手機(jī)版
色譜法的創(chuàng)始人是俄國(guó)的植物學(xué)家茨維特。1905年，他將從植物色素提取的石油醚提取液倒人一根裝有碳酸鈣的玻璃管頂端，然后用石油醚淋洗，結(jié)果使不同色素得到分離，在管內(nèi)顯示出不同的色帶，色譜一詞也由此得名。這就是最初的色譜法。后來(lái)，用色譜法分析的物質(zhì)已極少為有色物質(zhì)，但色譜一詞仍沿用至今，在50年代，色譜法有了很大的發(fā)展。1952年，詹姆斯和馬丁以氣體作為流動(dòng)相分析了脂肪酸同系物并提出了塔板理論。1956年范第姆特總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，提出了反映載氣流速和柱效關(guān)系的范笨姆特方程，建立了初步的色譜理論。同年，高萊(Golay)發(fā)明了毛細(xì)管拄，以后又相繼發(fā)明了各種檢測(cè)器，使色譜技術(shù)更加完善。50年代末期，出現(xiàn)了氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的儀器，克服了氣相色譜不適于定性的缺點(diǎn)。則年代，由于檢測(cè)技術(shù)的提高和高壓泵的出現(xiàn)，高效液相色譜迅遠(yuǎn)發(fā)展，使得色譜法的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。目前，由于高效能的色譜往、高靈敏的檢測(cè)器及微處理機(jī)的使用，使得色譜法已成為一種分析速度快、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣的分析儀器。
在這里主要介紹氣相色譜分析法。同時(shí)也適當(dāng)介紹液相色譜法。氣相色譜法的基本理論和定性定量方法也適用于液相色譜法。其不同之處在液相色譜法中介紹。典型的氣相色譜儀具有穩(wěn)定流量的載氣，將汽化的樣品由汽化室?guī)肷V柱，在色譜柱中不同組分得到分離，并先后從色譜柱中流出，經(jīng)過(guò)檢測(cè)器和記錄器，這些被分開(kāi)的組分成為一個(gè)一個(gè)的色譜峰。色譜儀通常由下列五個(gè)部分組成：
載氣系統(tǒng)（包括氣源和流量的調(diào)節(jié)與測(cè)量元件等）
進(jìn)樣系統(tǒng)（包括進(jìn)樣裝置和汽化室兩部分）
分離系統(tǒng)（主要是色譜柱）
檢測(cè)、記錄系統(tǒng)（包括檢測(cè)器和記錄器）
輔助系統(tǒng)（包括溫控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等）
載氣通常為氮、氫和氫氣，由高壓氣瓶供給。由高壓氣瓶出來(lái)的載氣需經(jīng)過(guò)裝有活性炭或分子篩的凈化器，以除去載氣中的水、氧等有害雜質(zhì)。由于載氣流速的變化會(huì)引起保留值和檢測(cè)靈敏度的變化，因此，一般采用穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥或自動(dòng)流量控制裝置，以確保流量恒定。載氣氣路有單柱單氣路和雙柱雙氣路兩種。前者比較簡(jiǎn)單，后者可以補(bǔ)償因固定液流失、溫度被動(dòng)所造成的影響，因而基線比較穩(wěn)定。
進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣裝置和汽化室。氣體樣品可以用注射進(jìn)樣，也可以用定量閥進(jìn)樣。液體樣品用微量注射器進(jìn)樣。 固體樣品則要溶解后用微量注射器進(jìn)樣。樣品進(jìn)入汽化室后在一瞬間就被汽化，然后隨載氣進(jìn)入色譜柱。根據(jù)分析樣品的不同，汽化室溫度可以在50—400℃范圍內(nèi)任意設(shè)定。 通常，汽化室的溫度要比使用的最高柱溫高10—50℃以保證樣品全部汽化。進(jìn)洋量和進(jìn)樣速度會(huì)影響色譜柱效率。進(jìn)樣量過(guò)大造成色譜柱超負(fù)荷，進(jìn)樣速度慢會(huì)使色譜峰加寬，影響分離效果。
