- Chứng nhận sản phẩm Châu Âu CE
- Chứng nhận thiết bị y tế Trung
- Chứng nhận thực phẩm&dược phẩm FDA
- Chứng nhận sản phẩm của EU
- Chứng nhận sản phẩm Bắc Mỹ
- Chứng nhận Mỹ
- Chứng nhận UL của Mỹ
- Chứng nhận FCC Mỹ
- Chứng nhận của Bộ Giao thông Vận tải DOT Hoa Kỳ
- Chứng nhận Hiệp hội Dầu khí API Hoa Kỳ
- Chứng nhận Hiệp hội Nội thất Văn phòng BIFMA của Mỹ
- Chứng nhận khẩu trang NELNSON của Mỹ
- Thử nghiệm CPSIA An toàn Sản phẩm Tiêu dùng Hoa Kỳ
- Chứng nhận Hội kỹ sư ô tô Mỹ SAE
- Chứng nhận điện tử ETL Hoa Kỳ
- Chứng nhận Canada
- Chứng nhận Mexico
- Chứng nhận Mỹ
- Chứng nhận sản phẩm Nam Mỹ
- Chứng nhận sản phẩm EAC Liên minh HQ
- Chứng nhận sản phẩm Trung Đông
- Chứng nhận sản phẩm châu Á
- Chứng nhận sản phẩm Đài Loan
- Chứng nhận sản phẩm châu Phi
- Chứng nhận sản phẩm của Úc
- Chứng nhận sản phẩm Halal
- Chứng nhận sản phẩm Do Thái Kosher
- Loại một thiết bị y tế cho hồ
- Chứng nhận sản phẩm Trung Quốc
- Chứng nhận sản phẩm hữu cơ
- Chứng nhận an toàn hóa chất MSDS
- Chứng nhận sản phẩm CB
- Kiểm tra an toàn / kiểm tra sản phẩm
- Kiểm tra sản phẩm / lấy mẫu sản phẩm
- Tiêu chuẩn sản phẩm các quốc gia
- CHỨNG NHẬN HACCP
◆ORIGO chứng nhận quốc tế ◆
◆Sanwei International
Certification Ltd◆
Email.:salestw.origo@gmail.com
Chất lượng dịch vụ : Chuyên nghiệp, công bằng và công chính
Thái độ làm việc.: chính trực, nghiêm ngặt, tận tình
GC-MS đã được hoan nghênh rộng rãi như một phương pháp chuẩn nhãn vàng cho việc nhận dạng vật liệu tư pháp vì nó được sử dụng cho "Kiểm tra tính đặc hiệu". Cái gọi là "Kiểm tra tính đặc hiệu" là một cách rất chắc chắn để xác định sự tồn tại thực sự của một chất trong một mẫu nhất định. Các xét nghiệm không đặc hiệu chỉ có thể chỉ ra loại chất nào có trong mẫu. Mặc dù các xét nghiệm không cụ thể có thể sử dụng các phương pháp thống kê để cho thấy rằng chất này cụ thể là chất nào, nhưng sẽ tồn tại sự chênh lệch trên cách xác định.
Việc sử dụng khối phổ như là một máy dò khí sắc ký lần đầu tiên được phát triển bởi Roland Gohlke và Fred McLafferty trong những năm giữa của năm 50. Khối phổ nhạy cảm được sử dụng vào thời điểm đó cồng kềnh và dễ bị hư hỏng và chỉ có thể được sử dụng như một dụng cụ phòng thí nghiệm tĩnh.
Sự phát triển của các máy tính giá cả phải chăng và nhỏ gọn đã giúp đơn giản hóa việc sử dụng thiết bị này và đã cải thiện rất nhiều thời gian cần thiết để phân tích mẫu. Năm 1964, Công ty liên hiệp điện tử Hoa Kỳ (Electronic Associates, Inc. gọi tắt là EAI) – các nhà cung cấp máy tính hình thức Mỹ tại thời điểm bộ phân tích tứ cực điều khiển mát tính bắt đầu phát triển , dưới sự chỉ dẫn của Robert E. Finnigan [3] đã bắt đầu phát triển máy tính với bộ phân tích tứ cực. Đến năm 1966, bộ phận EAI của Finnigan và Mike Uthe đã bán được hơn 500 máy phân tích dư lượng tứ cực. Năm 1967, Tập đoàn Finnigan Instrument (Finnigan Instrument Corporation, FIC) được thành lập và gửi mẫu nguyên mẫu GC / MS đầu tiên đến Đại học Stanford và Đại học Purdue vào đầu năm 1968. FIC cuối cùng đã được đổi tên thành Công ty Finnigan (Finnigan Corporation) và tiếp tục phát triển và sản xuất hệ thống GC / MS trên thế giới.
Năm 1966, các đơn vị GC-MS (the top-of-the-line high-speed GC-MS units) tốc độ cao hàng đầu tại thời điểm đó đã hoàn thành việc phân tích các đám cháy trong vòng chưa tới 90 giây. Tuy nhiên, nếu Thế hệ đầu tiên của GC-MS mất ít nhất 16 phút. Đến năm 2000, các công cụ GC / MS vi tính được sử dụng công nghệ phân tích tứ cực là những công cụ thiết yếu cho nghiên cứu hóa học và phân tích hữu cơ. Dụng cụ GC / MS ngày nay được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm tra môi trường nước, không khí và đất, chúng cũng được sử dụng trong điều luật nông nghiệp, an toàn thực phẩm, phát hiện và sản xuất dược phẩm.
Phép sắc ký GC / MS bao gồm hai thành phần chính: sắc ký khí và quang phổ khối. sắc ký khí sử dụng một cột mao quản, đó là khía cạnh chính cột tham số (chiều dài, đường kính, độ dày màng) và bản chất của pha tĩnh (ví dụ, 5% alkyl phenyl polyetylen oxit silic). Khi mẫu chảy qua cột, nó được tách ra theo sự khác biệt về tính chất hóa học của các phân tử của mỗi thành phần. Các phân tử được giữ lại bởi cột và sau đó chảy ra khỏi cột ở các thời điểm khác nhau (gọi là thời gian lưu giữ). Các phân tử thoát khỏi cột bị mắc kẹt bởi một phổ kế phổ khối, ion hóa, đẩy nhanh, biasing, và cuối cùng xác định các phân tử ion hóa. Các quang phổ khối được xác định bằng cách phá vỡ mỗi phân tử vào các mảnh ion hóa và đi qua tỷ lệ của họ để tính phí.
Việc sử dụng sắc ký khí ghép khối phổ là chi tiết hơn gấp nhiều lần so với việc sử dụng độc lập từng phần đó. Không thể xác định chính xác một phân tử đặc biệt bằng sắc ký khí hoặc khối phổ. Nói chung, xử lý khối phổ sản phẩm cần phải thuần khiết, mà sử dụng sắc kí khí truyền thống (ví dụ, Máy dò ion hoá ngọn lửa) cùng thời gian có nhiều phân tử đi qua cột, không thể phân biệt, như vậy nó sẽ gây ra hai hoặc nhiều phân tử chảy ra khỏi cột cùng một lúc. Khi một máy dò quang phổ khối lượng được sử dụng một mình, mô hình tương tự của các mảnh vụn ion hóa cũng xuất hiện. Kết hợp hai phương pháp này có thể làm giảm khả năng xảy ra lỗi bởi vì rất hiếm khi cả hai phân tử đều có cùng hành vi sắc ký và hành vi quang phổ khối. Do đó, khi một phổ khối phân tử xuất hiện trong thời gian lưu giữ của một phân tích GC-MS cụ thể, nó sẽ làm tăng sự chắc chắn của chất phân tích quan tâm đối với các mẫu.
