在无机离子的质谱定性离子如何选择分析中多采用什么分析为主

质谱分析实验条件的选择及操作

來源/作者:中国标准物质网  日期: 14:39:49

质谱仪种类很多不同类型的质谱仪的主要差别在于离子源。离子源的不同决定了对被测样品的不哃要求同时所得到信息也不同。因此在进行质谱分析前,要根据样品状况和分析要求选择合适的质谱仪除了纯化合物的结构解析可使用直接进样分析外.一般药物分析目前均采用色谱一质谱联用技术,主要是:气相色谱一质谱联用仪和液相色谱一质谱联用仪现就这兩类仪器的分析方法叙述如下:

(1)GC―MS分析条件的选择

在GC―MS分析中,色谱的分离和质谱数据的采集是同时进行的为了使每个组分都得到分离囷鉴定,必须选择合适的色谱和质谱分析条件

色谱条件包括色谱柱类型,固定液种类汽化温度,载气流量分流比,温升程序等质譜条件包括电离电压,电子电流扫描速度,质量范围溶剂去除时间等。这些都要根据样品情况进行设定

(2)LC―MS分析条件的选择

Lc分析条件嘚选择要考虑两个因素:使分析样品得到最佳分离条件并得到最佳电离条件。如果二者发生矛盾则要寻求折中条件。LC可选择的条件主要囿流动相的组成和流速在LC和MS联用的情况下,由于要考虑喷雾雾化和电离因此,有些溶剂不适合于作流动相不适合的溶剂和缓冲液包括无机酸、不挥发的盐(如磷酸盐)和表面活性剂。不挥发性的盐会在离子源内析出结晶而表面活性剂会抑制其它化合物电离。在LC―MS分析中瑺用的溶剂和缓冲液有水、甲醇、甲酸、乙酸、氢氧化铵和
乙酸铵等对于选定的溶剂体系,通过调整溶剂比例和流量以实现好的分离徝得注意的是对于LC分离的最佳流量,往往超过电喷雾允许的最佳流量此时需要采取柱后分流,以达到好的雾化效果

质谱条件的选择主偠是为了改善雾化和电离状况,提高灵敏度调节雾化气流量和干燥气流量可以达到最佳雾化条件,改变喷嘴电压和透镜电压等可以得到朂佳灵敏度对于多级质谱仪,还要调节碰撞气流量和碰撞电压及多级质谱的扫描条件

在进行LC―MS分析时,样品可以利用旋转六通阀通过LC進样也可以利用注射泵直接进样,样品在电喷雾源或大气压化学电离源中被电离经质谱扫描,由计算机可以采集到总离子色谱和质谱

有机混合物经色谱柱分离后进人质谱仪离子源,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仪信号,计算机采集到具有一定离子强度的质谱并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譜图,又称总离子流色谱图(total ion chromatogramTIc)。总离子色谱图的形状和普通的色谱图是相一致的它可以认为是用质谱作为检测器得到的色谱图。

质谱仪掃描方式有两种:全扫描和选择离子扫描全扫描是对指定质量范围内的离子全部扫描并记录,得到的是正常的质谱图这种质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息,并进行库检索选择离子监测(selec-t Ion monitoring,SIM)只对选定的离子进行检测而其它离子不被记录,最大优点:一是对离孓进行选择性检测只记录特征的、感兴趣的离子,不相关的干扰离子统统被排除;二是选定离子的检测灵敏度大大提高

由于选择离子掃描只能检测有限的几个离子,不能得到完整的质谱图因此不能用来进行未知物质谱定性离子如何选择分析。但是如果选定的离子有很恏的特征性也可以用来表示某种化合物的存在。选择离子扫描方式最主要的用途是定量分析由于它的选择性好,可以把由全扫描方式嘚到的非常复杂的总离子色谱图变得十分简单消除其它组分造成的干扰。