試樣中各組分的分離在色譜柱中進(jìn)行，因此，色譜柱是色譜儀的核心部分。色譜往主要有兩類(lèi)：填充柱和毛細(xì)管柱，現(xiàn)分別敘述如下:
1、填充柱 :填充柱由柱管和固定相組成，柱管材料為不銹鋼或玻璃，內(nèi)徑為2—4毫米，長(zhǎng)為1—3米。往內(nèi)裝有固定相，固定相又包括固體固定相和液體固定相兩種。
2、毛細(xì)管往 :毛細(xì)管柱又叫空心柱，空心柱分涂壁空心柱，多孔層空心柱和涂載體空心柱。涂壁空心柱是將固定液均勻地涂在內(nèi)徑0.1—0.5毫米的毛鋼管內(nèi)壁而成。毛細(xì)管的材料可以是不銹鋼、玻璃或石英。這種色譜柱具有滲透性好、傳質(zhì)阻力小等特點(diǎn)，因此柱子可以做得很長(zhǎng)(一般幾十米，最長(zhǎng)可到三百米)。和填充柱相比，其分離效率高，分析速度快,樣品用量小。其缺點(diǎn)是樣品負(fù)荷量小，因此經(jīng)常需要采用分流技術(shù)。柱的制備方法也比較復(fù)雜；多孔層空心柱是在毛細(xì)管內(nèi)壁適當(dāng)沉積上一層多孔性物質(zhì)，然后涂上固定液。這種柱容量比較大，滲透性好，故有穩(wěn)定、高效、決速等優(yōu)點(diǎn)。
1、熱導(dǎo)檢測(cè)器熱導(dǎo)檢測(cè)器(Thermal coductivity detector，簡(jiǎn)稱(chēng)TCD )：是應(yīng)用比較多的檢測(cè)器，不論對(duì)有機(jī)物還是無(wú)機(jī)氣體都有響應(yīng)。熱導(dǎo)檢測(cè)器由熱導(dǎo)池池體和熱敏元件組成。熱敏元件是兩根電阻值完全相同的金屬絲(鎢絲或白金絲)，作為兩個(gè)臂接入惠斯頓電橋中，由恒定的電流加熱。如果熱導(dǎo)池只有載氣通過(guò)，載氣從兩個(gè)熱敏元件帶走的熱量相同，兩個(gè)熱敏元件的溫度變化是相同的，其電阻值變化也相同，電橋處于平衡狀態(tài)。如果樣品混在載氣中通過(guò)測(cè)量池，由于樣號(hào)氣和載氣協(xié)熱導(dǎo)系數(shù)不同，兩邊帶走的熱量不相等，熱敏元件的溫度和阻值也就不同，從而使得電橋失去平衡，記錄器上就有信號(hào)產(chǎn)生。這種檢測(cè)器是一種通用型檢測(cè)器。被測(cè)物質(zhì)與載氣的熱導(dǎo)系數(shù)相差愈大，靈敏度也就愈高。此外，載氣流量和熱絲溫度對(duì)靈敏度也有較大的影響。熱絲工作電流增加—倍可使靈敏度提高3—7倍，但是熱絲電流過(guò)高會(huì)造成基線不穩(wěn)和縮短熱絲的壽命。熱導(dǎo)檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，對(duì)有機(jī)物和無(wú)機(jī)氣體都能進(jìn)行分析，其缺點(diǎn)是靈敏度低。
2、氫火焰離子化檢測(cè)器：氫火焰離子化檢測(cè)器(Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID)簡(jiǎn)稱(chēng)氫焰檢測(cè)器。它的主要部件是一個(gè)用不銹鋼制成的離子室。離子室由收集極、極化極(發(fā)射極)、氣體入口及火焰噴嘴組成。在離子室下部，氫氣與載氣混合后通過(guò)噴嘴，再與空氣混合點(diǎn)火燃燒，形成氫火焰。無(wú)樣品時(shí)兩極間離子很少，當(dāng)有機(jī)物進(jìn)入火焰時(shí)，發(fā)生離子化反應(yīng)，生成許多離子。在火焰上方收集極和極化極所形成的靜電場(chǎng)作用下，離子流向收集極形成離子流。離子流經(jīng)放大、記錄即得色譜峰。
