實驗十固體試樣質(zhì)譜測定

1、實驗十一、固體試樣的質(zhì)譜測定直接進(jìn)樣法一、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)質(zhì)譜分析的基本原理；2. 了解 Quattro Micro API 質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造、工作原理及操作方法；3. 學(xué)習(xí)質(zhì)譜圖解析的基本方法。二、實驗原理質(zhì)譜分析法主要是通過對樣品的離子的質(zhì)荷比的分析而實現(xiàn)對樣品進(jìn)行定性和定量的一種方法。因 此，質(zhì)譜儀都必須有電離裝置把樣品電離為離子，有質(zhì)量分析裝置把不同質(zhì)荷比的離子分開，經(jīng)檢測器檢 測之后可以得到樣品的質(zhì)譜圖，由于有機(jī)樣品，無機(jī)樣品和同位素樣品等具有不同形態(tài)、性質(zhì)和不同的分 析要求，所以，所用的電離裝置、質(zhì)量分析裝置和檢測裝置有所不同。但是，不管是哪種類型的質(zhì)譜儀， 其基本組成是相同的。

2、都包括離子源、質(zhì)量分析器、檢測器和真空系統(tǒng)。離子源的作用是將欲分析樣品電離， 得到帶有樣品信息的離子。 質(zhì)譜儀的離子源種類很多， 有電子電 離源，化學(xué)電離源，快原子轟擊源，電噴霧源，大氣壓化學(xué)電離源等，實驗室 Quattro Micro API 質(zhì)譜儀配 備的電離源為電噴霧源和大氣壓化學(xué)電離源。電噴霧源（ ESI ）是近年來出現(xiàn)的一種新的電離方式。它主要應(yīng)用于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。它既作為液相色譜和質(zhì)譜儀之間的接口裝置， 同時又是電離裝置。 它的主要部件是一個多層套管組成的電噴霧噴咀。 最內(nèi)層是液相色譜流出物，外層是噴射氣，噴射氣常采用大流量的氮氣，其作用是使噴出的液體容易分散 成微滴。另外，

3、在噴嘴的斜前方還有一個補(bǔ)助氣噴咀，補(bǔ)助氣的作用是使微滴的溶劑快速蒸發(fā)。在微滴蒸 發(fā)過程中表面電荷密度逐漸增大，當(dāng)增大到某個臨界值時，離子就可以從表面蒸發(fā)出來。離子產(chǎn)生后，借 助于噴嘴與錐孔之間的電壓，穿過取樣孔進(jìn)入分析器。加到噴嘴上的電壓可以是正，也可以是負(fù)。通過調(diào) 節(jié)極性，可以得到正或負(fù)離子的質(zhì)譜。其中值得一提的是電噴霧噴嘴的角度，如果噴嘴正對取樣孔，則取 樣孔易堵塞。因此，有的電噴霧噴嘴設(shè)計成噴射方向與取樣孔不在一條線上，而錯開一定角度。這樣溶劑 霧滴不會直接噴到取樣孔上，使取樣孔比較干凈，不易堵塞。產(chǎn)生的離子靠電場的作用引入取樣孔，進(jìn)入 分析器。電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子量

4、大，穩(wěn)定性差的化合物，也不會在電離過程中發(fā) 生分解，它適合于分析極性強(qiáng)的大分子有機(jī)化合物，如蛋白質(zhì)、肽、糖等。電噴霧電離源的最大特點是容 易形成多電荷離子。這樣，一個分子量為10000 Da 的分子若帶有 10 個電荷，則其質(zhì)荷比只有 1000 Da，進(jìn)入了一般質(zhì)譜儀可以分析的范圍之內(nèi)。 根據(jù)這一特點， 目前采用電噴霧電離， 可以測量分子量在 300000Da 以上的蛋白質(zhì)。大氣壓化學(xué)電離源（ APCI ）它的結(jié)構(gòu)與電噴霧源大致相同，不同之處在 APCI 噴嘴的下游放置一個針狀放電電極，通過放電電極的高壓放電，使空氣中某些中性分子電離，產(chǎn)生H3O+， N2+， O2+ 和 O+ 等離子，溶劑分