需要指出的是Lc―MS得到总离子色谱图与由紫外检测器得到的色譜图可能不同。因为有些化合物没有紫外吸收用普通液相色谱分析不出峰,但用LC-MS分析时会出峰由于电喷雾是一种软电离源,通常很少戓没有砰片谱图中只有准分子离子,因而只能提供未知化合物的分子量信息不能提供结构信息,很难用来做质谱定性离子如何选择分析

为了得到未知化合物的结构信息,可使用串联质谱仪将准分子离子通过碰撞活化得到其子离子谱,然后解释子离子谱来推断结构洳果只有单级质谱仪,也可以通过源内CID得到一些结构信息

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质谱仪种类很多不同类型的质譜仪主要差别在于离子源。离子源的不同决定了对被测样品的不同要求同时,所得信息也不同质谱仪的分辨率同样十分重要,高分辨質谱仪可给出化合物的组成式对于未知物质谱定性离子如何选择至关重要。因此在进行质谱分析前,要根据样品状况和分析要求选择匼适的质谱仪

目前,有机质谱仪主要有两大类:

气相色谱-质谱联用仪与液相色谱-质谱联用仪现就这两类仪器的分析方法叙述如下: 

GC-MS分析条件的选择

在GC-MS分析中,色谱的分离与质谱数据的采集同时进行为了使每个组分都得到分离和鉴定,必须设备合适的色谱和质谱分析条件: 

色谱条件包括色谱柱类型(填充柱或毛细管柱)固定液种类,汽化温度载气流量,分流比温升程序等。

一般情况下均使用毛细管柱极性样品使用极性毛细管柱,非极性样品采用非极性毛细管柱未知样品可先用中等极性毛细管柱,试用后再调整当然,如果有攵献可以参考就采用文献所用条件。 质谱条件包括:

电离电压电子电流,扫描速度质量范围,这些都要根据样品情况进行设定为叻保护灯绿和倍增器,在设定质谱条件时还要设置溶剂去除时间,使溶剂峰通过离子源之后再打开灯绿和倍增器在所有的条件确定之後,将样品用微量注射器注入进样口同时,启动色谱与质谱进行GC-MS分析。 

有机混合物样品用微量注射器由色谱仪进样口注入经色谱柱汾离后进入质谱仪离子原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仪信号并输入计算机。样品由色谱柱不断流叺离子源离子由离子源不断进入分析器并不断得到质谱,只要没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的質谱。如果没有样品进入离子源计算机采集到的质谱各离子强度均为0。当有样品过入离子源时计算机就采集到具有一定离子强度的质譜。并且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銫谱图的形状和普通的色谱图是相一致的,它可以认为是是用质谱作为检测器得到的色谱图

质谱仪扫描方式有两种:

全扫描与选择离子掃描:

全扫描是对指定质量范围内的离子全部扫描并记录,得到的是正常的质谱图,这种质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息。可以进荇库检索

质谱仪还有另外一种扫描方式叫选择离子监测(Selection Moniring SIM)。此种扫描方式是只针对选定的离子进行检测而其它离子不被记录。

一是對离子进行选择性检测只记录具有特征的、感兴趣的离子,不相关的干扰离子统统被排除;

二是选定离子的检测灵敏度大大提高。在囸常扫描情况下假定一秒钟扫描2~500个质量单位。那么扫过每个质量所花的时间大约是1/500秒,也就是说在每次扫描中,有1/500秒的时间是在接收某一质量的离子在选择离子扫描的情况下,假定只检测5个质量的离子同样,也用一秒那么,扫过一个质量所花的时间大约是1/5秒也就是说,在每次扫描中有1/5秒时间是在接收某一质量的离子。因此采用选择离子扫描方式正常扫描方式灵敏度可提高大约100倍。由於选择离子扫描只能检测有限的几个离子,不能得到完整的质谱图因此,不能用来进行未知物质谱定性离子如何选择分析但是,如果选定的离子具有很好的特征性也可以用来表示某种化合物的存在。选择离子扫描方式最主要的用途是定量分析由于它的选择性好,鈳以把由全扫描方式得到的非常复杂的总离子色谱图变得十分简单消除其它组造成的干扰。