GC-MS Purge and capture technique
Khi phân tích các hợp chất dễ bay hơi, có thể dùng Purge and Trap ,P&T hệ thống máy lọc với sản phẩm mẫu. Các chất mục tiêu phân tích được chiết xuất, trộn với nước, và đưa vào trong một buồng kín. Rửa nước bằng khí trơ như nitơ (N2), được gọi là tẩy. Các hợp chất bay hơi di chuyển vào headspace trên mặt nước. Và được điều khiển bởi gradient áp suất (gây ra bởi việc đưa ra khí tẩy) ra khỏi buồng kín. Những hợp chất dễ bay hơi này được vẽ dọc theo đường trên cùng hướng tới "cái giếng". Cái giếng là một cột ở nhiệt độ phòng có chứa vật liệu hấp phụ. Nó sẽ được duy trì bằng cách biến đổi các hợp chất dễ bay hơi này thành chất lỏng. Hợp chất mẫu được đun nóng sau đó được đưa vào cột GC-MS thông qua một giao diện dễ bay hơi, trong đó giếng tương đương với hệ thống bơm tách. P & T GC-MS sử dụng đặc biệt là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic compounds, VOC) và BTEX (là từ viết tắt chữ cái đầu tiên của Benzen, Toluene, ethylbenzene và xylene) hợp chất (hợp chất thơm và dầu mỏ có liên quan)
Các loại máy dò khối phổ
Loại phổ biến nhất của khối phổ và sắc ký khí (GC) được sử dụng kết hợp khối phổ tứ cực, có khi dựa vào HP (là Agilent ngày nay) được gọi là "Máy dò chất lượng chọn lọc" (MSD) . Phổ biến khác là khối phổ bẫy ion. Ngoài ra, máy đo khối phổ từ còn được sử dụng trong GC-MS. Tuy nhiên, các thiết bị đặc biệt này đắt và cồng kềnh và không thích hợp cho các phòng thí nghiệm dịch vụ thông lượng cao. Các máy dò phổ hồng ngoại khác cũng có thể gặp phải trong GC / MS là: máy kiểm tra thời gian bay (time of flight , TOF), các phân khối tứ cực song song (tandem quadrupoles , MS-MS) (nội dung xem bên dưới) hoặc Trong trường hợp bẫy ion MSn trong đó n đề cập đến cấp số khối phổ.
Phân tích
Phát hiện phổ khối lượng điển hình có hai cách: quét toàn bộ và theo dõi ion chọn lọc (SIM). Một GC-MS điển hình có thể thực hiện hai chức năng này một cách riêng biệt hoặc đồng thời tùy thuộc vào cài đặt của thiết bị.
MS quét toàn bộ
Khi dữ liệu được thu thập trong quá trình quét toàn bộ, phạm vi mục tiêu phân đoạn khối lượng được xác định và được nhập vào công cụ. Độ rộng của mảng khối lượng phát hiện điển hình có thể dao động từ tỷ số điện tích trên khối lượng (m / z) 50 đến tỷ số điện tích trên khối lượng ( mass-to-charge) 400. Phạm vi quét được xác định ở mức độ lớn bởi những gì nhà phân tích mong đợi từ mẫu, có tính đến dễ dàng và các thành phần can thiệp có thể khác. MS nên được thiết lập để tìm kiếm mảnh vỡ của khối lượng thấp, nếu không, sẽ kiểm tra đến không khí (như được tìm thấy trong tỷ số điện tích trên khối lượng 28 nitơ), carbon dioxide (m / z = 44), hoặc rối loạn khả năng khác. Ngoài ra, nếu chọn phạm vi quét lớn, thời gian cần thiết để đo phạm vi khối lượng rộng cho mỗi lần quét dài và số lần quét trên giây của cấu trúc bị giảm, do đó làm giảm độ nhạy của thiết bị.
Quá trình quét đầy đủ là hữu ích để xác định các hợp chất chưa biết trong mẫu. Khi cần xác nhận hoặc phân tích hợp chất trong mẫu, nó cung cấp nhiều thông tin hơn SIM. Trong việc phát triển cách tiếp cận công cụ, giải pháp được thử nghiệm thường được phân tích đầu tiên bằng cách sử dụng chế độ quét toàn bộ để xác định thời gian lưu giữ và dấu vân tay của khối lượng các khối, sau đó chuyển sang phương pháp của thiết bị SIM.
Chọn lọc ion
Khi một đoạn ion giám sát ion (Selected ion monitoring , SIM) được lựa chọn đưa vào phương pháp thiết bị, chỉ những khối lượng được theo dõi bởi khối phổ kế khối lượng. Ưu điểm của SIM là do thiết bị chỉ tìm kiếm một số lượng nhỏ các đoạn (ví dụ ba mảnh) ở mỗi lần quét, giới hạn giám sát của nó thấp hơn. Có thể quét nhiều lần trong một giây. Vì chỉ có một vài mẩu quan tâm khối lượng được giám sát, điển hình can thiệp thấp, và để xác nhận thêm khả năng của một kết quả dương tính, điều tương đối quan trọng là so sánh các tỷ lệ ion của các đoạn ion khác nhau với các chuẩn tham chiếu đã biết.
Loại hình ion hóa
Sau khi phân tử đi qua cột, nó chảy qua đường kết nối vào khối phổ kế và sau đó được ion hoá bằng nhiều phương pháp khác nhau, chỉ sử dụng một trong các phương pháp này mỗi lần. Một khi mẫu đã bị phân mảnh, nó sẽ được theo dõi. Sự phát hiện diode đôi electron thường được sử dụng. Diode nhân điện tử chuyển đổi các khối ion hóa thành các tín hiệu điện và đo chúng. Công nghệ ion hóa không dựa vào việc sử dụng quét toàn bộ hoặc SIM.
Ion hóa điện tử
Cho đến nay, quá trình ion hóa phổ biến nhất có thể là quá trình ion hóa tiêu chuẩn (electron ionization, EI, tức là ion hóa electron). Các phân tử đi vào MS (nguồn trong đó là bẫy ion của bẫy tứ cực hay bẫy ion MS), nơi chúng bị bắn phá bởi các electron phát ra bởi dây tóc. Các dây tóc ở đây không phải là rất giống với sợi tóc trong một bóng đèn tiêu chuẩn. Các electron phân mảnh các phân tử theo những cách cụ thể, có khả năng tái tạo. Kỹ thuật " ion hóa cứng" này tạo ra nhiều mảnh m / z, và nếu vẫn còn hiện diện, rất ít loài gần với đơn vị khối lượng phân tử. Những chuyên gia khối phổ nào gọi là “ion hóa cứng” là việc sử dụng bắn phá electron điện tử, và cái gọi là “proton hóa mềm” là sự giới thiệu của các va chạm khí và phân tử để tính các phân tử. Mô hình phân tử phụ thuộc vào năng lượng của các electron được áp dụng cho hệ thống, điển hình là 70 eV (electron volt). Việc sử dụng 70 eV tạo điều kiện thuận lợi cho việc so sánh các khối phổ được tạo ra với khối phổ lượng chuẩn được cung cấp bởi phần mềm thư viện của nhà sản xuất hoặc phần mềm thư viện do Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ cung cấp (the National Institute of Standards NIST-USA). Tìm kiếm của thư viện sử dụng thuật toán phù hợp như kết hợp dựa trên xác suất và chấm điểm dựa trên sản phẩm. Nhiều cơ quan phương pháp tiêu chuẩn và các nhà sản xuất dụng cụ: đã viết các phương pháp kết hợp được sử dụng trong các phương pháp phân tích NIST, Wiley, AAFS, thư viện khối phổ bao gồm phạm vi tìm kiếm hợp chất có thể kiểm tra ở đây Compound Search.