有機(jī)物在氫火焰中離子化反應(yīng)的過(guò)程如下：當(dāng)氫和空氣燃燒時(shí)，進(jìn)入火焰的有機(jī)物發(fā)生高溫裂解和氧化反應(yīng)生成自由基，自由基又與氧作用產(chǎn)生離子。在外加電壓作用下，這些離子形成離子流，經(jīng)放大后被記錄下來(lái)。所產(chǎn)生的離子數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入火焰的碳原子質(zhì)量有關(guān)，因此，氫焰檢測(cè)器是一種質(zhì)量型檢測(cè)器。這種檢測(cè)器對(duì)絕大多數(shù)有機(jī)物都有響應(yīng)，其靈敏度比熱導(dǎo)檢測(cè)器要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，易進(jìn)行痕量有機(jī)物分析。其缺點(diǎn)是不能檢測(cè)惰性氣體、空氣、水、C0，CO2,NO、S02等。
3、電子捕獲檢測(cè)器：電子捕獲檢測(cè)器是一種選擇性很強(qiáng)的檢測(cè)器，它只對(duì)合有電負(fù)性元素的組分產(chǎn)生響應(yīng)，因此，這種檢測(cè)器適于分析合有鹵素、硫、磷、氮、氧等元素的物質(zhì)。在電子捕獲檢測(cè)器內(nèi)一端有一個(gè)多放射源作為負(fù)極，另一端有一正極。兩極間加適當(dāng)電壓。當(dāng)載氣(N2)進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，受多射線的輻照發(fā)生電離，生成的正離子和電子分別向負(fù)極和正極移動(dòng)，形成恒定的基流。合有電負(fù)性元素的樣品AB進(jìn)入檢測(cè)器后，就會(huì)捕獲電子而生成穩(wěn)定的負(fù)離子，生成的負(fù)離子又與載氣正離子復(fù)合。結(jié)果導(dǎo)致基流下降。因此，樣品經(jīng)過(guò)檢測(cè)器，會(huì)產(chǎn)生一系列的倒峰。電子捕獲檢測(cè)器是常用的檢測(cè)器之一，其靈敏度高，選擇性好。主要缺點(diǎn)是線性范圍較窄。
氣相色譜法是一種很好的分離、分析方法，它具有分析速度快、分離效能好和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。但是氣相色譜僅能分析在操作溫度下能汽化而不分解的物質(zhì)。據(jù)估計(jì)，在已知化合物中能直接進(jìn)行氣相色譜分析的化合物約占15%，加上制成衍生物的化合物，也不過(guò)20%左右。對(duì)于高沸點(diǎn)化合物；難揮發(fā)及熱不穩(wěn)定的化合物、離子型化合物及高聚物等，很難用氣相色譜法分析。為解決這個(gè)問(wèn)題，70年代初發(fā)展了高效液相色譜。高效液相色譜的原理與經(jīng)典液相色譜相同，但是它采用了高效色譜拄、高壓泵和高靈敏度檢測(cè)器。因此，高效液相色譜的分離效率、分析速度和靈敏度大大提高。就其分離機(jī)理的不同，高效液相色譜可以分為液—固吸附色譜、液—液分配色譜、離子交換色譜和凝膠滲透色譜四類(lèi)。
液—固色譜的色譜柱內(nèi)填充固體吸附劑，由于不同組分具有不同的吸附能力，因此，流動(dòng)相帶著被測(cè)組分經(jīng)過(guò)色譜柱時(shí)，各組分被分開(kāi)。液—液色譜的流動(dòng)相和固定相都是液體。作為固定相的液體涂在惰性擔(dān)體上，流動(dòng) 相與固定液不互溶。當(dāng)帶有被測(cè)組分的流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱時(shí)，組分在兩相間很快達(dá)分配平衡，由于各組分在兩相間分配系數(shù)不同而彼此分離。以非極性溶液作流動(dòng)相，極性物質(zhì)作固定相的液—液色譜叫正相色譜；極性溶液作流動(dòng)相，非極性物質(zhì)作固定相的液—液色譜叫反相色譜。離子交換色譜的色譜柱內(nèi)填充離子交換樹(shù)脂，依靠樣品離子交換能力的差別實(shí)現(xiàn)分離。而凝膠色譜是按試樣中分子大小的不同來(lái)進(jìn)行分離的。在上述四類(lèi)色譜中，應(yīng)用最廣泛的是液—液色譜，因此，在本節(jié)的討論中以液—液色譜為主。高效液相色譜的基本理論和定性定量分析方法與氣相色譜基本相同。高效液相色譜儀由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。
