主题：[资料]有机质谱分析方法通则

3.24 质量色谱 Mass Chromatogram
由计算机从每一张质谱图中指定同一种质荷比的离子并以该离子强度对扫描序号所作的关系图，简写为MC。
3.25 选择离子检测 Selected Ion Detection & Selected Ion Monitoring
选择能表征待测成分的一个或几个离子峰进行测定的方法。在磁质谱仪中，若选定某个加速电压值，就能检测相对应质荷比的某个离子，简写为SID；若选定多个不同的加速电压值，并通过调整切换这些加速电压，便在一特定的质量数区域内，多个不同质荷比的离子同时被记录下来就称为多离子检测，Multi-Ion Detection，简写为MID。这类方法灵敏度高，可用于痕量分析。
3.26 质量分离离子动能谱 Mass-analyzed Ion Kinetic Energy Spectrum
是离子束在电场中按各离子的动能-电荷比分离而获得的谱，简写为MIKES IKES。
3.27 本底 Background
在与分析试样相同的条件下，不送入任何试样所得的质谱信号。
3.28 信噪比 Signal to Noise Ratio
在质谱分析中，信号强度与噪声强度之比值，简写为S/N。
3.29 灵敏度 Sensitivity
质谱仪的灵敏度是指在符合规定的信噪比时对特定化合物的最小检出量，简写为S。
3.30 分辨本领 Resolution
指在给定样品的条件下，仪器对相邻两质谱峰的区分能力。相邻等高的两个峰，其峰谷不大于峰高的10％，就定义为可以区分。当两个峰的峰谷等于峰高的10％时，分辨本领R等于两峰质量的平均值与质量差的比值，即R＝m/△m，简写为R。
3.31 基峰 Base Peak
在质谱图中，强度最大的峰称为基峰。以它作为其他各峰相对强度的基准。
3.32 仪器校正样品 Sample for Checking Instrument
为校验仪器的分辨本领、质量测定的准确度、灵敏度和操作条件所选用的纯样品。
3.33 四级质谱 Quadrupole Mass Spectrometer
不同质荷比离子的分离，是由加有射频电压与直流电压的四极电场形成的质量分析器来完成。四极质谱是由离子源、质量分析器、检测器、进样器、计算机、真空系统等构成。
3.34 离子阱检测器 Ion Trap Detector，简写为ITD
是由环形电极和两个端盖电极构成的离子阱质量分析器来完成离子的质荷比(m/z)分离，它可以作为色谱的质量检测器。
4 方法原理
有机质谱分析是先将试样离子化，经质量分析器按离子的质荷比分离，并能测量离子峰的强度的一种分析方法。不同的化合物除一些异构体之外，有不同质谱。利用这个性质，可以进行定性分析。谱峰的强度与它代表的化合物的含量成正比。混合物的质谱是各成分的质谱的算术加和谱。
图1是90°单聚焦磁质量分析器的原理图。在离子源内生成的质量为m、电荷为z的离子，在加速电压v的作用下，以速度v进入强度为H的均匀磁场，受到与离子运动方向和磁场方向垂直的力，沿着曲率半径为r的轨迹运动。
离子经过质量分析器按质荷比(m/z)分离并焦聚。离子的质荷比与各参数的关系可由公式(1)表示：
m/z＝kH2r2/v (1)
5 试剂和材料
5.1 校正样品
利用氟代化合物有很大的挥发性和氟原子没有其他同位素的特点，使得仪器校正样品(又称标准样品或参考样品)中每个碎片离子质量都是有规律的和已知的，常用的有全氟煤油，简写为P.F.K.(m/z 60～881)，全氟三丁胺，简写为PFTBA(m/z～614)，Csl。
5.2 氦气
用作气相色谱/质谱联用时的载气，纯度要求99.95％以上。
5.3 有机溶剂
常用的乙醚、丙酮、无水乙醇、氯仿、甲醇等，纯度要求分析纯，用作溶解
试样和清洗离子源、微量注射等。
5.4 微量注射器
用作色质联用法时的试样在色谱仪中进样和校正样品或试样在质谱仪中进样。规格要求最大刻度通常为0.5μl～50μl。
用于质谱和GC/MS进样器，其容积通常为0.1μl～10μl。
6 仪器
6.1 仪器组成
质谱仪通常由进样器、色谱、接口、离子源、质量分析器、检测器、计算机控制及数据处理系统、真空系统等构成
6.1.1 进样器
进样器是将样品引入仪器离子源的装置。要求进样器在不改变样品的结构和组成的条件下，将样品引入离子源。常用的进样方式有气体进样器、直接进样器(固体和高沸点液体)、隔膜进样器(PFK及沸点较低的液体和溶液)、FAB进样器和适用于混合物的气相色谱和液相色谱进样的进样器等。
6.1.2 接口
在色质联用仪器中，为了不破坏质谱仪离子源的真空度，以保证色谱仪与质谱仪间的匹配，必须采用适当的接口装置以排除气相色谱的载气。内径小于0.25mm的气相色谱毛细管柱通常可与离子源直接连接。
6.1.3 离子源
离子源是使样品分子离子化的装置。离子源有多种类型，其中电子轰击电离源是最常用的一种。
6.1.3.1 电子轰击电离(EI)
6.1.3.2 化学电离源(CI)
6.1.3.3 快原子轰击(FAB)电离源和二次离子质谱(SIMS)电离源
6.1.4 质量分析器
6.1.4.1 磁质量分析器
分析器由分析管、磁铁等组成。
6.1.5 检测器
检测器由离子收集器、放大器所构成。法拉第筒接收器和电子倍增器是最常用的。前者精确度高，而后者有较高的灵敏度。光电二极管阵列检测器有更高的灵敏度。
6.1.6 计算机控制和数据处理系统
由接口、计算机、软件构成。用作数据采集、存储、处理、检索和仪器自动控制。
6.1.7 真空系统
真空系统包括低真空前级机械泵、高真空泵(扩散泵和分子涡轮泵)、真空测量仪表和真空阀件、管路等组成，以获得仪器所需的高真空度。
7 样品
7.1 样品的要求
质谱直接进样的样品，通常应为纯品，并需了解有关的物理性能，如：熔点、沸点或沸
程、溶剂、挥发性和热稳定性。一般应知道大致的分子量，以便确定进样方式和质量扫描的范围。混合物试样还应知道各种组分的类型，以便确定色谱合适的分离条件。如样品不稳定、易燃、易爆、有毒，则应采取相应的防范措施。
7.2 试样
在仪器有足够灵敏度时，应取尽可能少的试样进入质谱仪，以减少对仪器的污染，直接进样需μg级样品，GC/MS进样一般要求含量为0.1％～1％浓度的1μl样品。
8 操作步骤
8.1 开机
8.2 仪器检测前的准备
在确认仪器真空度和所有供电已达到规定的要求后，应按下列步骤对仪器进行检查。
8.2.1 确认离子源时应根据分析要求选择合适的离子源。当选用Cl源时，要确定使用的反应气。当选用FAB源时，可使用氩气或氙气作为产生快原子的气体。
8.2.2 确认离子源温度、发射电流、电子能量、加速电压及GC、MS各部件的温度、电压、流量等均已达到分析要求。
8.2.3 确认检测器、记录仪及计算机数据系统工作正常。
8.2.4 接口的检查
用标准口径毛细管柱进行GC/MS分析时，可直接将毛细管柱连接到质谱仪的离子源内。
8.2.5 在进行GC/MS联用分析时，就选定合适的GC工作条件。根据分析目的选择合适的GC色谱柱，柱子应进行老化处理，载气应采用99.95％以上纯度的氦气。
8.2.6 在进行Cl分析时，应选择适当的反应气，其纯度应优于99.9％。

8.3 仪器性能的确认
仪器对给定的分析任务的适应程度，除参考指标外，更重要的是对仪器的现状体作出正确的判断，若不符合应达到的要求，应预调整、校正使之达到规定指标与要求。
8.3.1 分辨率的调整
8.3.2 质量标定
8.3.3 本底检查
8.3.4 灵敏度的设定
8.4 测定操作
8.4.1 分析条件的设定
在设定分析条件时，应根据分析要求或规定进行以下操作。
8.4.1.1 质谱条件与记录条件的确定
8.4.1.1.1 确定离子源温度，电子能量，发射电流，电子倍增器电压等。
8.4.1.1.2 确定计算机的采样方式(正常扫描，联动扫描，子离子扫描，母离子扫描，中性丢失扫描，选择离子检测，MIKES等)，并进一步确定采样参数(如扫描质量范围，扫描速度等)。
8.4.1.1.3 若使用CI源，要确定反应气及其流量、压力等。
8.4.1.1.4 若使用FAB源或SIMS源，要确定气体的流量、压力、快原子束的能量，根据化合物的性质选择合适的底物。若使用铯枪要调节合适的电压和电流。
8.4.1.1.5 若使用FD源，要选择已经过活化处理的发射丝，选择涂布试样合适的溶剂，控制好发射体的加热电流值和解吸电压。
8.4.1.2 GC条件选择
8.4.1.2.1 选定色谱柱，并充分老化。
8.4.1.2.2 确定载气的流量，压力和分流比。
8.4.1.2.3 设定GC/MS的接口温度。
8.4.1.2.4 设定色谱柱温度。若采用程序升温，设定初始温度、升温速率、终止温度的持续时间。
8.4.1.2.5 根据样品性质及接口的要求选择合适的条件
8.4.2 试样的测定
应尽量避免过量的溶剂、试样和空气进入质谱仪内。否则将会导致真空度下降和离子源污染。在满足检测灵敏度的要求下，应使用尽可能少的样品。
8.4.2.1 固体或液体试样，采用直接进样方式时，可使用直接进样杆或直接解吸进样杆，直接将试样送入离子源。根据试样性质确定样品加热温度和加热速率。
8.4.2.2 对极性、热不稳定和大分子的生化样品往往采用FAB、FD等方法。
8.4.2.3 液体或气体混合物试样可由GC进样口导入。
8.4.3 选择离子检测(SID)
为了提高仪器的检测灵敏度，可采用SID法记录一个或若干个特定质荷比的离子信息。
8.4.4 精确质量测定
通常采用双聚焦磁质谱仪，并根据样品的要求选定足够的分辨率，对分子量小于1000的化合物，通常分辨率R设在5000～10000之间，同时测定已知精确质量的内标化合物(如PFK、甘油、碘化铯等)和试样。
8.4.4.1 峰匹配法测定特定峰的精确质量
8.4.4.2 高分辨测定全谱精确质量
8.4.5 定性分析
8.4.5.1 确认分子离子：它通常是谱图中最高质量数峰，属奇电子离子，且给出合理的碎片丢失。并符合氮规则。
8.4.5.2 分子离子峰在EI条件下不出现时，可采用降低电离电压或其它软电离方式(如CI、FAB、FD、SIMS等)以获得分子量信息。
8.4.5.3 根据同位素丰度，判断某些杂原子的元素组成；若获得高分辨精确质量测定的数据，利用精确质量数据可直接计算获得元素组成，计算不饱和度。
8.4.5.4 可能的结构判断，根据质谱仪所得到的重要低质量碎片离子、重要的特征离子、分子离子及由MS/MS法、联动扫描法、亚稳分析法所获得的母离子与子碎片离子的关系等，进行可能结构的推测。
8.4.5.5 结合所有其它的信息和其它谱图，样品来源，化学分析等来进行结构判定。
8.4.5.6 按推断的分子结构，对照标准谱图，和类似化合物标准谱图，或者根据该推断结构化合物断裂机理进一步作出确认。
8.4.6 定量方法
8.4.6.1 仪器的校准
用质谱法进行定量测定时，要准备标准样品(各待测成分的纯物质或检验用混合物)，在一定的条件下测定其质谱，并整理得到数据，在进行标准样品的测定前或测定后，要测定仪器校准样品及本底质谱。
标准样品或检验用混合物的质谱，原则上在样品分析前后都要进行测定。但在日常分析中，可以只测仪器校准样品，以校正测定灵敏度。
8.4.6.2 样品的测定
按标准样品同样的试验条件，测定仪器校准样品，待测的未知样品及本底的质谱。当一般方法的灵敏度达不到要求时，采用多离子检测定量法。使用标准样品或加入内标样品，测量选择离子的强度，或用GC/MS总离子流曲线中，选定对应的峰强度，作出校准曲线，再
测未知样品。由校准曲线求出待测成分的含量。
8.5 仪器测定后的检查
试样测定结束后，仪器应再采集一张质量校正表对仪器性能检查，以检查仪器的可靠性。若不符合要求，应重新进行仪器的校准和样品的测定。
9 分析结果的表述
9.1 总离子流色谱图
图中横坐标表示扫描次数(时间)，纵坐标表示离子流相对强度。图中某次扫描扣除本底后对应的质谱图可作为试样中某待测组分定性分析的依据，峰高(峰面积)可作为定量依据。
9.2 总离子流色谱中某次扫描扣除本底后经计算机处理得到相应质谱图。图中横坐标为质荷比，纵坐标为离子峰的相对强度。质谱数据也可采用列表方式给出。
9.3 计算机检索
使用计算机，使某未知物的质谱与储存于磁盘上的标准谱进行对照，从而给出未知化合物的可能结构。
9.4 分析报告
GC/MS或MS分析完成后，除按要求提供质谱图或提供定性、定量数据外，还应记录以下项目。
9.4.1 分析日期，室温，湿度。
9.4.2 仪器型号及生产厂名。
9.4.3 样品名称及来源。
9.4.4 样品进样方式及进样量。
9.4.5 色谱柱参数及色谱操作参数。
9.4.6 质谱操作主要参数，如电离方式、电离条件、进样方式、离子源温度、扫描范围、扫描速度、分辨率等。
9.4.7 分析人员签名。

第二章 四极质谱方法通则
11 范围
本通则规定了四极质谱法分析方法，适用于带有计算机数据处理及控制的四极质谱及与气相、液相色谱联机仪器。应具备进样器，色谱与质谱联用所需的接口，离子源，质量分析器，检测器，计算机控制与数据处理系统，真空系统等。本通则适用于仪器规定质量范围的有机化合物定性和定量分析。
12 方法原理
12.1 原理
质谱分析法是通过对试样离子的质量和强度的测定，来进行成分和结构分析的一种方法，离子分离是通过四极质量分析器来现实的，四极质量分析器是由四根外径呈双曲线的平行电极组成。对角电极相连接构成两组，两组电极各加一定的直流电压和射频交流电压，即
一组加的电压为(u＋u0cosωt)，另一组加的电压为－(u＋u0cosωt)。
电极间最小的距离为2r，r为四个电极中心到每个电极的距离，如果质量为m，电荷为e的离子从z方向中进入四极场，在电极作用下，离子进行振荡，并以初速度向前运动，其运动方程是：
－dd －2t －x2 ＋(a＋qcos2t)x＝0 (1)
－dd －2t －y2 －(a＋2qcos2t)x＝0 (2)
－dd －2t －z2 ＝0 (3)
8eu
4eu0
wt
式中 a＝
mr2ω2
q＝
mr2ω3
t＝
2
在a和q取某些数值时，运动方程有稳定解，稳定解的图解形式通常用a、q常数的稳定三角形表示，当离子的a、q值处于稳定三角形内部时，这些离子在四极场中的振检测器，a、q值处于稳定三角形之外的离子运动轨迹是不稳定的，它的振幅随时间而很快增加，这些离子将会打到电极杆上并最终被真空系统抽走，选择适当a/q值(即u/u0值)使扫描线通过稳定区，那么扫描线与稳定区两个交叉点之间对应的质量范围的离子如m1，可以沿着z方向达到检测器，而其它质量的离子如m2则不能通过四极场，也就是说，如果保持u/u0值及射频频率不变，改变u/u0可以实现质量扫描。
13 试剂和材料
参见第一章有机磁质谱5.1～5.4。
14 仪器
14.1 仪器组成
质谱仪通常由进样器、色谱、接口、离子源、质量分析器、检测器、计算机控制及数据处理系统、真空系统等构成。
其中，离子源分电子电离源及化学电离源，质量分析器是四极质量分析器。
14.2 色谱-四极质谱联用仪接口
14.2.1 热喷雾接口
从液相色谱柱出口的洗脱液进入一根加热至高温的不锈钢毛细管中，当洗脱液流入较低真空的汽化室时，就形成雾状喷射流从毛细管口喷出，大部分溶剂被真空泵抽去，由试样分子和缓冲溶液中的离子形成的复合离子或由灯丝电流使试样分子电离后形成的离子，受摧斥电极的作用而进入的质谱仪质量分析器。
14.2.2 粒子束接口
从液相色谱出口的洗脱液在雾化器中用氦气雾化，使洗脱液变成气溶胶微滴，溶剂在脱溶剂室中被蒸发。进入动量分离器后气态的溶剂和氦气与被分析的试样粒子分离并被抽去，试样粒子束进入传输管而到达质谱仪的离子源。
14.2.3 离子喷雾或称电喷雾接口
从液相色谱柱出口的洗脱液进入不锈钢的毛细管中，用同轴高速氦气或空气喷出而形成很细的雾状液滴，在钢毛细管与相距几毫米的空心相对电极之间加以数千伏的高电压而形成
静电喷雾。在室温和大气压下，液滴的溶剂不断蒸发，液滴不断收缩，而形成多电荷的雾滴，被高电场加速，经过二级的动量分离器而进入高真空的质量分析器。
14.3 四极质量分析器
四极质量分析器由四根平等的极杆组成，其原理如图5。在特定的四极场中，某一质荷比的离子能作稳定的振荡，通过四极场而被接收，其他质荷比的离子则被滤掉。因此，在保持直流电压(U)和射频电压(V)振幅比值恒定而边疆改变它们的值时(扫描)，不同质荷比的离子依次通过四极场而实现质量分离。
注：检测器、进样系统、真空系统、计算机等参见第一章有机磁质谱法通则6.0项。
15 样品
参见第一章有机磁质谱法通则7.0项。
16 操作步骤
16.1 开机
正式开机前应使室内达到相对湿度小于70％，温度20℃±2℃，电压220V±10V，电频率50Hz。冷却水的水压、流量、水温、纯度必须符合要求。真空系统工作状态良好，真空度达到5×10－5Pa。
16.2 仪器检测前的准备
在确认仪器真空度和所有供电已达到规定的要求后，应按下列步骤对仪器进行检查。
16.2.1 确认离子源应根据分析要求选择合适的离子源。当选用CI源时，要确定使用的反应气。当选用FAB源时，可使用氩气或氙气作为产生快原子的气体。
16.2.2 确认离子源温度、发射电流、电子能量、加速电压及GC、LC和MS各部件的温度、电压、流量等均已达到分析要求。
16.2.3 确认检测器、记录仪及计算机数据系统工作正常。
16.2.4 接口的选定
用标准口径毛细管柱进行GC/MS分析时，则可直接将毛细管柱连接到质谱仪的离子源内。若进行LC/MS分析时，应根据试样的性质和可能的条件选择合适的接口。
16.2.5 在进行GC/MS色质联用分析时，应选定合适的GC工作条件。根据分析目的选择合适的GC色谱柱，柱子应进行老化处理，载气应采用99.95％以上纯度的氦气。
作LC/MS分析时，应选择合适的分离柱、流动相及梯度程序等。
16.2.6 在进行CI分析时，应选择适当的反应气，其纯度应优于99.9％。
16.3 仪器性能的确认
仪器对给定的分析任务的适应程度，除参考指标外，更重要的是对仪器的现状作出正确的判断，若不符合应达到的要求，应予调整、校正，使之达到规定指标与要求。
16.3.1 分辨峰的调整
16.3.2 质量标定
16.3.3 本底检查
16.3.4 灵敏度设定
以上18.3.1～18.3.4参见有机磁质谱法通则8.3.1～8.3.4项。
16.4 测定操作
16.4.1 分析条件的设定
16.4.1.1 质谱条件与记录条件确定(参见有机磁质谱法通则8.4.1.1)
16.4.1.2 GC条件选择
16.4.1.2.1 选定色谱柱，并充分老化。
16.4.1.2.2 确定载气的流量、压力和分流比。
16.4.1.2.3 设定GC/MS的接口温度。
16.4.1.2.4 设定色谱柱温度。
若采用程序升温，设定初始温度、升温速率、终止温度的持续时间。
16.4.1.2.5 根据样品性质及接口的要求选择合适的条件。
16.4.1.3 LC条件选择
16.4.1.3.1 选定色谱柱。
16.4.1.3.2 确定正相或反相的洗脱液和梯度淋洗条件。
