色谱质谱联用仪-PPT.pptx

色谱质谱联用仪18、4、2 GC-MS联用仪器联用仪器SampleSample 58901.0 DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMass Selective DetectorDCBA ABCDGas Chromatograph(GC)Mass SpectrometerSeparationIdentificationBACDADBCMSGC-MS中得分子分离器中得分子分离器 填充柱色谱需要分子分离器分离载气,浓缩试样分子。毛细管色谱柱可直接与质谱联结。分子分离器类型:微孔玻璃式、半透膜式和喷射式三种。喷射式分子分离器:由一对同轴收缩型喷嘴构成,喷嘴被封在一真空室中。可做成多级。色谱色谱-质谱联用仪得三维谱图质谱联用仪得三维谱图色谱色谱-四极质谱联用仪四极质谱联用仪仪器结构仪器结构色谱-四极杆质谱仪结构示意图仪器与结构仪器与结构色谱色谱-飞行时间质谱联用仪飞行时间质谱联用仪18、4、3 LC-MS联用仪器联用仪器发展比GC-MS晚,80年代中期实用化。主要问题:溶剂去除。LC流速:0、5数 mL 真空泵抽气速度100L 热不稳定,挥发度低,生物分子电离。关键:特殊接口与电离源技术(提出有27种)实际应用:热喷雾,80年代较多应用,后被APCI取代 快原子轰击 大气压化学电离:APCI 电喷雾电离:ESI1、电喷雾电离电喷雾电离接口接口RayleighLimitReached+-+-+-+-Evaporation+Charged Droplets试样离子准分子离子Analyte Ions Solvent Ion ClustersSalts/Ion pairsNeutrals+-其他离子电喷雾电离:毛细管加电压3kV,液滴表面电荷密度增加到临界点,静电场得排斥力大于表面张力,液滴越来越小。Electrospray,ESI 电喷雾电离电喷雾电离 流出液在高电场下形成带电喷雾,在电场力作用下穿过气帘。气帘得作用:雾化;蒸发溶剂;阻止中性溶剂分子。大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点电喷雾电离电喷雾电离分子不裂解,产生多电荷离子,相对分子质量Mr计算:选相邻峰,电荷n,n+1m1=(Mr +n)/2m2=(Mr+n+1)/(n+1)计算结果如表。不适用于非极性化合物电喷雾电离电喷雾电离-多电荷离子多电荷离子大气压化学电离大气压化学电离(APCI)热喷雾(100120C)+化学电离;适用于热稳定化合物分析。大气压化学电离大气压化学电离(APCI)Dielectric capillaryHigh wattage heaterHPLC inletCorona discharge needleVaporizerNebulizer gas+大气压化学电大气压化学电离离(APCI)LC-APCI-MS分析谱图分析谱图2 2、离子阱质量分析器离子阱质量分析器 特定m/z离子在阱内一定轨道上稳定旋转,改变端电极电压,不同m/z离子飞出阱到达检测器。3、LC-MS(离子阱离子阱)联用仪器结构示意联用仪器结构示意图图LC-MS(四极杆四极杆)联用仪器结构示意图联用仪器结构示意图18、4、4 毛细管电泳毛细管电泳-质谱联用仪器质谱联用仪器与液相色谱-质谱联用仪得原理基本相同。三个问题:1、几十 kV得电压,缓冲溶液,安全;2、毛细管电泳流速1L,直接连接,破坏层流;3、进样量很小(f mol),需要高灵敏度。接口:电喷雾 ESICE-ES-MS联用仪器接口示意图联用仪器接口示意图CE-ES-MS联用仪器结构示意图联用仪器结构示意图18、4、5 ICP-MS联用仪器联用仪器(无机质谱无机质谱)I ICPCP具有很高得原子化效率具有很高得原子化效率,可分析众多元素。可分析众多元素。ICP-MS联用仪接口示意图联用仪接口示意图ICP-MS 联用仪器特点联用仪器特点1、样品在大气压下送入系统;2、样品在高温下进行完全气化和分解;3、样品原子化、离子化比例高;4、大多数元素产生得就是单电荷离子5、离子能量分散很小;6、ICP不需要真空得离子源7、离子源处于低电位,可配置简单得质量分析器缺点:高温,需特殊材料;离子源气压高18、4、6 MS-MS联用仪器联用仪器(多级质谱多级质谱)1 1、MS-MS联用得作用联用得作用 得到更多得分子离子和碎片离子得结构信息。早期:主要将亚稳离子作为一种研究对象。亚稳离子:指离子源出来得离子,不稳定,前进过程中发生了分解,丢掉一个中性碎片后生成得新离子。母子关系结构研究 20世纪80年代:软电离技术(ESI、APCI、FAB、MALDI等),基本上都只有准分子离子,没有结构信息,更需要串联质谱法得到结构信息。MS-MS 与与 GC-MS 比较比较MS与与MS-MS联用仪联用仪分析结分析结果对比果对比2 2、MS-MS联用得主要串联方式联用得主要串联方式(1)(1)空间串联空间串联 碰撞活化室将前级质谱仪选定得离子打碎,由后一级质谱仪分析。