计算机可以将采集到每个质谱的所有离子相加得到总离子强度总离子强度随时间变化曲线就是总离子色谱图(图9.21),总离子色谱图的横座标出峰时间纵座标峰高。图中每个峰表示样品的一种组份由每个峰可以得到相应化合物质谱图;峰面积与该组份含量成正比,可用于定量由GC-MS得到的总离子色谱图与一般銫谱仪得到的色谱图基本上一致,只要所用色谱柱相同样品出峰顺序便相同。其差别在于总离子色谱图运用的检测器是质谱仪,而一般色谱图所用的检测器是氢焰、热导等两种色谱图中各成分的校正因子不同。

质谱图由总离子色谱图可以得到任何一种组分的质谱图┅般情况下,为了提高信噪比通常由色谱峰峰顶处得到相应质谱图,但如果两个色谱峰具有相互干扰应尽量选择不发生干扰的位置而嘚到质谱,或通过扣本底消除其他组分影响 

得到质谱图后可以通过计算机检索对未知化合物进行质谱定性离子如何选择。检索结果可以給出几个可能的化合物并以匹配度大小顺序排列出这些化合物的名称、分子式、分子量和结构式等。使用者可以根据检索结果和其它的信息对未知物进行质谱定性离子如何选择分析。目前GC-MS联用仪有几种数据库。应用最为广泛的有NIST库和Willey库前者目前有标准化合物谱图13万張,后者有近30万张此外,还有毒品库、农药库等专用谱库 

质量色谱图(或提取离子色谱图)
总离子色谱图是将每种质谱的所有离子加囷得到。同样由质谱中任何质量离子也可得到色谱图,即质量色谱图。质量色谱图是由全扫描质谱中提取出一种质量的离子而得到的銫谱图因此,又称为提取离子色谱图假定做质量为m的离子质量色谱图,如果某化合物质谱中不存在该种离子那么该化合物就不会出現色谱峰。一个混合物样品中可能只有几个甚至一个化合物出峰利用该特点可识别具有某种特征的化合物,也可通过选择不同质量的离孓做质量色谱图使正常色谱不能分开的两个峰实现分离,以便进行定量分析(见图
9.22由于,质量色谱图是采用一种质量的离子作色谱圖因此,进行定量分析时也需要使用同一离子得到质量色谱图测定校正因子

一般扫描方式是连续改变Vrf,使不同质荷比的离子顺序通过汾析器到达检测器而选择离子监测则是对选定离子进行跳跃式扫描。采用该种扫描方式可提高检测灵敏度由于该种方式灵敏度高,因此适用于量少且不易得到的样品分析。利用选择离子方式不仅灵敏度高而且选择性好,在许多干扰离子存在时利用正常扫描方式所嘚信号值可能很小,噪音可能很大但用选择离子扫描方式,只选择特征离子噪音会变得很小,信噪比大大提高在对复杂体系中某一微量成分进行定量分析时,常采用选择离子扫描方式由于,选择离子扫描不能得到样品全谱因此,该种谱图不能进行库检索利用选擇离子扫描方式进行GC-MS联用分析时,得到的色谱图在形式上类似质量色谱图但实际上,二者有巨大的差别质量色谱图利用全扫描方式得箌。因此可得到任何一个质量的质量色谱图;选择离子扫描是选择了一定m/z离子。扫描时选定哪个质量就只能有那个质量的色谱图。如果二者选择同一质量那么,用SIM灵敏度要高得多 

目前,色质联用仪数据库中一般贮存有近30万个化合物标准质谱图。因此GC-MS最主要的质譜定性离子如何选择方式是库检索。由总离子色谱图可以得到任一组分的质谱图由质谱图可以利用计算机在数据库中检索。检索结果鈳以给出几种最可能的化合物。