Hóa học ion hóa Bài chi tiết: hóa học ion hoá
Trong khối phổ hóa học, một loại khí, thông thường là mêtan hoặc ammonia, được đưa vào một khối phổ kế. Theo kỹ thuật đã chọn (CI dương (chemical ionization ion hóa hóa học) hoặc CI âm), thuốc thử sẽ tương tác với các electron và chất phân tích gây ra sự ion hóa "mềm" của phân tử quan tâm. Việc ion hóa hóa nhẹ sẽ dẫn đến phân đoạn phân tử thấp hơn so với ion hóa hóa cứng. Một trong những lợi ích chính của việc sử dụng hóa học ion hóa là sản xuất các mảnh khối lượng tương ứng chặt chẽ với trọng lượng phân tử của chất phân tích được quan tâm.
Ion hóa hóa học dương (Positive Chemical Ionization , PCI), khí phản ứng sẽ tương tác với phân tử mục tiêu, thường là khi trao đổi proton. Điều này sẽ tạo ra một lượng tương đối lớn các loại này. Ion hóa hóa học âm bản (Negative Chemical Ionization , NCI), khí gas tinh khiết làm giảm sự va chạm của các electron tự do với các chất phân tích mục tiêu. Năng lượng giảm này thường gây ra những mảnh vỡ lớn không còn bị phá vỡ, duy trì lượng lớn.
Mục đích ban đầu của việc phân tích công cụ là định lượng một chất. Điều này đạt được bằng cách so sánh nồng độ tương đối của các khối nguyên tử trong phổ kết quả. Có thể đạt được phân tích định lượng theo hai phương pháp. So sánh và phân tích ab initio. Chìa khóa để phân tích so sánh là so sánh khối phổ của chất phân tích thu được với khối phổ trong thư viện và liệu có một dải của mẫu có các đặc tính giống như vật liệu trong thư viện hay không. Sự so sánh này được thực hiện tốt nhất bởi một máy tính vì nhiều biến dạng thị giác do thay đổi quy mô. Máy tính cũng có thể tương quan nhiều dữ liệu hơn (ví dụ thời gian lưu giữ được xác định bằng sắc ký khí) để có được kết quả chính xác hơn.
Một phương pháp khác là đo chiều cao đỉnh tương đối của mỗi khối phổ. Trong phương pháp này, đỉnh khối phổ cao nhất được xác định là 100%, và các đỉnh khác được vẽ lên tương ứng với chiều cao của chúng tương đối so với đỉnh cao nhất. Tất cả các đỉnh cao hơn 3% chiều cao tương đối được đánh dấu. Tổng khối lượng của hợp chất chưa biết thường được xác định bởi đỉnh mẹ. Tổng giá trị khối lượng của đỉnh mẹ được điều chỉnh theo công thức hóa học của nguyên tố chứa trong hợp chất. Đối với các nguyên tố có nhiều đồng vị, các mẫu đồng vị trong phổ có thể được sử dụng để xác định các nguyên tố có mặt. Một khi công thức được kết hợp với quang phổ, cấu trúc phân tử và liên kết có thể được xác định, và phải phù hợp với các đặc tính của biểu ghi GC-MS. Thông thường, việc xác định này được thực hiện tự động bởi chương trình được trang bị công cụ cung cấp một danh sách các thành phần có thể có trong mẫu.
Phân tích "đầy đủ" phân tích tất cả các đỉnh trong dải phổ. Ngược lại, giám sát ion chọn lọc (selective ion monitoring , SIM) chỉ theo dõi các đỉnh liên kết với một chất cụ thể. Phương pháp này dựa trên giả định rằng một tập hợp các ion là một đặc tính của một hợp chất đặc biệt tại thời điểm duy trì cụ thể. Đây là phương pháp phân tích nhanh và hiệu quả, đặc biệt nếu nhà phân tích có một số thông tin có thể dự đoán được về mẫu hoặc đơn giản chỉ tìm kiếm một số chất cụ thể. Khi lượng thông tin ion thu được trong một pic sắc ký khí thu được giảm, độ nhạy của phân tích tăng lên. Do đó, phân tích SIM có thể đáp ứng việc phát hiện một lượng nhỏ hơn của hợp chất, nhưng mức độ chắc chắn về kết quả đo của hợp chất sẽ giảm.
GC-tandem MS
Khi một phần phổ khối phổ thứ hai được thêm vào, ví dụ, sử dụng một quadrupole thứ hai trong một công cụ quadrupole, nó được gọi là một loạt MS (MS / MS). MS / MS đôi khi có thể được sử dụng để định lượng một lượng nhỏ một hợp chất mục tiêu trong một nền bối cảnh ma trận mẫu cao.
Tứ cực đầu tiên (Q1) được nối với ô va chạm (q2) và tứ cực khác (Q3). Theo chế độ hoạt động phân tích MS / MS, cả hai tứ cực đều có thể được sử dụng để quét hoặc chế độ tĩnh. Các loại phân tích bao gồm quét ion sản phẩm, quét ion tiền thân. Kiểm soát phản ứng được lựa chọn (Selected Reaction Monitoring , SRM) (đôi khi được gọi là Theo dõi Nhiều phản ứng (Multiple Reaction Monitoring , MRM) và Quét mất trung tính (Neutral Loss Scan). Ví dụ, khi Q1 với cựu chế độ tĩnh (như trong SIM như chỉ đơn thuần là quan sát một chất lượng), trong khi Q3 là một chế độ quét, chúng tôi nhận được quang phổ ion sản phẩm được gọi là quang phổ (hay còn gọi là quang phổ "con"). Từ quang phổ này, chúng ta có thể chọn một ion sản phẩm xuất sắc, có thể là ion sản phẩm của ion tiền thân đã chọn. Phương pháp ghép nối này được gọi là "chuyển tiếp" và nó tạo thành cơ sở của SRM. SRM rất cụ thể và gần như hoàn toàn loại bỏ nền ma trận.
Làm sạch và kiểm tra môi trường
Về mặt môi trường, GC-MS đang trở thành công cụ được lựa chọn để theo dõi tình trạng ô nhiễm hữu cơ liên tục. Chi phí của thiết bị GC-MS đã được giảm đáng kể, và đồng thời độ tin cậy của nó cũng tăng lên. Bằng cách này dụng cụ phù hợp hơn cho nghiên cứu theo dõi môi trường. Đối với một số hợp chất, chẳng hạn như thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ nào đó không đủ nhạy cảm của GC-MS, nhưng để phân tích hữu cơ hầu hết các mẫu môi trường, trong đó có rất nhiều các loại chính của thuốc trừ sâu, nó là rất nhạy cảm và có hiệu quả.
Xác định hình sự
GC-MS phân tích các hạt nhỏ trên cơ thể để kết nối các tội hình với các tội phạm. Các phương pháp phân tích để phân tích dư lượng cháy sử dụng GC-MS đã được thiết lập tốt. Ngay cả Viện Vật liệu Thí nghiệm của Mỹ cũng đã xác định các tiêu chí phân tích về dư lượng lửa. Trong phân tích này, GCMS / MS đặc biệt hữu ích vì các mẫu thường có ma trận rất phức tạp, và các kết quả được sử dụng trong phòng xử án yêu cầu độ chính xác cao.