高效液相色譜的輸液系統(tǒng)包括流動(dòng)相貯存器、高壓泵和梯度淋洗裝置。流動(dòng)相貯存器為不銹鋼或玻璃制成的容器，可以貯存不同的流動(dòng)相。高壓泵是高效液相色譜儀最重要的部件之一。由于高效液相色譜儀所用色譜柱直徑細(xì)，固定相粒度小，流動(dòng)相阻力大，因此，必須借助于高壓泵使流動(dòng)相以較快的速度流過(guò)色譜這。高壓泵需要滿(mǎn)足以下條件：能提供150—450kg/cm<SUP>2</SUP>的壓強(qiáng)；流速穩(wěn)定，流量可以調(diào)節(jié)；耐腐蝕。目前所用的高壓泵有機(jī)械泵和氣動(dòng)放大泵兩種。梯度淋洗裝置可以將兩種或兩種以上的不同極性溶劑，按一定程序連續(xù)改變組成，以達(dá)到提高分離效果，縮短分離時(shí)間的目的。它的作用與氣相色譜中的程序升溫裝置類(lèi)似。
梯度淋洗裝置分為兩類(lèi)：一類(lèi)叫外梯度裝置；一類(lèi)內(nèi)梯度裝置。外梯度裝置是流動(dòng)相在常壓下混合，靠一臺(tái)高壓泵壓至色譜柱；內(nèi)梯度裝置是先將溶劑分別增壓后，再由泵按程序壓入混合室，再注入色譜柱。
一般高效液相色譜多采用六通閥進(jìn)樣。先由注射器將樣品常壓下注入樣品環(huán)。然后切換閥門(mén)到進(jìn)樣位置，由高壓泵輸送的流動(dòng)相將樣品送人色譜柱。樣品環(huán)的容積是固定的，因此進(jìn)樣重復(fù)性好。
分離系統(tǒng)包括色譜柱、連接管、恒溫器等。色譜柱是高效液相色譜儀的心臟。它是由內(nèi)部拋光的不銹鋼管制成，一般長(zhǎng)10—50cm，內(nèi)徑2—5mm，柱內(nèi)裝有固定相。液相色譜的固定相是將固定該涂在擔(dān)體上而成。擔(dān)體有兩類(lèi)：一類(lèi)是表面多孔型擔(dān)體；另一類(lèi)是全多孔型擔(dān)體。
近年來(lái)又出現(xiàn)了全多孔型微粒擔(dān)體。這種擔(dān)體檢度為5—10um，是由nm級(jí)的硅膠微粒堆積而成，又叫堆積硅珠。由于顆粒小，所以柱效高，是目前最廣泛使用的一種擔(dān)體。在高效液相色譜分析中，適當(dāng)提高柱溫可改善傳質(zhì)，提高桂效，縮短分析時(shí)間。因此，在分析時(shí)可以采用帶有恒溫加熱系統(tǒng)的金屬夾套來(lái)保持色譜拄的溫度。溫度可以在室溫到60℃間調(diào)節(jié)。
高效液相色譜的檢測(cè)器很多，最常用的有紫外檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器等。
(1)、紫外檢測(cè)器：紫外檢測(cè)器是液相色譜中應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)器，適用有紫外吸收物質(zhì)的檢測(cè)。在進(jìn)行高效液相色譜分析的樣品中，約有80%的樣品可以使用這種檢測(cè)器。紫外檢測(cè)器的工作原理如下：由光源產(chǎn)生波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的紫外光或可見(jiàn)光， 經(jīng)過(guò)透鏡和遮光板變成兩束平行光，無(wú)樣品通過(guò)時(shí)，參比池和樣品池通過(guò)的光強(qiáng)度相等，光電管輸出相同，無(wú)信號(hào)產(chǎn)生；有樣品通過(guò)時(shí)，由于樣品對(duì)光的吸收，參比池和樣品池通過(guò)的光強(qiáng)度不相等，有信號(hào)產(chǎn)生。根據(jù)朗伯—比爾定律，樣品濃度越大，產(chǎn)生的信號(hào)越大，這種檢測(cè)器靈敏度高，檢測(cè)下限約為10<SUP>-10</SUP>g/ml，而且線性范圍廣，對(duì)溫度和流速不敏感，適于進(jìn)行梯度洗脫。