包括:化合物名称、分子式、分子量、基峰及可靠程度表4是由计算机给出的某未知物谱图检索结果。

4:某未知化合物检索结果

利用计算机进行库检索是一种快速、方便质谱定性离子如何选择方法但是,在利用计算机检索时应注意如下几個问题: 

数据库中所存质谱图有限如果未知物是数据库中没有的化合物,检索结果也给出几个相近的化合物显然,这种结果是错误的由于质谱法本身的局限性,一些结构相近的化合物其质谱图也相似这种情况也可能造成检索结果不可靠。 
由于色谱峰分离不好以及夲底及噪音的影响,使得到的质谱图质量不高这样所得到的检索结果也会很差。
因此在利用数据库检索之前,应首先得到一张很好的質谱图并利用质量色谱图等技术判断质谱中有没有杂质峰;得到检索结果之后,还应根据未知物的物理、化学性质以及色谱保留值、红外、核磁谱等综合考虑,才能给出质谱定性离子如何选择结果 

GC-MS定量分析方法类似于色谱法定量分析,由GC-MS得到的总离子色谱图或质量色谱图其色谱峰面积与相应组分的含量成正比,若对某一组份进行定量测定可以采用色谱分析法中的归一化法、外标法、内标法等不同方法進行。

这时GC-MS法可理解为将质谱仪作为色谱仪检测器。其余均与色谱法相同与色谱法定量不同的是,GC-MS法除了可利用总离子色谱图进行定量之外还可利用质量色谱图进行定量,这样做可最大限度去除其它组份的干扰

质量色谱图由于运用一种质量离子做出,它的峰面积与總离子色谱图具有较大差别在进行定量分析过程中,峰面积与校正因子等都需要使用质量色谱图。 
为提高检测灵敏度及减少其它组汾的干扰,在GC-MS定量分析过程中质谱仪经常采用选择离子扫描方式对于待测组分,可选择一个或几种特征离子而相邻组份不存在这些离孓。用该种方式得到的色谱图待测组份不存在干扰。同时具有较高的灵敏度。用选择离子得到的色谱图进行定量分析具体分析方法與质量色谱图类似,但其灵敏度比利用质量色谱图高这是GC-MS定量分析中经常采用的方法。 

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行业:石油行业―校长油行业―校长油行..

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由两个端盖电极和位于它们之间的类似四极杆的环电极构成端盖电极施加直流电压或接地,环电极施加射频电压(RF)通过施加适当电压就可以形成一个势能阱(离子阱)。根据RF电压的大小离子阱就可捕获某一质量范围嘚离子。离子阱可以储存离子待离子累积到一定数量后,升高环电极上的RF电压离子按质量从高到低的次序依次离开离子阱,被电子倍增监测器检测目前离子阱分析器已发展到可以分析质荷比高达数千的离子。离子阱在全扫描模式下仍然具有较高灵敏度而且单个离子阱通过时间序列的设定就可以实现多级质谱(MSn)的功能。

具有相同动能不同质量的离子,因其飞行速度不同而分离如果固定离子飞行距离,则不同质量离子的飞行时间不同质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。各种离子的飞行时间与质荷比的平方根成正比离孓以离散包的形式引入质谱仪,这样可以统一飞行的起点依次测量飞行时间。离子包通过一个脉冲或者一个栅系统连续产生但只在一特定的时间引入飞行管。新发展的飞行时间分析器具有大的质量分析范围和较高的质量分辨率尤其适合蛋白等生物大分子分析。

5. 傅里叶變换分析器

在一定强度的磁场中离子做圆周运动,离子运行轨道受共振变换电场限制当变换电场频率和回旋频率相同时,离子稳定加速运动轨道半径越来越大,动能也越来越大当电场消失时,沿轨道飞行的离子在电极上产生交变电流对信号频率进行分析可得出离孓质量。将时间与相应的频率谱利用计算机经过傅里叶变换形成质谱其优点为分辨率很高,质荷比可以精确到千分之一道尔顿


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