气相色谱–质谱联用仪校准常见问题及解决方法*

2015-12-24雷军锋孔小平唐博袁晓丽

化学分析计量 2015年5期

雷军锋，孔小平，唐博，袁晓丽

(河南省计量科学研究院，郑州 450008)

气相色谱–质谱联用仪是将气相色谱仪和质谱仪通过一定的接口耦合到一起的化学分离分析仪器。气相色谱–质谱联用仪结构如图1所示，其组成包括气相部分(包括气路系统、进样系统、柱箱系统、检测系统)、质谱部分(包括离子源、质量分析器、离子检测器、真空系统)和工作站3部分。该类仪器同时兼具气相色谱仪的高分离能力和质谱仪的高灵敏度优势，在复杂的分析工作中发挥着不可替代的作用。目前已经广泛应用在环境监测、医疗卫生、产品质量检测和科学研究等领域。

图1 气相色谱–质谱联用仪结构图

现阶段不同厂家生产的气相色谱–质谱联用仪多达几十种，有小型台式气相色谱–单四极杆质谱或三重四极杆质谱联用仪、气相色谱–离子阱质谱联用仪，中高档的气相色谱–三重四级杆质谱联用仪、气相色谱–飞行时间质谱联用仪等。

该类仪器种类繁多，性能各异，在校准过程中的常见问题和注意事项也不完全相同。笔者根据《JJF 1164–2006 台式气相色谱–质谱联用仪校准规范》（以下简称规范）的要求，在总结工作实践的基础上，提出校准过程中相关问题的解决方法，为计量工作者更好地开展气相色谱–质谱联用仪的校准提供参考。

1 真空度检查

仪器的前期准备工作主要是抽真空。质谱检测的是气相离子，离子从离子源到达检测器不能偏离正常轨迹，只有保证离子束的良好聚焦，才能得到应有的分辨率和灵敏度。当真空度不够时，气体密度会增大，从而与离子碰撞概率高，会使离子偏离正常轨迹，造成分辨率和灵敏度的下降，甚至无法检测，因此必须保证一定的真空度。通常质谱的工作压强都低于1.3×10–3Pa，离子阱质谱可能更低。不同的仪器抽真空的时间不一样，快则需要1～2 h，慢则需要4～5 h，因此检定前需要提前半天通知客户开机抽真空。

用气相色谱–质谱联用仪进行样品测量时必须保证足够的真空度。不通载气时，判断真空度的主要依据是空气的质谱图，由于空气中的氮气比水汽容易抽出，因此当系统有漏气时，氮峰m／z 28强于水峰m／z 18。通载气后，氮峰m／z 28强度大于氦峰m／z 4的10%时，说明存在漏气。当发现系统漏气时，必须找到漏气点，最简单的方法是将注射器针头接在检漏气瓶的管线上(通常为氩气)，调节好流量，然后将针头对准可能漏气的部位吹扫，并将质谱扫描窗口调到氩气特征峰m／z 40，观察峰强度是否增大。如果被吹扫的位置存在漏气孔，检漏气体就会进入真空系统，氩气特征峰(m／z 40)强度增大一倍以上，据此可确定漏气孔位置。如果实验室没有检漏气体，也可以用微量注射器取适量丙酮，滴在可能漏气的部位，观察丙酮的特征峰m／z 43或m／z 58的变化可以确定漏气的位置［1–2］。找到漏气点后，将其拧紧或重新连接好。如果不是管路问题，则可能是真空泵油太多、太少、漏油或系统污染，或者是前级真空系统和高真空系统故障等。对于真空泵油的问题，要仔细观察选择减少或添加泵油；当真空泵系统污染时，则需要对油泵进行全面清洗，清洗过程主要为用分析纯无水乙醇超声清洗，用色谱纯甲醇超声清洗和低温烘干等，组装好后重新添加泵油；当不明原因使真空系统无法正常工作时，则需要请厂家专业人员上门维修［3–5］。

2 分辨率和质量范围校准

规范中分辨率和质量范围的校准是通过对全氟三丁胺的自动调谐完成的，有的操作人员不注意调谐参数的设置，导致仪器得不到理想的灵敏度、分辨率和质量准确性。一般选择m／z 69，m／z 219，m／z 502三个离子，质量扫描范围可设定为m／z 50～700；离子源、分析器的温度不低于160℃。仪器自动调谐的默认参数中质量范围参数较宽，可能在1 000以上。而仪器的质量范围越大，仪器的灵敏度越低。根据经验，全氟三丁胺的特征离子m／z 614峰通常较小，因此当质量范围在50～700时有利于m／z 614峰的检出，质量范围指标才能更真实反映出来。

3 信噪比的校准

依据规范，EI离子源信噪比校准是在仪器进样口注入100 pg／μL的八氟萘–异辛烷溶液1 μL，提取m／z 272离子，再现质量色谱图，以m／z 272离子的峰高和噪声的比值作为信噪比。阈值的设置对信噪比的测量影响较大，因为当阈值设置较高时，小于阈值的有意义的峰将不被记录，仪器噪声将直接被忽略，这样基线可能就直接变成一条直线，此时的信噪比将被放大，因此测量前应将阈值设定为0。另外，不同厂家的仪器操作系统均有计算信噪比的功能，但是不同厂家的计算软件所依据的定义各不相同，因此不能通过此方法来计算信噪比，应该将谱图打印，然后用卡尺测量［5–6］。

4 谱库检索

气相色谱–质谱联用仪数据系统中较常用的数据库是NIST检索系统，1998年版以后的NIST库含有标准谱图超过13万张，含有107 886个化合物和107 829个结构式［4］。校准规范中对硬脂酸甲酯的谱库检索通常使用NIST数据库。一般情况下相似度大于90%，则结果的可靠性良好，若小于60%则可靠性差。检索中本底的选择和扣除对检索的正确与否非常重要，当前的软件系统都带有本底扣除功能，重要的是如何确定本底，通常本底都是色谱图某一段本底的平均值，根据经验通常选择在色谱峰保留时间前或者后2～3 min之间比较平直的部分作为本底。

在总离子流图中选择哪次扫描的质量图进行检索，对检索结果的影响也很大。当总离子流的峰很强时，选择峰顶的扫描进行检索，可能由于峰顶进入离子源的样品量太大，在离子源内发生分子–离子反应，使质谱图发生变化，得不到正确的检索结果。因此当被检索的峰后干扰严重时，选择峰前沿处图谱进行检索；反之，可以选择峰后沿处检索可避免干扰。