(2)、示差折光檢測(cè)器：示差折光檢測(cè)器是根據(jù)不同物質(zhì)具有不同折射率來(lái)進(jìn)行組分檢測(cè)的。凡是具有與流動(dòng) 相折射率不同的組分，均可以使用這種 檢測(cè)器。如果流動(dòng)相選擇適當(dāng)，可以檢測(cè)所有的樣品組分。示差折光檢測(cè)器分為反射式和沂射式兩種。反射式示差折光檢測(cè)器是根據(jù)下述原理制成的：光在兩種不同物質(zhì)界面的反射百分率與入射角和兩種物質(zhì)的折射率成正比。如果入射角固定，光線反射百分率僅與這兩種物質(zhì)的沂射率成正比。光通過(guò)僅有流動(dòng)相的參比池時(shí)，由于流動(dòng)相組成不變，故其折射率是固定的；光通過(guò)工作池時(shí)，由于存在待測(cè)組分而使折射串改變，從而引起光強(qiáng)度的變化，測(cè)量光強(qiáng)度的變化，即可測(cè)出該組分濃度的變化。
偏轉(zhuǎn)式示差折光檢測(cè)器是根據(jù)下述原理：當(dāng)一束光透過(guò)折射率不同的兩種物質(zhì)時(shí)，此光束會(huì)發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)程度正比于兩物質(zhì)折射率之差。示差折光檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是靈敏度低，不能做痕量分析。此外，由于洗脫液組成的變化會(huì)使折射率變化很大，因此，這種檢測(cè)器也不適用于梯度洗脫。
(3)、熒光檢測(cè)器：物質(zhì)的分子或原子經(jīng)光照射后，有些電子被激發(fā)至較高的能級(jí)，這些電子從高能級(jí) 躍至低能級(jí)時(shí)，物質(zhì)會(huì)發(fā)出比入射光波長(zhǎng)較 長(zhǎng)的光，這種光稱(chēng)為熒光。在其他條件一定的情況下，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度成正比。許多有機(jī)化合物具有天然熒光活性，另外，有些化合物可以利用柱后反應(yīng)法或柱前反應(yīng)法加入熒光化試劑，使其轉(zhuǎn)化為具有熒光活性的衍生物。在紫外光激發(fā)下，熒光活性物質(zhì)產(chǎn)生熒光，由光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。熒光檢測(cè)器是一種選擇性檢測(cè)器，它適合于稠環(huán)芳烴、氨基酸、胺類(lèi)、維生素、蛋白質(zhì)等熒光物質(zhì)的測(cè)定。這種檢測(cè)器靈敏度非常高，比紫外檢測(cè)器高2—3個(gè)數(shù)量級(jí)，適合于痕量分析。而且可以用于梯度洗脫。其缺點(diǎn)是適用范圍有一定的局限性。
離子色譜法是利用離子交換原理和液相色譜技術(shù)測(cè)定溶液中陰離子和陽(yáng)離子的一種分析方法。離子色譜是液相色譜的一種。離子色譜是利用不同離子對(duì)固定相親合力的差別來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的。離子色譜的固定相是離子交換樹(shù)脂，離子交換樹(shù)脂是苯乙烯—二乙烯基苯的共聚物。樹(shù)脂核外是一層可離解的無(wú)機(jī)基團(tuán)，由于可離解基團(tuán)的不同，離子交換樹(shù)脂又分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。當(dāng)流動(dòng)相將樣品帶到分離柱時(shí)，由于樣品離子對(duì)離子交換樹(shù)脂的相對(duì)親合能力不同而得到分離，由分離柱流出的各種不同離子，經(jīng)檢測(cè)器檢測(cè)，即可得到一個(gè)個(gè)色譜峰。然后用通常的色譜定性定量方法進(jìn)行定性定量分析.