Ứng dụng thực thi pháp luật
Việc sử dụng GC-MS trong giám sát các loại thuốc ma túy đã tăng dần, và thậm chí sẽ thay thế cho các con chó khứu giác. [1] GC-MS cũng thường được sử dụng trong ngành độc dược để phát hiện thuốc và chất độc trong mẫu vật sinh học của các nghi phạm, nạn nhân, hoặc người quá cố.
Phân tích Thể thao chống doping
GC-MS được sử dụng cho phòng thí nghiệm thể thao chống doping, kiểm tra xem liệu có là công cụ chính để quảng cáo thuốc vật lý người khuyết tật trong các mẫu nước tiểu của các vận động viên, ví dụ, xác định steroid đồng hóa.
An sinh xã hội
Hệ thống giám sát chất nổ phát triển sau ngày 9 tháng 11 đã trở thành một phần của các cơ sở sân bay của Hoa Kỳ. Hoạt động của các hệ thống theo dõi dựa trên một số lượng lớn các công nghệ, nhiều trong số đó dựa trên GC-MS. Cục Hàng không liên bang có thẩm quyền chỉ có ba nhà sản xuất cung cấp các hệ thống này, một trong số đó là Công ty Thermo Detection, trước đây gọi là Thermedics, nó sản xuất Egis nổ máy dò (EGIS là một dòng chất nổ phát hiện GC-MS ). Hai sản xuất khác Kinh doanh là Barringer Technologies, hiện được mua bởi Smith's Detection Systems, và Ion Track Instruments, là một phần của General Electric Infrastructure Security Systems.
Thực phẩm, Đồ uống và Phân tích Nước hoa
Thực phẩm và đồ uống chứa rất nhiều hợp chất thơm. Một số tự nhiên có trong nguyên liệu và một số khác được hình thành trong quá trình chế biến. GC-MS được sử dụng rộng rãi để phân tích các hợp chất này và bao gồm este, axit béo, rượu, aldehyde, oxy, và các chất tương tự. GC-MS cũng được sử dụng để xác định các chất gây ô nhiễm do sự hư hỏng và tạp chất. Chất gây ô nhiễm này có thể gây hại và thường được kiểm soát bởi các cơ quan chính phủ. Ví dụ, thuốc trừ sâu.
Astrochemistry
Một số GC-MS đã rời trái đất. Cả hai đều được mang theo trên sao Hỏa bởi dự án Viking. Các máy dò Venera 11 và 12 và Pioneer Venus đã sử dụng GC-MS để phân tích khí quyển xung quanh sao Kim. Chuyến thăm Huygens của sứ mệnh Cassini-Huygens đã đặt chiếc GC-MS lên mặt trăng Saturn lớn nhất của Titan. Grassi Myanmar Chi nhánh sao chổi (67P / Churyumov-Gerasimenko) - 2014 "Rosetta" chương trình thăm dò (the Rosetta mission) sẽ phân tích gò Karimov trái với một chiral GC-MS.
Y học
Bẩm sinh rối loạn chuyển hóa chục, còn được gọi sai sót bẩm sinh của sự trao đổi chất (en: Inborn error of metabolism, viết tắt "IEM") bây giờ có thể được phát hiện bởi một xét nghiệm sàng lọc để trẻ sơ sinh, đặc biệt là sử dụng một phương pháp sắc ký khí - khối phổ để giám sát . GC-MS có thể đo được các hợp chất trong nước tiểu và thậm chí cả hợp chất này có thể được đo ở nồng độ rất nhỏ. Những hợp chất này không tìm thấy ở người bình thường nhưng xuất hiện ở những người có bệnh chuyển hóa. Do đó, phương pháp này ngày càng trở thành một phương pháp phổ biến để chẩn đoán sớm IEM, do đó việc chỉ định sớm phác đồ điều trị cuối cùng dẫn đến tiên lượng tốt hơn. Hiện tại, có hơn 100 biến đổi di truyền bất thường có thể được phát hiện bằng cách theo dõi nước tiểu bằng GC-MS khi sinh.
Nhãn hiệu GC-MS với chất chuyển hóa được sử dụng để xác định hoạt tính trao đổi chất. Hầu hết các ứng dụng đều dựa trên việc sử dụng 13C như một dấu hiệu, và, sử dụng tỷ lệ đồng vị khối phổ (đồng vị-tỷ lệ khối lượng quang phổ, chữ viết tắt "Irms") đo tỷ lệ 13C-12C; MS với một thiết kế đặc biệt của một máy dò, có thể đo một số ion được chọn được trả về dưới dạng tỷ lệ.
------------------------------------------------------------------------------------------
Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS for short) is a method that combines gas chromatography and mass spectrometry to identify different substances in a sample. The use of GC-MS includes drug testing (mainly used to monitor drug abuse), fire investigations, environmental analysis, explosion investigations, and determination of unknown samples. GC-MS is also used to determine baggage and human body material for the security of the airport. In addition, GC-MS can also be used to identify trace elements that have previously been metamorphosed before they are recognized.
GC-MS has been widely hailed as a gold standard method for judiciary material identification because it is used for "specificity testing." The so-called "specificity test" is a very sure way of identifying the actual existence of a substance in a given sample. Non-specific tests can only indicate what kind of substances are present in the sample. Although non-specific tests can use statistical methods to suggest that the substance is specifically that substance, there is a positive bias in recognition.
The use of a mass spectrometer as a detector for gas chromatography was first developed by Roland Gohlke and Fred McLafferty during the 1950s. The sensitive mass spectrometer used at the time was bulky and easily damaged and could only be used as a stationary laboratory device.
The development of affordable and compact computers has helped simplify the use of this instrument and has greatly improved the time it takes to analyze samples. In 1964, the pioneer of the American analog computer supplier Electronic Associates, Inc. (EAI) began to develop computer-controlled quadrupoles under the guidance of Robert E. Finnigan, who began developing computer-controlled quadrupole mass spectrometers [3]. Rod mass spectrometer. In 1966, Finnigan and Mike Uthe's EAI division sold more than 500 quadrupole residual gas analyzers. In 1967, the Finnigan Instrument Corporation (Finnigan Instrument Corporation, FIC) was established and sent the first prototype of GC/MS to Stanford University and Purdue University in early 1968. FIC was finally renamed Finnigan Corporation and continues to develop and produce the world's GC/MS system.
In 1966, the top-of-the-line high-speed GC-MS units at the time completed the analysis of fire conflagrations in less than 90 seconds. However, if The first generation of GC-MS takes at least 16 minutes. By 2000, computerized GC/MS instruments using quadrupole technology have been essential instruments for chemical research and organic analysis. Today's computerized GC/MS instruments are widely used in environmental testing of water, air, and soil; they are also used in agricultural regulation, food safety, and the discovery and production of pharmaceutical products.
GC/MS chromatography consists of two major components: the gas chromatograph and the mass spectrometer. Gas chromatography uses a capillary column, the key parameters of which are the size of the column (length, diameter, film thickness) and the nature of the stationary phase (for example, 5% phenylpolyoxonane). When the sample flows through the column, it is separated according to the difference in the chemical properties of the molecules of each component. The molecules are retained by the column and then flow out of the column at different times (called retention time). The molecules exiting the column are trapped by a mass spectrometer downstream, ionizing, accelerating, biasing, and ultimately determining the ionized molecules. The mass spectrometer is determined by breaking each molecule into ionized fragments and passing their mass to charge ratio.
