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1、 目录高效液相色谱-质谱联用气相色谱-质谱联用串联质谱及其作用高效液相色谱-质谱联用数据及供电系统 进样系统 离子源 质量分析器 检测接收器 真空系统 混合样品注入色谱仪后，经色谱柱得到分离。从色谱仪 流出的被分离组分依次通过接口进入质谱仪。在质谱仪 中首先于离子源处被离子化，然后离子在加速电压作用 下进入质量分析器进行质量分离。分离后的离子按质量 的大小，先后由收集器收集，并记录质谱图。根据质谱 峰的位置和强度可对样品的成分和其结构进行分析。但 是，在液相色谱仪和质谱仪联用时，传统的HPLC系统中 遇到的流量和质谱仪要求的真空之间存在的难以协调性 似乎太大了。再者，HPLC缺乏灵敏性、选择性
2、和通用的 检测器也是HPLC和MS联用的推动力。为了克服这一明 显的不相容问题，需要解决以下困难。 高效液相色谱-质谱联用高效液相色谱-质谱联用色谱仪与质谱仪的压力匹配问题 质谱仪要求在高真空1.33（10-2-10-5）Pa 即10-5- 10-7mmHg情况下工作，而液相色谱仪柱后压力约 为常压（760mmHg，即101325）。色谱流出物直接 引入质谱的离子源时，可能破坏质谱仪的真空度而不 能正常工作。要与一般在常压下工作的液质接口相匹 配并维持足够的真空，其方法只能是增大真空泵的抽 速，维持一个必要的动态高真空。所以现有商品仪器 的LC-MS设计均增加了真空泵的抽速并采用了分段、 多级
3、抽真空的方法，形成真空梯度来满足接口和质谱 正常工作的要求。 高效液相色谱-质谱联用色谱仪与质谱仪的流量匹配问题 汽化问题 一般质谱仪最多只允许1-2ml/min气体进入离子源，而流量为 1ml/min的液体流动相汽化后，气体的流量为150-1200ml/min。 被色谱分离后的样品必须以气态的、未发生裂解和分子重排的 形式进入质谱仪离子源。这就要求色谱流出物在进入质谱仪以前 汽化。HPLC的流出物为液体，必须采用不使组分发生化学变化 的方法使之汽化。为了克服这一限制所采用的方法有： （1）扩大MS真空系统的抽气容量； （2）在引入真空系统之前除去溶剂； （3）牺牲灵敏度，分流流出物； （4）
4、使用可在较低流量下有效工作的微型LC柱。液质联用技术就是将液相色谱和质谱仪通过一 种称为“接口”的装置直接联接起来，将通过液 相色谱仪分离开的各种组分逐一通过接口送入到 质谱仪中进行分析。因此，接口是色谱联用技术 中的关键装置，它要协调前后两种仪器的矛盾， 既要不影响前一级色谱仪器对组分的分离性能， 又要同时满足后一级质谱仪对样品进样的要求和 仪器的工作条件。接口将两种分析仪器的分析方 法结合起来，协同作用，取长补短，获得了两种 仪器单独使用时所不具备的功能。高效液相色谱-质谱联用高效液相色谱-质谱联用接口一、直接液体导入接口 二、传送带式接口 三、热喷雾接口 四、粒子束接口 五、快原子轰击
5、六、基质辅助激光解吸离子化（MALDI ） 七、大气压离子化技术高效液相色谱-质谱联用直接液体导入接口（DLI）是将HPLC的流动相 沿着进样杆流动，然后通过一个直径为3-5m 的针孔，使液体射入质谱计的CI离子源中。仅 仅大约10-50l/min的液流，就如小液滴流一样 可进入离子源，否则质谱计的泵系统将被损伤 。当它通过一个加热的去溶剂区域时，溶剂蒸 发。在完全进入离子源后，这些蒸气由电子轰 击源电离，在所使用的离子源压力下（约1 torr,1torr=133.322Pa），CI等离子体形成。因 为溶剂蒸气大大超过任何样品量，当分析物洗 脱导入离子源后，用CI方式使之电离。 传送带式接口（
6、MB）是将LC柱后流出的洗脱 液，不停地由传送带送入MS离子源。传送带的 调整依据流动相的组成进行。在传送过程中， 样品闪蒸解离进入离子源，进入离子源前，流 动相通过两个不同的泵和真空阀在减压条件下 加热除去，传送带式接口的优点是对样品的收 集率和富集率都高。缺点是移动带的记忆效应 不易削除，高的流动带背景在测定低质量化合 物时极为不利；分析物的范围限制在热稳定的 化合物。热喷雾接口：LC洗脱物通过一根电阻式加热毛细管进 入一个专门设计的加热的离子室。毛细管内径约0.1mm ，比DLI LC-MS的取样孔要大得多。毛细管的温度调节 到溶剂部分蒸发的程度。于是产生蒸气超声喷射，在含 水溶剂（电离
7、的）情况下，喷射中含有夹带着荷电小液 滴的雾状物。统计上，荷电产生并非通过外部电场。 TSP离子室是加热的，并由前级真空泵预抽真空。当液 滴经过离子源时，它们继续蒸发和变小。这样就有效地 增加了荷电液滴的场梯度。最终梯度高达足以使其成为 自由离子而从液滴表面放出。这些离子通过取样锥内的 小孔离开TSP离子源。这些离子可用传统的质谱仪进行 质量分析。 粒子束接口（PB）由雾化器、去溶剂室、分离器 和输送管四部分组成。流动相及被分析物在常压 下借助气动雾化产生气溶胶，在粒子束接口中， 待测分子是通过一个动量分离器与溶剂分离的。 此气溶胶扩展进加热的去溶剂室，在那里含在另 一附加气流中的小粒子将在动