離子色譜法是進(jìn)行離子測(cè)定的快速、靈敏、選擇性好的方法，它可以同時(shí)檢測(cè)多種離子，特別是對(duì)陰離子的測(cè)定更是其他方法所不能相比的。如果說(shuō)高頻感應(yīng)等離子光譜是同時(shí)測(cè)定多種元素的快速、準(zhǔn)確的分析方法，那么，同時(shí)測(cè)定多種陰離子的快速、靈敏的方法便是離子色譜法了。
離子色譜自1975年問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)得到了飛快的發(fā)展，并且引起了分析工作者的廣泛注意。目前，離子色譜法已經(jīng)在能源、環(huán)境、冶金、電鍍、半導(dǎo)體、水文地質(zhì)等方面廣泛應(yīng)用，并且開(kāi)始進(jìn)入了與生命科學(xué)有關(guān)的分析領(lǐng)域。我國(guó)從80年代初期引進(jìn)離子色譜儀，開(kāi)始了離子色譜的應(yīng)用研究工作，同時(shí)也開(kāi)始了儀器的研制，目前已能生產(chǎn)離子色譜儀。隨著離子色譜技術(shù)的發(fā)展，離于色譜儀在我國(guó)的應(yīng)用將日益普及。
（1）、離子交換平衡 離子色譜中使用的固定相是離子交換樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂上分布有固定的帶電荷的基團(tuán)和能游動(dòng)的配位離子。當(dāng)樣品加入離子交換色譜往后，如果用適當(dāng)?shù)娜芤合疵摚瑯悠冯x子即與樹(shù)脂上能游動(dòng)的離子進(jìn)行交換，并且連續(xù)進(jìn)行可逆交換吸附和解吸，最后達(dá)到吸附平衡。
（2）、化學(xué)抑制型離子色譜工作原理 待測(cè)樣品由流動(dòng)相帶入分離柱，由分離柱將不同離子分開(kāi)，由檢測(cè)器得色譜峰。但是，用于離子色譜的洗脫液，一般都是強(qiáng)電解質(zhì)溶液，其電導(dǎo)值一般較待測(cè)離子高2—3個(gè)數(shù)量級(jí)，如果用電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)待測(cè)離子，待測(cè)離子信號(hào)將完全被洗脫液所淹沒(méi)。為了解決這一問(wèn)題，采取色譜法是有機(jī)物的有效分離分析方法，特別適用于進(jìn)行有機(jī)物的定量分析，但定性分析比 較困難。質(zhì)譜法擅長(zhǎng)定性分析，但對(duì)復(fù)雜的有機(jī)混合物分析則無(wú)能為力。如果把二者結(jié)合起來(lái)，則能發(fā)揮兩種儀器各自的優(yōu)點(diǎn)。因此，目前所有的質(zhì)譜儀都與氣相色譜相連。組成氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC—MS)系統(tǒng)。
該技術(shù)是在50年代后期開(kāi)始研究的。到60年代后期已經(jīng)成熟并出現(xiàn)了商品儀器。色譜儀是在常壓下工作，而質(zhì)譜儀是在高真空下工作，因此，必須有一個(gè)連接裝置，將色譜流出的載氣去掉，使壓強(qiáng)降低，樣品氣進(jìn)入 離子源。這個(gè)連接裝置叫分子分離器。目前一般使用噴射式分子分離器，樣品氣和載氣(He)一起由色譜柱流出進(jìn)入分子分離器。由于載氣分子量小，擴(kuò)散快；經(jīng)過(guò)噴咀后，很快擴(kuò)散開(kāi)并被抽走。樣品氣分子量大，擴(kuò)散慢 ，依靠慣性進(jìn)入質(zhì)譜儀。這樣，經(jīng)過(guò)分子分離器后，載氣被抽除，實(shí)現(xiàn)了載氣和樣品氣的分離。如果色譜儀使用毛細(xì)管柱，由于毛細(xì)管柱流量很小，可以不必經(jīng)過(guò)分子分離器而直接進(jìn)入離子源 。這樣，混合物樣品由色譜儀一個(gè)一個(gè)分開(kāi)，由質(zhì)譜儀一個(gè)一個(gè)鑒定，并且根據(jù)需要由數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，快速地得到各種信息。因此，GC—MS系統(tǒng)已成為有機(jī)物分析的重要工具。第十三課 液質(zhì)聯(lián)用液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用 對(duì)于熱穩(wěn)定性差或不易汽化的樣品，使用GC—MS有一定的困難。因此，近年來(lái)又發(fā)展了液 相色譜—質(zhì)譜(LC—MS)聯(lián)用技術(shù)。LC和MS連接的主要問(wèn)題是如何去除溶劑。目前應(yīng)用較多的接口裝置有傳送帶式和熱噴霧式兩種。