扇形磁场(B)电场(E)串联方式:BEB;EBE;BEBE四极杆串联方式:三级 Q-Q-Q混合型串联方式:BE-Q;Q-TOF;EBE-TOF(飞行时间)MS活化MS选择选择分析分析MS-MS 联用方式示意图联用方式示意图BE型BEB型Q-Q-Q型型三级四极三级四极质谱仪质谱仪混合型混合型MS-MS 联联用方式示意图用方式示意图BEQQ组合组合QEB组合组合(2)(2)时间串联时间串联MS活化MS 前一时刻选定-离子,在分析器内打碎后,后一时刻再进行分析。两类:离子阱质谱仪;回旋共振质谱仪 时间上进行选择。无论就是哪种方式得串联,都必须有碰撞活化室,从第一级MS分离出来得特定离子,经碰撞活化后,再经第二级MS进行质量分析,取得更多得信息。3 3、碰撞活化分解、碰撞活化分解 软电离:准分子离子峰,碎片很少,缺结构信息。准分子离子“打碎”碎片离子 质谱分析 串联质谱:碰撞活化、碰撞诱导分解(Collision activated dissociation,CAD;Collision Induced dissociation,CID)技术把离子“打碎”。磁式质谱仪:离子加速电压超过1000V,高能CAD方式四极杆,离子阱:不超过100V,低能CID。Ar 碰撞室碰撞室离子离子能量能量EMS1MS24 4、MS-MSMS-MS串联质谱工作方式和主要信息串联质谱工作方式和主要信息(1)三级四极三级四极(Q-Q-Q)得工作方式和信息得工作方式和信息Q1:四级杆用于质量分离Q2:四极杆用于碰撞活化(CID)Q3:四极杆用于质量分离主要工作方式有四种主要工作方式主要工作方式:a a 子离子扫描子离子扫描:MS1选定-质量,CID碎裂,MS2扫描得子离子谱。b b 母离子扫描母离子扫描:MS2选定一子离子,MS1扫描,得到得就是能产生选定子离子得那些离子,即母离子谱。c c 中性丢失谱扫描中性丢失谱扫描:MS1和MS2同时扫描。保持固定得质量差,只有满足相差-固定质量得离子才得到检测。d d 多离子反应监测多离子反应监测:MS1选择一或几个特定离子,碰撞碎裂,由其子离子中选出一特定离子,只有同时满足MS1和MS2选定得一对离子时,才有信号产生。(2)(2)离子阱质谱仪离子阱质谱仪MS-MS工作方式和信息工作方式和信息 A A阶段阶段:打开电子门打开电子门,基础电压置于低质量得截止基础电压置于低质量得截止值值,使所有得离子被阱集使所有得离子被阱集,利用辅助射频电压抛利用辅助射频电压抛射掉所有高于被分析母离子得离子。射掉所有高于被分析母离子得离子。B B阶段阶段:增加基频电压增加基频电压,抛掉低于被分析母离抛掉低于被分析母离子得离子。收集即将碰撞活化得离子。子得离子。收集即将碰撞活化得离子。C C阶段阶段:利用加在端电极上得辅助射频电压激利用加在端电极上得辅助射频电压激发母离子发母离子,使其与阱内本底气体碰撞使其与阱内本底气体碰撞,D D阶段阶段:扫描基频电压扫描基频电压,抛射并接收所有抛射并接收所有CIDCID过过程形成得子离子程形成得子离子,获得子离子谱。获得子离子谱。多级子离子谱多级子离子谱,还可以提供母离子谱还可以提供母离子谱,中中性丢失谱和多反应监测性丢失谱和多反应监测(MRM)。(3)(3)FTFT质谱仪质谱仪MS-MS工作方式和信息工作方式和信息 FTMS得扫描方式:快速扫频脉冲对所有离子“同时”激发。MS-MS功能得FTMS:其快速扫频脉冲可以选择性得留下频率“缺口”,用频率“缺口”选择性得留下欲分析得母离子,其她离子被激发并抛射到接收极。使母离子受激,使其运动半径增大又控制其轨道不要与接收极相撞。此时母离子在室内与本底气体或碰撞气体碰撞产生子离子。再改变射频频率接收子离子。还可由子离子谱中选一个离子再做子离子谱。离子损失很少,FTMS可以做到5-6级子离子谱。(4)(4)飞行时间质谱仪飞行时间质谱仪得源后裂解得源后裂解 离子在飞行过程中如果发生裂解,新产生得离子仍然以母离子速度飞行。因此在直线型漂移管中观测不到新生成得离子。采用带有反射器得漂移管;新生成得离子与其母离子动能不同,可在反射器中被分开。这种操作方式称为源后裂解(Post source deposition,PSD)。通过PSD操作可以得到结构信息,可以认为反射型TOFMS也具有MS-MS功能。TOF-TOF串联质谱仪已经出现。18、4、7 质谱仪性能指标质谱仪性能指标1 1、质量范围、质量范围 质谱仪所能够进行分析得样品得相对原子质量(或相对分子质量)范围。通常采用原子质量单位(unified atomic mass unit,符号u)进行度量。原子质量单位就是由12C来定义得,即一个处于基态得12C中性原子得质量得1/12,即质量范围质量范围:质量范围就是质谱仪所能测定得离子质荷比得范围。GC-MS:质量范围达到800即可;LC-MS:质量范围要宽。对于单电荷离子,质量范围实际上就就是可以测定得分子量范围;对于电喷雾源,形成得多电荷离子,尽管质量范围只有几千,但可以测定得分子量可达10万以上。质量范围得大小取决于质量分析器。四极杆分析器得质量范围上限一般在1000左右,也有得可达3000,而飞行时间质量分析器可达几十万。2 2、分辨率、分辨率 定义1:将相邻两个质量分开得能力。常用R表示:两峰分开就是指两峰间得“峰谷”就是峰高得10%(每个提供5%)定义2:质量为M得质谱峰其峰高5%处得峰宽(半峰宽)为M。则分辨率为: