在分析化學領域,氣質聯(lián)用儀(GC-MS)宛如一把精準的“分子解剖刀”,將氣相色譜的分離能力與質譜的定性分析能力融合,為復雜混合物的分析提供了強大工具。
氣質聯(lián)用儀主要由氣相色譜儀(GC)和質譜檢測器(MS)兩部分組成,二者通過特定的接口實現(xiàn)無縫連接。氣相色譜儀是分離的“高手”,它利用不同物質在固定相和流動相之間分配系數(shù)的差異,將混合物中的各組分逐一分離。當樣品進入氣相色譜儀后,在載氣的推動下,經過色譜柱,各組分按照沸點、極性等性質的不同,依次被洗脫出來,形成一個個獨立的色譜峰。
而質譜檢測器則是定性的“專家”。從氣相色譜儀分離出來的組分,通過接口進入高真空狀態(tài)的質譜儀中。在離子源的作用下,樣品分子被電離成帶正電荷的離子。常見的離子化方式有電子轟擊離子化(EI)、化學離子化(CI)等。以EI為例,有機分子被一束能量為70eV的電子流轟擊,失去一個外層電子,形成帶正電荷的分子離子(M+),M+進一步碎裂成各種碎片離子、中性離子或游離基。
這些離子在質量分析器中按照荷質比(m/z)大小被分開。常見的質量分析器有四級質量分析器、磁式扇形質量分析器等。以四級質量分析器為例,它由四根平行圓柱形電極組成,電極分為兩組,分別加上直流電壓和一定頻率的交流電壓。樣品離子沿電極間軸向進入電場后,在極性相反的電極間振蕩,只有質荷比在某個范圍的離子才能通過四極桿,到達檢測器。
檢測器將離子束轉變成電信號,并將信號放大。常用的檢測器是電子倍增器,當離子撞擊到檢測器時引起倍增器電極表面噴射出一些電子,這些電子被加速射向下一個電極,噴射出更多的電子,經過連續(xù)作用,信號被大大放大。最終,獲得質譜圖,通過與標準譜庫對比,就可以確定未知樣品的組成。
氣質聯(lián)用儀憑借其強大的分離和定性能力,在農藥殘留分析、環(huán)境監(jiān)測、藥物代謝研究等領域發(fā)揮著重要作用,為科學研究和工業(yè)生產提供了有力的技術支持。
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