The use of the two parts of the gas chromatograph and the mass spectrometer is much more fine-grained than the use of that part alone. It is not possible to accurately identify a particular molecule by gas chromatography or mass spectrometry alone. Typically, the mass spectrometer needs to be very pure, whereas gas chromatographs using traditional detectors (eg, flame ionization detectors) have the same time when multiple molecules pass through the column (ie, have the same retention Time can't be distinguished, it will cause two or more molecules to flow out of the column at the same time. When a mass spectrometer detector is used alone, similar patterns of ionized debris can also occur. Combining these two methods can reduce the possibility of error because it is very rare that both molecules have the same chromatographic behavior and mass spectrometry behavior. Thus, when a molecular recognition mass spectrum appears in the retention time of a particular GC-MS analysis, the certainty of the analyte of interest for the sample species will typically be increased.
GC-MS Purge and Trap
When analyzing volatile compounds, samples can be introduced using the Purge and Trap (P&T) concentrator system. The target analyte is extracted, mixed with water, and introduced into an airtight chamber. Rinse the water with inert gas such as nitrogen (N2); this is called purging. The volatile compounds move into the headspace above the water. And is driven by the pressure gradient (caused by the introduction of purge gas) out of the airtight chamber. These volatile compounds are drawn along the top line toward the "well." The trap is a column at room temperature containing adsorbent material. It will be maintained by converting these volatile compounds into a liquid phase. The heated sample compound is then introduced to the GC-MS column through a volatile interface where the trap is equivalent to a split injection system. P&T GC-MS is especially used for volatile organic compounds (VOCs) and BTEX (English abbreviations for benzene, toluene, ethylbenzene and xylene) compounds (oil-related aromatic compounds)
Types of mass spectrometer detectors
The most common type of mass spectrometer used in conjunction with gas chromatography (GC) is the quadrupole mass spectrometer, sometimes referred to as the "mass selection detector" (MSD) under HP's (now Agilent) trade name. Other relatively common are ion trap mass spectrometers. In addition, the magnetic sector mass spectrometer is also used in GC-MS. However, these special instruments are expensive and bulky and are not suitable for high-throughput service laboratories. Other mass spectrometer detectors that may also be encountered in GC/MS are: time of flight (TOF), tandem quadrupoles (MS-MS) (see below) or In the case of an ion trap MSn where n refers to the mass spectrum.
analysis
Typical mass spectrometry detection has two ways: full scan and selective ion monitoring (SIM). A typical GC-MS can perform these two functions separately or simultaneously depending on the settings of the instrument.
MS full scan
When data is collected in a full scan, a mass segment target range is determined and entered into the instrument. The breadth of a typical detection mass fragment can range from mass-to-charge ratio (m/z) 50 to mass-to-charge ratio 400. The scope of the scan is determined to a large extent by what the analyst expects from the sample, taking into account ease and other possible interference components. The MS should not be set to look for fragments that are too low in quality, otherwise air will be detected (discovered as nitrogen with a mass-to-charge ratio of 28), carbon dioxide (m/z = 44), or other possible interference. In addition, if a large scanning range is selected, the time required for measuring a wide mass range for each scan is long, and the number of scans per second of the structure is reduced, thereby reducing the sensitivity of the instrument.
The full scan is useful for determining unknown compounds in the sample. When it is necessary to confirm or analyze the compound in the sample, it provides more information than SIM. In the development of the instrumental approach, the solution to be tested is usually analyzed first using the full scan mode to determine the retention time and mass fragment fingerprints, and then turned to the SIM instrument method.
Selected ion detection
When a selected ion monitoring (SIM) ion fragment is entered in the instrument method, only those mass fragments are monitored by the mass spectrometer. The advantage of SIM is that the instrument only looks for a small number of fragments (for example, three fragments) at each scan, and its monitoring limit is lower. More scans per second are possible. Since only a few mass fragments of interest are monitored, matrix interference is typically low, and to further confirm the possibility of a potentially positive result, it is relatively important to compare ion ratios of various ion fragments with known reference standards.
Ionization type
After the molecule passes through the column, it flows through the connecting line into the mass spectrometer and is then ionized using various methods, using only one of these methods at a time. Once the sample has been fragmented, it will be monitored. Electron doubled diode detection is usually used. The electron multiplying diodes convert the ionized mass fragments into electrical signals and measure them. Ionization technology does not rely on using full scan or SIM.
Electron ionization
To date, the most commonly used ionization process may be the standard ionization process (electron ionization, EI, ie, electron ionization). The molecules enter MS (the source of which is the ion trap of the quadrupole or ion trap MS), where they are bombarded by the electrons emitted by the filament. The filament here is not very similar to the filament in a standard light bulb. The electrons fragment molecules in specific, reproducible ways. This "hard ionization" technique results in more m/z fragments, and if still present, very few species close to the molecular mass unit. What mass spectrometry experts call "hard ionization" is the use of molecular electron bombardment, and the so-called "soft protonation" is the introduction of gas and molecular collisions that charge molecules. The pattern of molecular fragments depends on the energy of the electrons applied to the system, typically 70 eV (electron volts). The use of 70 eV facilitates the comparison of the generated spectra with the standard mass spectra provided by the manufacturer's library software or library software developed by the National Institute of Standards NIST-USA. The search of the gallery uses matching algorithms such as probability-based matching and dot product-based matching. Many standardization method agencies and instrument manufacturers s: wrote matching methods used in the analysis methods NIST, Wiley, AAFS, spectral library including the range where Compound Search can be retrieved.
Chemical Ionization Main article:chemical ionization
In chemical mass spectrometry, a gas, typically methane or ammonia, is introduced into the mass spectrometer. According to the chosen technique (positive CI (chemical ionization) or negative CI) the reagent gas will interact with the electrons and the analyte to cause "soft" ionization of the molecule of interest. Softer chemical ionization will result in a lower degree of molecular fragmentation than hard chemical ionization. One of the major benefits of using chemical ionization is the production of mass fragments that closely correspond to the molecular weight of the analyte of interest.
Positive Chemical Ionization In positive chemical ionization (PCI), the reagent gas interacts with the target molecule, most often proton exchange. This will produce a relatively large amount of this species. Negative Chemical Ionization In Negative Chemical Ionization (NCI), the reagent gas reduces the collision of free electrons with the target analyte. The reduced energy typically causes large fragments to no longer break, maintaining their large content.
The original purpose of the instrumental analysis was to quantify a substance. This is achieved by comparing the relative concentrations of the atomic masses in the resulting spectrum. It is possible to achieve quantitative analysis by two methods. Comparison and ab initio analysis. The key to comparative analysis is to compare the spectrum of the analyte obtained with the spectrum in the library, and whether there is a spectrum of the sample that has the same characteristics as the material in the library. This comparison is best performed by a computer because of the many visual distortions due to scale changes. The computer can also associate more data (for example, retention time determined by gas chromatography) to obtain more accurate results.
Another method is to measure the relative peak height of each mass spectrum peak. In this method, the highest mass spectral peak is designated as 100%, and the other peaks are plotted relative to their height relative to the highest peak. All peaks above 3% relative height are marked. The total mass of the unknown compound is usually determined by the parent peak. The total mass value of the parent peak is adapted to the chemical formula of the element contained in the compound. For elements with many isotopes, the isotope patterns in the spectra can be used to determine the elements that are present. Once the formula is matched with the spectrum, the molecular structure and bonding can be determined, and it must be consistent with the characteristics of the GC-MS record. Typically, this determination is performed automatically by the instrument-equipped program that gives a list of possible elements in the sample.
The "full spectrum" analysis considers all the peaks in the spectrum. In contrast, selective ion monitoring (SIM) monitors only the peaks associated with a particular substance. This method is based on the assumption that a set of ions is a characteristic of a particular compound at a particular retention time. This is a fast and effective method of analysis, especially if the analyst has some predictable information on the sample or simply looks for several specific substances. When the amount of information collected in an obtained chromatographic peak is reduced, the sensitivity of the analysis increases. Therefore, the SIM analysis can satisfy the detection of a smaller amount of the compound, but the degree of certainty about the measurement result of the compound is reduced.
GC-tandem MS
When a second phase mass spectrum fragment is added, for example, using a second quadrupole in a quadrupole instrument, it is called a series MS (MS/MS). MS/MS can sometimes be used to quantify a small amount of a target compound in a high sample matrix background.
The first quadrupole (Q1) is connected to the collision cell (q2) and the other quadrupole (Q3). Both quadrupoles can be used for scanning or static mode depending on the mode of MS/MS analysis operation. Types of analysis include product ion scans, precursor ion scans. Selected Reaction Monitoring (SRM) (sometimes called Multiple Reaction Monitoring (MRM) and Neutral Loss Scan. For example, when Q1 is in static mode, like As in the example, only one mass is observed, and Q3 is in the scanning mode, and we obtain a spectrum called the product ion spectrum (also called “sub-spectrum”). From this spectrum, we can choose an outstanding product. Ion, which may be the product ion of the selected precursor ion, is called the “transition” and it forms the basis of SRM.SRM is highly specific and almost completely eliminates the matrix background.
Environmental testing and cleaning
In terms of the environment, GC-MS is becoming the tool of choice for tracking organic pollution. The cost of GC-MS equipment has been significantly reduced, and at the same time its reliability has also increased. This way the instrument is more suitable for environmental monitoring research. For some compounds, such as certain insecticides and herbicides, GC-MS is not sensitive enough, but it is very sensitive and effective for organic analysis of most environmental samples, including many major types of insecticides.
Criminal identification
GC-MS analyzes small particles on the body to help connect criminals with crimes. Analytical methods for the analysis of fire residues using GC-MS have been well established. Even the American Society for Testing Materials has determined the analytical criteria for fire residues. In this analysis, GCMS/MS is particularly useful because samples often contain very complex matrices and the results used in the courtroom require high accuracy.
Law enforcement applications
The use of GC-MS in the monitoring of narcotic drugs has gradually increased, and even eventually will replace olfactory dogs. [1] GC-MS is also commonly used in criminal investigation toxicology to discover drugs and poisons in biological specimens of suspects, victims, or deceased.
Sports anti-doping analysis
GC-MS is also used in sports anti-doping laboratories to test the presence of banned physical booster drugs in athletes' urine samples, for example, to determine anabolic steroids.
safe society
The explosives monitoring system developed after 9/11 has become part of the United States airport facilities. The operation of these monitoring systems relies on a large number of technologies, many of which are based on GC-MS. The Federal Aviation Administration of the United States only authorizes three manufacturers to provide these systems, one of which is Thermo Detection, formerly called Thermedics, which produces Egis explosives detectors (EGIS is a GC-MS-based explosives detection line. The other two are manufactured. The business is Barringer Technologies, now purchased by Smith's Detection Systems, and Ion Track Instruments, which is part of General Electric Infrastructure Security Systems.
Food, Beverages and Perfume Analysis
Foods and beverages contain a lot of aromatic compounds. Some are naturally present in raw materials and others are formed during processing. GC-MS is widely used to analyze these compounds and include esters, fatty acids, alcohols, aldehydes, oximes, and the like. GC-MS is also used to determine contaminants due to spoilage and adulteration. These contaminants can be harmful and are often controlled by government agencies. For example, insecticides.
Astrochemistry
Several GC-MS have left the earth. Both were brought on Mars by the Viking project. The Venera probes 11 and 12 and Pioneer Venus used GC-MS to analyze the atmosphere around Venus. The Huygens probe of the Cassini-Huygens mission of the Cassini-Huygens mission placed the GC-MS on Titan's largest moon Saturn. In 2014, the Rosetta mission will use chiral GC-MS to analyze the material in the comet of Juliumov-Grayimenko (67P/Churyumov-Gerasimenko).
medicine
More than a dozen congenital metabolic diseases, also known as Inborn error of metabolism ("IEM"), can now be detected in neonatal screening tests, especially using gas chromatography-mass spectrometry. . GC-MS can measure compounds in the urine, and even this compound can be measured at very small concentrations. These compounds are not found in normal humans but occur in people with metabolic diseases. Thus, this method is increasingly becoming a common method for early diagnosis of IEM, so that early appointment of a treatment regimen ultimately leads to a better prognosis. At present, more than 100 genetic metabolic abnormalities can be detected by urine monitoring using GC-MS at birth.
Isotopically labeled GC-MS with metabolites was used to determine the metabolic activity. Most applications are based on the use of 13C as a label, and the 13C-12C ratio is measured using an isotope-ratio mass spectrometer ("IRMS"); an MS is equipped with a specially designed detector that measures Several selected ions are returned in the form of a ratio.