16.4.1.3.3 选定合适的LC/MS接口和接口操作参数。
16.4.2 试样测定
16.4.3 选择离子检测
16.4.4 定性分析
16.4.5 定量分析
16.4.2、16.4.3、16.4.4、16.4.5四项参见有机磁质谱法通则8.4.2；8.4.3；8.4.5；8.4.6项。
16.5 仪器测定后的检查

17 分析结果表述
17.1 总离子流色谱图
17.2 质谱
17.3 计算机检索
17.4 分析报告
第三章 气相色谱—离子阱质谱联机方法通则
19 范围
本通则规定了有机质谱法对离子阱质谱仪的要求和分析方法，本通则适用于仪器规定质量范围内的有机化合物定性和定量分析。
20 方法原理
离子阱质谱分析是一种先将试样离子化，经离子阱质量分析器按离子的质荷比大小分离并列谱的分析方法。质谱是化合物(或单质)固有的特性之一，不同的化合物除一些异构体之外，有不同的质谱。利用这个性质，可以进行定性分析。谱峰的强度与它代表的化合物的含量成正比。混合物的质谱，是各成分的质谱的算术加和谱，利用这一点，可以进行定量分析。
21 试剂和材料
21.1 校正物质
用校正物质全氟三丁胺(DFTBA)进行质量标定。
21.2 载气应采用99.95％以上的纯度的氦气。
21.3 丙酮、无水乙醇等有机溶剂，用来清洗微量注射器。
21.4 用0.5μl～10μl的微量注射器取样进行分析。
22 仪器
22.1 仪器的组成
仪器总体分为色谱部分、质谱部分、计算机控制与数据处理部分。
一般情况，离子阱质谱仪通常与气相色谱联用，没有固体进样装置。
22.2 仪器性能
22.2.1 电离方式：电子轰击电离
22.2.2 质量范围：10μ～800μ
22.2.3 质量稳定性：某质荷比离子，在仪器工作4h以后，其漂移应在±0.5u以下。
22.2.4 灵敏度：把溶于溶剂中的1×10－9g萘注射到30m长，内径0.25mm的石英毛细管DB-5(或SE-54)中，在最佳色谱质谱条件下，当在1s内从41u扫描到350u时，对试样重建离子流色谱图信噪比应大于10∶1。
22.2.5 分辨本领：R＝m/△m≥m。
23 样品
送往实验室的待测样品要求沸点在350℃以下，相对热稳定。试样一般直接从实验室样品中取出，无需前处理，若样品浓度太低，小于检测限时，用K—D浓缩器予以浓缩。
24 操作步骤
24.1 开机
24.1.1 打开氦气钢瓶，将色谱仪和离子阱内的空气驱尽，约1h。
24.1.2 打开稳压电源，当输出电压在220V±10V时，稳定30min。
24.1.3 按下仪器电源开关。
24.1.4 打开计算机，设置仪器参数。
24.2 检测前准备
24.2.1 观察仪器内部控制参数，如传输线温度，RF电压，水背景值，空气背景值，自动增益软件等是否达到要求。
24.2.2 用校正物质全氟三丁胺进行分辨率调整和质量标定。
24.3 工作条件的选择
24.3.1 选择合适的载气压力和离子阱补充气流量。
24.3.2 在色谱仪上设置进样口温度和色谱炉升温程序。
24.3.3 在计算机上设置合适的传输线温度，传输线温度不得低于最高柱温。
24.3.4 在计算机上设置合适的质量范围和扫描速度。
24.4 测定
24.4.1 按样品测定程序作空白试验以消除背景峰的干扰。
24.4.2 样品的测定
在满足检测灵敏度的前提下，用微量注射器抽取尽可能少的试样注入色谱柱，以避免过量溶剂，试样和空气对真空度的影响和离子阱的污染。
24.5 测定后仪器的检查
测定工作结束后，应再采集一张校正表以检查仪器的可靠性。若不符合要求，应重新进行测定工作。
25 分析结果表述
参见第一章有机磁质谱法通则9项
注: 需要查阅全文, 请与出版发行单位联系.

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