萃取针上先进行富集,然后在解吸附之后收集挥发分进行测试。这样可以提高对痕量物质的检测能力。
适用样品:目标物质超微量(ppb);如一些萃取液;或者一些需要进行浓缩后才能测试的样品的。
03
其他特殊GC-MS种类
目前还有一些比较新的GC-MS的种类;主流的GC-MS使用的是单一色谱柱为主.虽然可以覆盖大部分分析需求,但是随着分析的精度要求越来越高,需要更详细结果时候就更换柱子相当的麻烦,因此有一些比较新的GC-MS运用方案;
1.极性非极性预处理分路
进样后先进一段较短的预处理柱子,先将极性物质与非极性物质粗分离,利用时间差将他们导入不同的色谱柱中,极性柱处理极性物质,非极性柱处理非极性物质。
2.全二维GC-MS
先将样品进行一遍色谱柱的分离,得到第一次分离的来的不同物质。用一个收集器富集这些物质,然后再将这些分离开的物质导入第二根色谱柱进行第二次分离。简单说就是把第一次GC色谱分离出来的每一个分峰再单独做一次GC色谱分离。因此得到的纵向的分离结果,因此得名二维GC-MS。
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