------------------------------------------------------------------------------------------
氣相色譜法–質譜法聯用(英語:Gas chromatography–mass spectrometry,簡稱氣質聯用,英文縮寫GC-MS)是一種結合氣相色譜和質譜的特性,在試樣中鑒別不同物質的方法。GC-MS的使用包括藥物檢測(主要用於監督藥物的濫用)、火災調查、環境分析、爆炸調查和未知樣品的測定。GC-MS 也用於為保障機場安全測定行李和人體中的物質。另外,GC-MS還可以用於識別物質中以前認為在未被識別前就已經蛻變了的痕量元素。
GC-MS已經被廣泛地譽為司法學物質鑒定的金標方法,因為它被用於進行「專一性測試」。所謂「專一性測試」就是能十分肯定地在一個給定的試樣中識別出某個物質的實際存在。而非專一性測試則只能指出試樣中有哪類物質存在。儘管非專一性測試能夠用統計的方法提示該物質具體是那種物質,但存在識別上的正偏差。
用質譜儀作為氣相色譜的檢測器是上個世紀50年代期間由Roland Gohlke和Fred McLafferty首先開發的。當時所使用的敏感的質譜儀體積龐大、容易損壞只能作為固定的實驗室裝置使用。
價格適中且小型化的電腦的開發為這一儀器使用的簡單化提供了幫助,並且,大大地改善了分析樣品所花的時間。1964年,美國電子聯合公司(Electronic Associates, Inc. 簡稱EAI)-美國模擬計算機供應商的先驅在開始開發電腦控制的四極桿質譜儀Robert E. Finnigan的指導下[3]開始開發電腦控制的四極桿質譜儀。到了1966年,Finnigan和Mike Uthe的EAI分部合作售出500多臺四極桿殘留氣體分析儀。1967年,Finnigan儀器公司the (Finnigan Instrument Corporation,簡稱FIC)組建就緒,1968年初就給斯坦福大學和普渡大學發送了第一臺GC/MS的最早雛型。FIC最後重新命名為菲尼根公司(Finnigan Corporation)並且繼續持世界GC/MS系統研發、生產之牛耳。
1966年,當時最尖端的高速GC-MS (the top-of-the-line high-speed GC-MS units)單元在不到90秒的時間里,完成了火災助燃物的分析,然而,如果使用第一代GC-MS至少需要16分鐘。到2000年使用四極桿技術的電腦化的GC/MS儀器已經化學研究和有機物分析的必不可少的儀器。今天電腦化的GC/MS儀器被廣泛地用在水、空氣、土壤等的環境檢測中;同時也用於農業調控、食品安全、以及醫藥產品的發現和生產中。
氣質聯用色譜是由兩個主要部分組成:即氣相色譜部分和質譜部分。氣相色譜使用毛細管柱,其關鍵參數是柱的尺寸(長度、直徑、液膜厚度)以及固定相性質(例如,5%苯基聚矽氧烷)。當試樣流經柱子時,根據各組分分子的化學性質的差異而得到分離。分子被柱子所保留,然後,在不同時間(叫做保留時間)流出柱子。流出柱子的分子被下游的質譜分析器做俘獲,離子化、加速、偏向、最終分別測定離子化的分子。質譜儀是通過把每個分子斷裂成離子化碎片並通過其質荷比來進行測定的。
把氣相色譜和質譜這兩部分放在一起使用要比單獨使用那一部分對物質的識別都會精細很多很多倍。單用氣相色譜或質譜是不可能精確地識別一種特定的分子的。通常,經質譜儀處理的需要是非常純的樣品,而使用傳統的檢測器的氣相色譜(如,火焰離子化檢測器)當有多種分子通過色譜柱的時間一樣時(即具有相同的保留時間)不能予以區分,這樣會導致兩種或多種分子在同一時間流出柱子。在單獨使用質譜檢測器時,也會出現樣式相似的離子化碎片。將這兩種方法結合起來則能減少誤差的可能性,因為兩種分子同時具有相同的色譜行為和質譜行為實屬非常罕見。因而,當一張分子識別質譜圖出現在某一特定的GC-MS分析的保留時間時,將典型地增高了對樣品種感興趣的被分析物的確定性。
GC-MS吹掃和捕集
在分析揮發性化合物時,可以用吹掃和俘獲(Purge and Trap ,P&T)濃縮器系統導入樣品。 提取目標被分析物,並與水混合,然後導入氣密性室。用惰性氣體,比如氮氣(N2)往水中鼓泡;這就叫做吹掃。揮發性化合物運動到水上方的頂空(headspace)。並被壓力梯度驅使(由引入吹掃氣體所引起)流出氣密室。這些揮發性化合物被沿著頂線抽往「阱」。阱是一個裝有吸附材料的、處於室溫下的柱子。它將通過把這些揮發性化合物轉化成液相而保持住。然後,加熱給阱樣品化合物經過一個揮發性界面被引入GC-MS柱,阱在這里相當一個分流進樣系統。P&T GC-MS特別使用於揮發性有機化合物(volatile organic compounds ,VOCs)和BTEX(英文苯、甲苯、乙苯和二甲苯的字頭縮寫) 化合物(與石油有關的芳香化合物)
質譜檢測器的類型
和氣相色譜(GC)聯合使用的的質譜的最常見類型是四極桿質譜儀,有時根據惠普(現在的安捷倫)的商品名叫做「質量選擇檢測器」(MSD)。其他相對普遍的是離子阱質譜儀。另外,扇形磁場質譜儀氣質聯用中也有使用,然而,這些特別的儀器價格昂貴,體積龐大不適用於高通量服務的實驗室。氣質聯用中還可能遇到的其他的質譜檢測器有:飛行時間檢測器(time of flight ,TOF)、串聯四極桿檢測器(tandem quadrupoles ,MS-MS)(請見下面內容。)或在離子阱的情況下MSn這里n指的是質譜級數。
分析
典型的質譜檢測有兩種途徑:全程掃描和選擇性離子檢測(Selective Ion Monitoring ,SIM)。典型的GC-MS能夠根據對儀器的設定,分別地或同時地執行這兩種功能。
MS全程掃描
當以全程掃描方式收集數據時,確定一個質量片段目標范圍並輸入儀器。一個典型的檢測質量片段的廣度范圍可以是質荷比(m/z)50到質荷比400。掃描范圍的確定很大程度上決定於分析者預期試樣中所含的物質,同時要考慮容易和其他可能的干擾成分。MS不應設定成尋找太低質量的片段,否則,會測到空氣(發現如質荷比為28的氮氣),二氧化碳(m/z=44)或其他可能的干擾。另外,如果選擇一個很大的掃描范圍,由於每次掃描必需測定很寬的質量范圍,所耗費的時間長,結構每秒鐘掃描的次數減少,從而降低儀器的靈敏度。
全程掃描對於測定試樣中的未知化合物有用。當需要證實或解析試樣中的化合物時,它比SIM能提供更多的信息。在開發儀器方法的時候,通常首先用全程掃描模式分析被測試的溶液確定保留時間和質量碎片指紋圖,然後,轉向SIM儀器方法。
選擇的離子檢測
當在儀器方法中輸入選擇監測(selected ion monitoring ,SIM)某種離子片段時,僅有那些質量的片段被質譜儀監測。SIM的優點是由於每次掃描時,儀器僅尋找少量片段(比如,三個片段)其監測限較低。每秒鐘能進行更多次的掃描。由於僅僅監測所感興趣的幾個質量片段,基質干擾典型的低,為進一步確證潛在的陽性結果的可能性,相對重要的是與已知參比標準進行比較確定各種離子片段的離子比。
離子化類型
在分子通過柱子後,流經連接管線進入質譜儀,然後,被用各種方法離子化,每一次僅用其中的一種方法。一旦樣品被達成碎片後,將被監測。通常用電子倍增二極體檢測。電子倍增二極體將離子化的質量片段轉化成電信號後進行測定。 離子化技術是不依賴於使用全程掃描還是SIM的。
電子離子化
到目前為止,最常用的也許是標準形式的離子化過程是電子離子化(electron ionization,EI,也即電子電離)。分子進入MS(其源為四極桿或離子阱MS的離子阱本身),在那裡他們被由燈絲射出的電子所轟擊。這里的燈絲不很像標準電燈泡里的燈絲。電子以特定的、可以重復的方式將分子擊成片段。這一「硬離子化」技術導致產生更多低質荷比(m/z)的碎片,如果,仍存在的話,也非常少接近分子質量單位的物種。質譜專家所說的「硬離子化」是使用分子電子轟擊,而所謂「軟質子化」是由導入的氣體和分子碰撞使分子帶電荷。分子片段的模式依賴於應用於系統的電子的能量,典型的是70 eV(電子伏特)。使用70 eV能方便所產生的譜圖和製造商提供的圖庫軟體或美國國家標準研究所(the National Institute of Standards NIST-USA)開發的圖庫軟體里的標準質譜進行比較。圖庫的搜索使用匹配算法,比如基於幾率的匹配和基於點積的匹配。 許多標準化方法機構和儀器製造商s:寫過用於分析方法中使用的匹配方法NIST, Wiley、AAFS, 譜庫包括的范圍可以在這里檢索 Compound Search。