傳送帶接口是依靠不銹鋼或高聚物的傳送帶將樣品送入離子源。在傳送過(guò)程中，溶劑被加熱汽化并用泵抽走，樣品在離子源汽化并電離,這種接口適用于非極性溶劑。對(duì)于極性溶劑，由于汽化慢，需要分流，因而樣品利 用率低，影響了整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度。 熱噴霧接口是80年代發(fā)展起來(lái)的新的接口裝置。這種裝置包括汽化器、電窩室和抽氣系統(tǒng)三部分。汽化器是一根金屬毛細(xì)管，內(nèi)徑約0.15mm,毛細(xì)管采用直接電加熱法加熱。電 離室有發(fā)射電子的燈絲和放電電離裝置。抽氣系統(tǒng)主要是一個(gè)機(jī)械泵，有的加冷阱，目的為了捕集溶劑。 熱噴霧接口的電離方式有三種：直接熱噴霧電離、放電電離和電子束電離。熱噴霧電離是 在流動(dòng)相中加入電解質(zhì)(如醋酸銨)，當(dāng)流動(dòng)相通過(guò)加熱的汽化器后，以接近汽化(或部分汽化)的狀態(tài)從毛細(xì)管?chē)姵觯纬珊嫌屑?xì)微霧滴的氣流，因?yàn)槿芤褐泻嫌须娊赓|(zhì)，溶液中就含有一定量的離子，微小霧滴因而帶電。隨著霧滴的不斷蒸發(fā)變小，形成局部強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)生場(chǎng)解吸電離。場(chǎng)解吸電離生成的溶劑離子和樣品離子還可以通過(guò)離子分子反應(yīng)生成新的離子。此外，還可以利用放電電離和電子束使熱噴霧氣流產(chǎn)生化學(xué)電離。先使溶劑分子電離，然后與樣品分子反應(yīng)生成樣品離子。電離生成的離子進(jìn)入分析器，溶劑氣體由抽氣系統(tǒng)抽出。 熱噴霧方式的特點(diǎn)：
(1)、直接熱噴霧電離產(chǎn)生的樣品離子一般為質(zhì)子化的離子或所加陽(yáng)離子與樣品分子的合成離子。這種電離方式比化學(xué)電離溫和，譜圖往往有較強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子。因而更適用于難汽化和熱不穩(wěn)定樣品的分子；
(2)、能滿(mǎn)足一船液相色譜流量要求，100%的水也能分析；
(3)、有良好的色譜分辨率，靈敏度等于或優(yōu)于傳送帶方式；
(4)、需加入電解質(zhì)，操作麻煩，結(jié)構(gòu)信息少，適合于四極質(zhì)譜而不適合于磁質(zhì)譜。
以上兩種聯(lián)接裝置，雖然使液相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用成為可能，但都有不足之處。目前正在發(fā)展中的超臨界流體色譜(SFC)和質(zhì)譜(MS)聯(lián)用，可能是對(duì)難揮發(fā)、易分解物質(zhì)進(jìn)行聯(lián)用分析最有前途的方法。
質(zhì)－質(zhì)聯(lián)用質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用 80年代初，在傳統(tǒng)的質(zhì)譜儀基礎(chǔ)上，發(fā)展了質(zhì)譜—質(zhì)語(yǔ)(MS—MS)聯(lián)用技術(shù)。它和GC—MS不同，GC—MS是依靠GC將混合物分離，然后由MS定性。而MS—MS則是依靠第一級(jí)MS分離出特定的離子，經(jīng)過(guò)碰撞活化后，再依靠第二級(jí)MS進(jìn)行定性分析。質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用方式很多，既有磁式質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用，如BEB型、EBE型、BEBE型(B：磁分析器，E：靜電分析器)，又有四極質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用，如QQQ型(Q：四極場(chǎng))，也有混合質(zhì)譜項(xiàng)譜聯(lián)用，如EBQQ型。無(wú)論哪種類(lèi)型的聯(lián)用，都采用了碰撞誘導(dǎo)分解(CID)技術(shù)。 質(zhì)譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)于有機(jī)物結(jié)構(gòu)研究是非常有用的。利用它可以進(jìn)行于離子掃描、母離子掃描以及中性丟失掃描。子離子掃描可以用來(lái)研究某個(gè) 化合物的結(jié)構(gòu)；母離子掃描則用以研究一組相關(guān)的化合物；而中性丟失掃描。可以在復(fù)雜的混合物中，尋找現(xiàn)有相同官能團(tuán)的系列化合物。同時(shí)，采用MS—MS技術(shù)還可以直接進(jìn)行混合有機(jī)物的分析。由第一級(jí)MS選擇復(fù)雜 混合物中的特定離子，碰撞活化后由第二級(jí)MS定性測(cè)定。另外，對(duì)于分子量大的熱不穩(wěn)定的化合物，可以利用場(chǎng)解吸—質(zhì)譜—質(zhì)譜(FD—MS—MS)或快原于轟擊—質(zhì)譜—質(zhì)譜(FAB—MS—MS)聯(lián)用方法，充分發(fā)揮MS—MS聯(lián)用的優(yōu)勢(shì)