5、子也會被電離，這些離子與分析物分子進(jìn)行離子-分子反應(yīng)，使分析物分子離子化，這些反應(yīng)過程包括由質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電荷交換產(chǎn)生正離子，質(zhì)子脫離和電子捕獲產(chǎn)生負(fù)離子等。大氣壓化學(xué)電離源主要用 來分析中等極性的化合物。有些分析物由于結(jié)構(gòu)和極性方面的原因，用 ESI 不能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的離子，可以 采用 APCI 方式增加離子產(chǎn)率，可以認(rèn)為 APCI 是 ESI 的補(bǔ)充。 APCI 主要產(chǎn)生的是單電荷離子，所以分析 的化合物分子量一般小于 1000 Da。用這種電離源得到的質(zhì)譜很少有碎片離子，主要是準(zhǔn)分子離子。質(zhì)量分析器的作用是將離子源產(chǎn)生的離子按 m/z 順序分開并排列成譜。 用于有機(jī)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器 有磁式雙

6、聚焦分析器，四極桿分析器，離子阱分析器，飛行時間分析器，回旋共振分析器等。本實驗室用 到的是三重四級桿分析器質(zhì)譜儀的檢測主要使用電子倍增器， 也有的使用光電倍增管。 由四極桿出來的離子打到高能打拿極產(chǎn) 生電子，電子經(jīng)電子倍增器產(chǎn)生電信號，記錄不同離子的信號即得質(zhì)譜。信號增益與倍增器電壓有關(guān)，提 高倍增器電壓可以提高靈敏度，但同時會降低倍增器的壽命，因此，應(yīng)該在保證儀器靈敏度的情況下采用 盡量低的倍增器電壓。由倍增器出來的電信號被送入計算機(jī)儲存，這些信號經(jīng)計算機(jī)處理后可以得到色譜 圖，質(zhì)譜圖及其它各種信息。為了保證離子源中燈絲的正常工作，保證離子在離子源和分析器正常運(yùn)行，消減不必要的離子碰撞，

7、散射效應(yīng)，復(fù)合反應(yīng)和離子 -分子反應(yīng)，減小本底與記憶效應(yīng) ,因此，質(zhì)譜儀的離子源和分析器都必須處在 優(yōu)于 10-5 mbar 的真空中才能工作。 也就是說， 質(zhì)譜儀都必須有真空系統(tǒng)。 一般真空系統(tǒng)由機(jī)械真空泵和擴(kuò) 散泵或渦輸分子泵組成。機(jī)械真空泵能達(dá)到的極限真空度為10-3 mbar，不能滿足要求，必須依靠高真空泵。擴(kuò)散泵是常用的高真空泵，其性能穩(wěn)定可靠，缺點是啟動慢，從停機(jī)狀態(tài)到儀器能正常工作所需時間長； 渦輪分子泵則相反，儀器啟動快，但使用壽命不如擴(kuò)散泵。但由于渦輪分子泵使用方便，沒有油的擴(kuò)散污 染問題，因此，近年來生產(chǎn)的質(zhì)譜儀大多使用渦輪分子泵。渦輪分子泵直接與離子源或分析器相連，抽出

8、的氣體再由機(jī)械真空泵排到體系之外。本實驗采用直接進(jìn)樣法測定對羥基苯甲酸乙酯的電噴霧質(zhì)譜。三、實驗儀器及試劑1. Quattro Micro API 質(zhì)譜儀2. 超聲波3. 針頭式過濾器4. 甲醇色譜純5. 對羥基苯甲酸乙酯分析純四、實驗條件Capillary(kV) : -3.0;Cone(V) : -15, -20 ,-25;RF Lens(V):-0.1;1.電離萬式：ESI -;Sourse TempC )： 80;Desolvation Temp ( C ):120;Gas Flow(L/h):450; LM Resolution1 : 15;HM Resolutio n1 : 15;

9、Ion Energy1 : 0.5;Entranee： 50;Collision : 2;Exit: 50;LM Resolution2 : 15;HM Resolution2 : 15;Ion Energy2 : 0.5;M ultiplier : 650;質(zhì)何比掃描范圍：50 250.五、實驗操作步驟及內(nèi)容1. 打開氮氣、氬氣瓶開關(guān)，檢查氮氣、氬氣壓力是否符合要求：氮氣=0.7MPa ,2. 檢查儀器電源是否與不間斷電源連接（電源中線接地，電流需13A）3. 依次打開顯示器，計算機(jī)主機(jī)，打印機(jī)，質(zhì)譜儀左下角電源開關(guān)，三分鐘后待質(zhì)譜儀發(fā)出嘀”聲，表示質(zhì)譜儀自檢完成。4. 雙擊“ Massly

10、nx V4.0圖標(biāo)進(jìn)入 Masslynx主菜單。5. 點擊“ MS Tune進(jìn)入Quattro Micro儀器調(diào)諧窗口，點擊菜單欄 "Ion Mode,"選擇離子模式，點擊菜單欄"Options,"選“Pump,質(zhì)譜儀進(jìn)入抽真空狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到工作真空（10-4）質(zhì)譜儀面板上的 Vaccum燈由橙變綠色，且離子源開始加熱。待離子源溫度達(dá)到設(shè)定值后，點擊菜單欄中的 API gas圖標(biāo)，打開氮氣閥，點擊Operate圖標(biāo)打開儀器的高壓電源，在內(nèi)置蠕動泵上用注射器官注入調(diào)節(jié)儀器的標(biāo)準(zhǔn)樣品, 點擊 Syinge Pump 開始蠕動泵進(jìn)樣 ,然后進(jìn)行調(diào)節(jié)儀器6. 調(diào)節(jié)

11、靈敏度，可通過調(diào)電離源參數(shù)使儀器靈敏度達(dá)到最佳。在ES /ES Sourse 項下，通過設(shè)定Capillary(kv) ; Cone(V) ; Sourse Temp(C )； Desolvation Temp (C ) ； Gas Flow 等參數(shù)值，并調(diào)整進(jìn)樣探 頭的位置，使儀器達(dá)到最佳靈敏度。一般情況下，Capillary(kv)為2.53.5KV ;Cone(V)為3050V ; SourseTemp( C )為 80120 度；Desolvation Temp ( C )150300 度；Gas Flow 為 450650 升 /小時7. 調(diào)節(jié)分辨率，可通過調(diào)四極桿參數(shù)使儀器的分辨率

12、與待測樣品相適宜。在Analyser 項下，設(shè)定 LMResolution1 ； HM Resolution1 ；Ion Energy ；Entrance；Collision ；Exit 等參數(shù)值。使靈敏度和分辨率 均適宜，且儀器處于最佳工作狀態(tài)。8. 測定樣品。在內(nèi)置蠕動泵上的注射器裝入被測樣品， (樣品配制方法同高效液相色譜法的樣品配制) 點擊 Syinge Pump 蠕動泵開始進(jìn)樣。9. 點擊 Acquire，輸入 Data File Name、Founction、Start Mass、End Mass 等參數(shù)，然后點擊 Start 開始 正式采集質(zhì)譜圖。10. 數(shù)據(jù)采集過程中的譜圖處理

13、：在Masslynx主菜單，點擊 Chromatogram，進(jìn)入 Chromatogram窗口，點擊主菜單欄 “Display，"選Real-Time update ”，出現(xiàn)實時監(jiān)測的總離子色譜圖，右鍵拉 |,將這一 時間的質(zhì)譜圖迭加并顯示在質(zhì)譜圖窗口中.在質(zhì)譜圖窗口中，可以對譜圖進(jìn)行Smooth(平滑)，Subtract (扣底)，Center (棒圖)等處理，點擊主菜單欄“ File選”"Print,即可打印報告。11. 取出注射器，倒出樣品并清洗干凈。12. 儀器關(guān)機(jī)：在 MS Tune 窗口中 ，將 Desoluration Temp(oC) 降至室溫。 點擊 Press for Standby, API gas, 關(guān)閉高壓和氣源。13. 點擊主菜單欄“Optio ns選”“ Ven,使儀器放真空，待放真空后關(guān)質(zhì)譜儀電源，依次關(guān)閉計算機(jī)主機(jī)、 顯示器、打印機(jī)。六、實驗數(shù)據(jù)處理1. 對不同的 Cone 電壓下的譜圖進(jìn)行分析；2. 判別分子離子峰,以確定相對分子質(zhì)量；3. 根據(jù)同位素峰的個數(shù)、質(zhì)荷比和相對強(qiáng)度指出分子及碎片離子中是否含氯或溴等特殊元素,以及含 幾個這樣的原子。七、注意事項1. 所用溶劑均需為色譜純且過濾。2. 機(jī)械泵的油面宜在 2/3 處,泵長期運(yùn)作時每周需擰開灰色振氣旋鈕 (56 圈)進(jìn)行半小時振氣,使油內(nèi) 的雜物排出 ， 然后再擰