气质78905975内部教材.ppt
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1、第一章气相色谱/质谱基础,主要内容:,MS和GC检测器的对比MS的基本理论,5973 MSD 和 6890 GC,5973MSD 和 GC6850,5975 MSD 和 6890 GC,5975在外观上与5973的不同,INTERFACE,GC,MSD,10-5 Torr,2 mL/min,760 Torr,0.5-15 mL/min,传输线,色谱柱,流量控制器,稳压器,空气,氢气,载气,分子筛,脱水管,固定,进样口,检测器,电子部件,PC,限流器,典型的气相色谱,pptrillion,ppb,ppm,ppthousand,percent,1 ppm=,1 ng,1 L,m,1 mg,Lite
2、r,1 L,m,Liter,=,=,TCD,FID,ECD,AED,PID,NPD(N),NPD(P),MSD,(SIM),(SCAN),FPD(S),IRD,ELCD,ELCD,(S or N),(X),10-15,fg,10-12,pg,10-9,ng,10-6,10-3,mg,GC检测器比较,保留时间用于确定样品组分,即进行样品定性分析。峰面积用于测定样品的含量,即定量分析。,典型色谱图,柱长(米),I.D.(mm),.5-10,2-4,5-100,.530,5-100,.1-.25,填充柱,530系列柱,细孔径柱,填充柱,开管柱(毛细管柱),壁涂,开管柱,色谱柱类型,载气和检测器支持气
3、,氧气捕集器微量的氧气会破坏色谱柱,特别是对毛细管柱。氧气也会降低ECD检测器的功能。氧气捕集器 应连接在分子筛干燥器和仪器安装设备的进样口之间。,分子筛干燥器,须使用GC 专用铜管或不锈钢管。塑料管会渗透O2和其它污染物。还可能会释放其它可被检测到的干扰物。管子使用前先用溶剂冲洗,载气吹干。根据工厂的推荐,每用完3瓶气,应更换过滤器,以防止发生气体的污染。每隔一定时间,应对所有外加接头进检漏(大约每隔 4-6个月。,管路和净化器,载气必须通过控制形成恒定的压力和恒定的流量。上下游控制器压差保持1公斤以上。,减压阀和流量控制器,Agilent 6890前视图,Agilent 6890侧后视图,
4、即时功能键功能键快捷键信息键数字键多功能键方法存贮与自动运行,Agilent 6890键盘介绍,质谱基础,质谱常用术语,丰度质荷比(m/z)基峰分子离子碎片离子母离子 子离子偶电子离子 奇电子离子,常见元素同位素表,M/Z,Abundance,82,166,182,303,50,100,150,200,250,1000000,Scan 33(5.289 min):ALKDEMO.D,M/Z,Abundance,82,166,182,303,50,100,150,200,250,1000000,Scan 34(5.297 min):ALKDEMO.D,总离子色谱,气质联用数据是三维的,仪器内部连
5、接示意图,质谱仪器分类,磁质谱射频质谱(四极质谱,离子阱质谱)飞行时间质谱傅立叶变换质谱,飞行时间质谱,离子阱质谱,傅立叶变换质谱,磁质谱,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,四级杆,检测器离子聚焦,高能打拿极,电子倍增器,电子,正离子,信号输出,高能打拿极和电子倍增器,(0 to-3000 V),+,Incoming Ion,X-Ray Lens,(0 t
6、o 218 V),Signal Out,EM Voltage,电子倍增器,电压有使用上限(3000伏)电压的提高,可以提高检测器的信号,电子倍增器的寿命曲线,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,为什么MS需要真空,电离技术简介,REPELLER,电子电离(EI),化学电离(CI),化学式 观测M/Z电荷转移X+M X+M+M电子捕获M+e-(热)M-M质子转移CH5+M CH4+MH+M+1CH3+M CH4+M-H+M-1OH-+M H2O+M-H-M-1加成C2H5+M MC2H5+M+29,PCI,Spectra,NCI,
7、Spectra,第二章开机关机与工作站简介,质谱的本地控制面板,诊断放空/抽真空调谐运行/停止,开机与关机,真空系统,加热区,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,出口(到机械泵),转子,吸油阱,进油口,油液面,排油口,定子,泵腔,油液面观察窗,10-1-10-2 torr,10-5-10
8、-6 torr,真空泵,到前级泵,轴转速可达 60,000 每分钟,旋转叶片,固定叶片,Lubricating Wick,分子涡轮泵,开机前的准备:放气阀须关好MSD连接到接地的电源上MSD的接口伸入柱温箱老化好的毛细柱接好两端99.999%的氦载气接到GC上,推荐使用净化器.,597X MSD开机顺序,打开计算机打开气相色谱及597X质谱电源。待气相色谱完成自检,597X质谱真空泵工作正常(如果机械泵声音不正常,检查侧门和放空阀是否关闭)进入化学工作站从view菜单选tune/vacuum control从vacuum 菜单选pump down,开机图标,系统放气,关机,系统放气(续),59
9、75 的位置,5975开盖装置,放空阀和调谐液的位置不同,工作站介绍,注意:所有窗口之间的切换均通过 view,进入工作站,用于编辑运行方法、序列、设定工作站控制级别等,Qualify下拉菜单包括仪器性能检验(灵敏度测试、调谐评价等),调谐与真空控制窗口,Data Analysis 数据分析窗口,用于数据后处理(积分、本底扣除、谱库检索、定量分析等),Parametric Retrival 参数检索窗口,用于反向检索、结构库编辑等,Review Peak Purity 峰纯度检测窗口,用于判断色谱峰的纯度,化学工作站文件夹,第三章,调 谐,本节内容,MS调谐的基本原理化学工作站中的不同调谐,调
10、谐做什么?,设定离子源部件的电压,以得到良好的灵敏度设定 amu gain 和 offset 以得到正确峰宽设定 mass gain 和mass offset以保证正确的质量分配设定 EM 电压,稳定可挥发碎片涵盖质量范围宽仅有C-13 和 N-15同位素无质量缺陷,全氟三丁胺(PFTBA),调谐标样,AMU gain,offset,高能打拿极,电子倍增器,入口透镜,推斥极,离子化区域,样品入口,灯丝,灯丝,拉出极,离子聚焦,Mass axis gain,offset,补偿,调谐参数 EI,离子源结构,电离室:永久磁铁、灯丝、靶透镜:推斥极、拉出极、离子聚焦、入口透镜,Parameter Ra
11、mps,四极杆质谱,0,+,-,RF 振幅,DC 振幅,极性,RF 频率,两对电极上的复合电压大小相等,直流电压极性相反,过滤高质量,-,0,+,负棒电位,负棒,M+,*,M+,*,Positive Rod,Positive Rod,正棒电位,过滤低质量,0,+,-,RF 电压,扫描线,502,219,69,DC 电压,斜率=AMU GAIN,Mathieu Stability Diagram,AMUOFFSET,AMU Gain 及其偏移,AMU GAIN,AMU OFFSET,AMU Gain 渐增会:,峰宽,受影响大的是,影响高质量和低质量区,AMU Offset 渐增会:,减小,AMU
12、 Gain 及其偏移如何 影响峰宽?,予期质量,观测质量,MassAxisGain,100200300400500,500400300200100,69,219,502,质量轴校正,MassAxis offset,Methods of Tuning an MSD,化学工作站中提供的调谐方法,为什么做自动调谐?,1.诊断2.编写系统性能变化表3.提高灵敏度,自动调谐流程图,例如:,*This is known as AutoTune on the HP5973 MSD,上述丰度值不是精确值,只做演示用,(Default Value),mV,amu,(),69 502,m/z,Ent.,Lens,
13、Offset,入口透镜电压,ENTR,(Set to Maximize m/z 69),m/z,69 502,Ent.,Lens,Offset,Entrance Lens Voltage,ENTR,mV,(amu),自动调谐与标准谱图调谐比较,相近的峰宽,平滑对称的峰形,适当的EM电压,合适的丰度值,Low water and air,正确的质量分配,典型的相对丰度,自动调谐报告,合适的同位素比例,质量数的峰宽,平滑对称的峰,合适的电子倍增器电压,适当的丰度值,低水峰及空气峰,正确的质量分配,合适的相对丰度,合适的同位素比例,标准谱图调谐报告,Amu gain 和 offset,EM 电压 及
14、质量 轴校正 调整所有其它源参数不变调谐69,219,502三个质量数,快速调谐,目标调谐,BFB调谐的评价,DFTPP(十氟三苯磷)调谐评价基峰 m/z=198.00可替换基峰 m/z=442MassRel.to m/z%Low%HighAlt.Base51.00198.0030.080.0N68.0069.000.02.0N69.00198.000.0100.0N70.00198.000.02.0N127.00198.0025.075.0N197.00198.000.01.0N199.00198.005.09.0N275.00198.0010.030.0N365.00198.000.751
15、00.0N441.00443.000.01100.0N442.00198.0040.0110.0Y443.00442.0015.024.0N,有权使用MS参数易于建立用户调谐文件诊断,手动调谐,手动调谐,电离室参数,四极杆参数,离子源参数,电子倍增器电压,轮廓图,连续扫描,离子丰度随离子源参数变化曲线,影响质量轴,影响峰宽(分辨与灵敏度),影响灵敏度(传输效率),通过手动调谐检漏,Vacuum 菜单,Execute菜单,Calibrate菜单,Parameters 菜单,Edit tune and display parameters,选择参数,把当前修改纳入调谐参数,Status菜单,第四章
16、色谱进样技术,分流/不分流毛细管柱进样口分解图,插入件组件衬管绝缘层垫圈变径接头保温层垫圈柱螺母,进样垫固定螺母进样垫O形环分流出口管线分流/不分流进样口实体固定螺母分流平板保温套,衬管的作用,保护色谱柱:不挥发组分滞留在衬管内。但当污染物积攒到一定量时,会吸附样品造成峰拖尾/分裂或出现鬼峰衬管内少量经硅烷化处理的石英玻璃毛可防止注射器针尖的歧视(即针尖内的溶剂和易挥发组分首先汽化);加速样品汽化;避免固体物质进入并堵塞色谱柱等硅烷化处理可以选用DMDCS(二甲基二氯硅胺)如果使用ECD检测器或CI源,一定要选择不含卤素的硅烷化试剂。如:HMDS、BSTFA、BSA、TSIM等。如果衬管太脏,
17、可以用盐酸或硝酸浸泡8小时,清洗烘干后用硅烷化试剂配制成10甲苯溶液,浸泡8小时,再依次用甲苯、甲醇清洗。注意:高温下工作3,硅烷化的有效期只有几天。因此衬管需要及时清洗或更换。,溶剂膨胀方程,溶剂蒸汽体积=22,400 x A x B x C x IA=溶剂密度/溶剂分子量B=15/(15+柱头压 in psi)C=(进样口温度C+273)/273I=液体进样体积 L例如1 L 水于 250 C 15 psi 柱头压产生22,400 x 1/18 x 15/30 x 523/273 x 1=1,192 L 蒸汽,18740-80220,19251-60540,18740-60840,900
18、uL,250 uL,1000 uL,1000 uL,工厂去活处理,杀虫剂衬管,未去活,普通型,250 uL,直接进样,不分流,分流/不分流,不分流,分流,5183-4711,5181-8818,直接连接衬管可以减少进样时样品损失,底部,分流平板的维护,在溶剂中超声处理烘干用非氯化剂去活化HMDSBSTFABSATSIM用溶剂清洗先惰性洗涤-甲苯再用醇类清洗-甲醇烘干,分流过滤装置(Cartridge Assembly),Cartridge Split Vent Trap AssemblyP/N G1544-60610,分流进样需注意的问题,尽量减少分流歧视:分流比越大,越有可能造成分流歧视保证
19、样品快速汽化(适当添加经硅烷化处理的玻璃毛)分流进样时,柱的初始温度尽可能高一些柱安装时注意柱与衬管同轴,分流进样,总流量50 mL/min,隔垫吹扫流量3 mL/min,分流出口流量46 mL/min,柱流量1 mL/min,Internal Detail,衬管,密封圈,柱子,槽,进 样,过 载,Vent Flow,3 mL/min,Total Flow,50 mL/min,1 mL/min,Split Vent Flow,46 mL/min,(Septum)Purge,Vent Flow,3 mL/min,Total Flow,50 mL/min,节省载气,节省载气功能会在样品进入色谱柱后