化學離子化 主條目:chemical ionization
在化學質譜法中,是將一種氣體,典型地是甲烷或氨氣引入質譜儀中。根據所選擇的技術(正CI(chemical ionization化學離子化)或負CI)該試劑氣體將與電子和被分析物發生作用引起感興趣的分子的『軟』離子化。較軟的化學離子化與硬的化學離子化相比將較低程度的造成分子碎片化。使用化學離子化的主要益處之一是產生緊密對應於感興趣的被分析物的分子量的質量碎片。
正的化學離子化在正的化學離子化(Positive Chemical Ionization ,PCI)中試劑氣體與目標分子相互作用,最經常是進行質子交換。這將產生相對大量的該物種。負的化學離子化在負化學離子化中(Negative Chemical Ionization ,NCI)試劑氣體降低自由電子對目標被分析物的碰撞。該降低了的能量典型地使大的碎片不再繼續斷裂,保持其大的含量。
儀器分析的最初目的是為一種物質定量。這要通過在產生的譜圖中比較各原子質量間的相對濃度來實現。有可能通過兩種方法實現定量分析。比較法和從頭分析法。比較分析的關鍵是將所獲得的被分析物的譜圖與譜庫里的譜圖進行比較,在譜庫中是否存在具有和該物質特徵一致的樣品的譜圖。這種比較最好靠電腦來執行,因為由於標度的變化,會產生很多視覺上的扭曲。電腦同時還能關聯更多的數據,(比如,由氣相色譜測定的保留時間),以至獲得更精確的結果。
另一種方法是測量各質譜峰的相對峰高。在該方法中,將最高的質譜峰指定為100%,其他的峰根據對最高峰的相對比例標出其百分相對高度。將所有的大於3%相對高度的峰都進行標注。通常通過母體峰來確定未知化合物的總質量。用母體峰的總質量值與所推測的該化合物中所含元素的化學式相適配。對於具有許多同位素的元素,可以用譜圖中的同位素模式確定存在的元素。一旦化學式與譜圖相匹配,就能確定分子結構和成鍵方式,而且,必需和GC-MS記錄的特點相一致。典型地,這種測定是通過和儀器配備的程序自動進行的,儀器給出樣品中可能存在的元素的列表。
「全譜」分析考慮譜圖中所有的峰。與之相反,選擇性離子檢測(selective ion monitoring ,SIM)僅僅監測於特定物質相關的峰。這種方法是根據在特定的保留時間,一組離子是一個特定的化合物的特徵的假設。這是一種快速、有效的分析方法,特別是分析者對樣品有些預知的信息或僅僅是尋找幾種特定的物質這種優點就更為突出。當在一個獲得的色譜峰中所搜集到的離子的信息量降低時,該分析的敏感度升高。所以,SIM分析能滿足檢測較小量的化合物,但是關於該化合物測定結果的確定性程度下降。
GC-串聯MS
當第二相質譜片段加入時,例如,在四極桿儀器中使用第二個四極桿,就叫做串聯的MS (MS/MS)。MS/MS有時可用於在高的試樣基質背景下為小量的目標化合物定量。
第一個四極桿(Q1)與碰撞室(q2)以及另一個四極桿(Q3)相連。根據MS/MS分析操作的模式,兩個四極桿都可被用於掃描或靜態模式。分析的類型包括產物離子掃描、前體離子掃描。選擇的反應監視(Selected Reaction Monitoring ,SRM)(有時也叫多反應監視(Multiple Reaction Monitoring ,MRM)和中性丟失掃描(Neutral Loss Scan)。例如,當Q1以靜態模式前,(像在SIM中那樣,僅僅觀察一個質量),而Q3是以掃描模式,我們取得一幅叫做產物離子譜的譜圖(也叫「子」譜)。從這張譜圖上,我們可以選擇一個突出的產物離子,它可能是選定的前體離子的產物離子。這種配對的方法叫「躍遷(transition)」它構成了SRM的基礎。SRM是高度特異性的並且幾乎完全消除了基質背景。
環境檢測和清潔
在環境方面,GC-MS正在成為跟蹤持續有機物污染所選定的工具。GC-MS設備的費用已經顯著地降低,並且,同時其可靠性也已經提高。這樣就是該儀器更適合用於環境監測研究。對於一些化合物,如某些殺蟲劑和除草劑GC-MS的敏感度不夠,但對大多數環境樣品的有機物分析,其中包括許多主要類型的殺蟲劑,它是非常敏感和有效的。
刑事鑒識
GC-MS分析人身體上的小顆粒幫助將罪犯與罪行建立聯系。用GC-MS進行火災殘留物的分析的分析方法已經很好的確立了起來。甚至,美國試驗材料學會確定了火災殘留物的分析標準。在這種分析中,GCMS/MS特別有用,因為試樣中常常含有非常復雜的基質,並且,法庭上使用的結果要求要有高的精確度。
執法方面的應用
GC-MS在麻醉毒品的監測方面的應用逐漸增多,甚至,最終會取代嗅藥犬。[1]GC-MS 也普遍地用於刑偵毒理學在嫌疑人、受害者或死者的生物標本中發現藥物和毒物。
運動反興奮劑分析
GC-MS也是用於運動反興奮劑實驗室,在運動員的尿樣中測試是否存在被禁用的體能促進類藥物的主要工具,例如,測定合成代謝類固醇類藥物。
社會安全
9•11後開發的爆炸物監測系統已經成為全美國飛機場設施的一部分。這些監測系統的操作依賴大量的技術,其中,許多是基於GC-MS的。美國聯邦航空管理局僅授權三家製造商提供這些系統,其中之一是Thermo Detection公司,以前叫Thermedics,它生產Egis爆炸物檢測器(EGIS是一個基於GC-MS爆炸物檢測線。另外兩家製造商是Barringer Technologies,現在被Smith's Detection Systems收買,和Ion Track Instruments,它是General Electric Infrastructure Security Systems的一部分。
食品、飲料和香水分析
食品和飲料中包含大量芳香化合物。一些是天然就存在於原材料中另外一些是在加工時形成的。GC-MS廣泛地用於分析這些化合物,它們包括:酯、脂肪酸、醇、醛、萜類等。GC-MS也用於測定由於腐壞和摻假所造成的污染物,這些污染物可能是有害的,而且,常常由政府有關部門對其實行控制。例如,殺蟲劑。
天體化學
幾臺GC-MS已經離開了地球。兩臺由維京(Viking )項目帶上了火星。 金星探測器(Venera) 11號和12號和先驅者金星探測器(Pioneer Venus)用GC-MS分析金星周圍的大氣。卡西尼—惠更斯號探測任務Cassini-Huygens mission的惠更斯探測器(Huygens probe)將GC-MS置放到土衛六(Titan)土星最大的衛星上。 2014年「羅塞塔」探測器計劃(the Rosetta mission)將使用手性GC-MS分析丘留莫夫-格拉西緬科彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)中的物質。
醫藥
十幾種先天性代謝疾病,也叫遺傳性代謝缺陷(en:Inborn error of metabolism ,縮寫"IEM")現在都可以通過新生兒篩檢試驗測到,特別是使用氣相色譜-質譜法進行監測。GC-MS可以測定尿中的化合物,甚至該化合物在非常小的濃度下都可被測出。這些化合物在正常人體內不存在,但出現在患代謝疾病的人群中。因而,該方法日益成為早期診斷IEM的常用方法,這樣及早指定治療方案最終導致更好的預後。目前能用GC-MS在出生時,通過尿液監測測出100種以上遺傳性代謝異常。
結合代謝物的同位素標記GC-MS用於測定代謝活性(metabolic activity)。大多數應用是基於使用13C作為標記,並且,用同位素比率質譜法(isotope-ratio mass spectrometer ,縮寫"IRMS")測定13C-12C的比例;一臺MS裝有一個特別設計的檢測器,它測定幾種選擇的離子,並以比例的形式返回檢測值。