20、,减少分流出口的载气流量以节约载气。柱前压和柱流速仍保持不变,只有分流出口的流量减少。可用于分流和不分流方式。节省载气启动的时间应选在样品进入色谱柱后。,分流出口流量(mL/min),200-175-150-100-75-50-25-,-2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,预运行,时间,节省载气流量,进样,节省载气启动时间设在 2.5 分钟。,运行结束,节省载气流量,正常流量,不分流进样,柱初始温度尽可能低一些,最好低于溶剂的沸点10-20度。溶剂要与柱子固定相匹配。衬管尺寸尽量小(0.25-1ml),使样品在衬管内尽量少稀释。最好使用直通式衬管,对于比较脏的样品,要加经硅烷
21、化处理的玻璃毛并注意经常更换根据样品(溶剂沸点,待测组分沸点,浓度等)优化开启分流阀的时间,一般在30-80秒之间,多用0.75分钟,可以保证95%以上的样品进入柱子.,溶剂效应,Solvent BP TempDichloromethane 40 10-30Chloroform 61 25-50Carbon Disulfide 46 10-35Diethyl Ether 35 10-25Pentane 36 10-25Hexane 69 40-60 Iso-Octane 99 70-90,溶剂与固定相须谐调.,不分流进样,总流量4 mL/min,隔垫吹扫3 mL/min,分流出口流量0 mL/
22、min,柱流量1 mL/min,冷柱上进样,冷柱上进样是将样品直接注入处于室温或更低温度下的色谱柱内,再逐步升高温度使样品各组分依次汽化。优点消除进样口对样品的歧视效应。避免热分解容易利用溶剂效应准确度与精密度均高于分流/不分流进样缺点进样体积小操作复杂,对初始温度、溶剂种类、进样速度等要求较严格易污染毛细管 适用于热不稳定化合物及痕量分析,冷柱头进样,注射器针,柱子,固定相,样品,其它进样口,程序升温汽化进样口使用PTV进样口大体积进样(LVI),用于较晚流出组分或不净样品的痕量分析在冷的进样口进行大体积进样,然后进样口采用温度 阶程进样升温。进样口使用“无隔垫顶盖”挥发进样口从一个外加设备
23、如顶空,吹扫捕集或毒性气体进样器引入气体样品。,其它进样口(续),程序升温汽化进样(PTV),程序升温汽化进样(PTV)是将液体或气体样品注射于低温的进样口衬管内,再按程序升高进样口的温度。优点:无注射器头的样品歧视不需要特殊注射器抑制了分流歧视可除去溶剂和低沸点组分,实现样品浓缩可低温捕集气体样品,便于同阀进样或顶空进样技术结合有多种操作模式,分流、不分流及溶剂消除模式重线性接近于冷柱头进样,CO2 或液氮冷却 无隔垫,不会造成隔垫污染 无隔垫吹扫,不损失样品 多次进样后无泄漏 最优化的端口体积,适合于毛细管柱,HP PTV with Septumless Head Assembly,Sep
24、tumless Sampling Head,GC,Detector,Step 1:,注样,Step 2:,予柱升温,使溶剂与样品分离,Step 4:,目标化合物结束残留物从分流出口流出,Step 3:,溶剂分离结束,目标化合物进入柱子,.,溶剂,被分析物,基质,S,A,M,分流,不分流,高分流流量,Pre-column,恒温,Pre-column,程序升温,Pre-column,程序升温烘烤,GC Column,GC,Detector,GC Column,GC,Detector,GC Column,GC,Detector,Split/Splitless Configuration,APEX P
25、roSep Precolumn Separation Inlet,手动进样应注意的问题,注射速度快取样准确,重现避免样品间互相干扰选用合适的注射器,用10ul进样器进样量不要小于1ul。减少注射针尖歧视:每次进样速度尽量一致,玻璃毛放在衬管中间偏下位置,即针尖到达的位置。取样后可用滤纸拭去针尖外面的残留样品,但要注意不要吸去针内样品,第五章色谱柱,气液色谱(GLC),柱分离指标,分析物,时间,进样,不保留组分,t,m,t,R,t,R,我们希望知道组分保留在固定相中的真实时间。,将 n与柱长相比:,每块理论塔板高度(HETP)=,因此,柱效越高,“N”值越大,“HETP”值越小,计算柱效,R,t
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