8、量分离器中与大多 数溶剂分子分离。而后经一根加热的转移管进入 质谱。分析物小粒子在离子源与热源室的壁碰撞 而分解。蒸发掉残余的溶剂，释放出的气态待测 分子即可用所选的方法（主要为EI或CI）进行离 子化。基质辅助激光解吸离子化技术是采用短的脉冲 激光（1-10ns）使样品分子离子化后进入质谱 仪分析。MALDI以激光照射靶面的方式提供离 子化能量，样品底物中加入某些小分子有机酸 作为质子供体。一般MALDI的操作是将液体样 品加入进样杆中，经加热、抽气使之形成结晶 。将进样杆推入接口，在激光的照射和数万伏 高电压的作用下，肉桂酸可以将质子传递给样 品分子使之离子化，经高电场的“抽取”相“排斥”
9、 作用直接进入真空。大气压离子化技术（API）是一类软离子 化方式，它的出现，成功地解决了液相 色谱和质谱联用的接口问题，使液相色 谱-质谱联用逐渐发展成为成熟的技术。 API主要包括电喷雾离子化（ESI）、离 子喷雾离子化（ISI）和大气压化学离子 化（APCI）3种模式。它们的共同点是 样品的离子化在处于大气压下的离子化 室完成，离子化效率高，大大增强了分 析的灵敏度和稳定性。高效液相色谱-质谱联用1 电子轰击电离(EI) GC/MS 2 化学电离(CI) GC/MS 3 大气压化学电离(APCI) LC/MS 4 快原子/离子轰击(FAB/SIMS )离子源 5 等离子体解吸(PD) 6
10、 基质辅助激光解吸电离(MALDI) 7 电喷雾电离(ESI) LC/MS 8 场致电离- Field ionization 9 火花放电- Spark source 10 激光电离- Laser ionization (LIMS) 11 共振电离Resonance ionization(RIMS) 12 热电离- Thermal 离子检测器 ionization (TIMS)离子源大气压化学电离（Atmospheric Pressure Chemical Ionisation ）用于HPLC/MS的APCl技术与传统化学电离不同， 它不采用反应气体，而是借助电晕放电启动一系列气 相反应来完成
11、离子化过程。它增加了一根电晕放电针 ，其功能为发射自由电子首先轰击空气中O2、N2、 H2O产生初级离子，再由这些初级离子与溶液中样品 流出毛细管时被氮气流雾化到加热管中被挥发的样品 分子进行质子或电子交换而使其离子化形成M+H+或 M-H- 离子，而后聚焦，进入分析器。 APCl特点是只产生单电荷的准分子离子峰。适用于 分析弱极性的小分子化合物；快速地分析流动相含水 量高或低的样品，适合做梯度洗脱；具有通过调节接 口内锥孔上的电压来控制分子离子在离子源内的断裂 程度，来获得结构信息。 电喷雾(Electrospray Ionisation)其电离过程是“离子雾化”。当样品溶液流出瞬间， 在加
12、热温度、雾化气（N2）和强电场作用下溶剂迅速 雾化并产生高电荷液滴。随着液滴挥发，电场增强， 离子向表面移动并挥发，产生单或多电荷离子。通常 小分子得到M+H+或M-H- 单电荷离子，生物大分子 产生Z1的多电荷离子。由于质谱仪测量的是质量电 荷比，因此质量范围只有几千质量数的质谱仪能够检 测质量数十几万的生物大分子。 ESI 特点是通常只产生高丰度的准分子离子峰。因 此可测定不稳定的极性化合物，并可直接分析混合物 ；多电荷离子的形成可分析大分子量化合物；通过调 节离子源参数可控制离子的断裂，从而给出结构信息 有助于化合物的定性分析。 优点： （1）广适性检测器，MS几乎可以检测所有的化合物，
13、比 较容易地解决了分析热不稳定化合物的难题； （2）分离能力强，即使在色谱上没有完全分离开，但通 过MS的特征离子质量色谱图也能分别画出它们各自的色 谱图来进行定性定量，可以给出每一个组分的丰富的结构 信息和分子量，并且定量结构十分可靠； （3）检测限低，MS具备高灵敏度，它可以在10-12g水 平下检测样品，通过选择离子检测方式，其检测能力还可 以提高一个数量级以上； （4）可以让科学家从分子水平上研究生命科学； （5）质谱引导的自动纯化，以质谱给馏分收集器提供触 发信号，可以大大提高制备系统的性能，克服了传统UV 制备中的很多问题。 高效液相色谱-质谱联用目录高效液相色谱-质谱联用气相色谱
14、-质谱联用串联质谱及其作用气相色谱-质谱联用气相色谱法定性依据是色谱峰的保留时间，定 量依据则是色谱峰高或峰面积。作为定性和定量 方法，气相色谱法最大特点在于高效的分离能力 和高的灵敏度，是分离混合物的有效手段。 质谱法是依据带电粒子在磁场或电场中的运动 规律，按其质荷比（质量和电荷的比）实现分离 分析，测定离子质量及其强度分布。主要特点是 能给出化合物的分子量、元素组成、经验式及分 子结构信息，具有定性专属性强、灵敏度高、检 测快速的优势。气相色谱-质谱联用接口问题： 气相色谱工作在接近大气压的条件下，而质 谱要求高度真空。接口技术中要解决的问题 就是两者工作条件的联接和匹配，要把气相 色谱
15、柱流出物中载气尽可能多地除去，保留 或浓缩待测物，使近似大气压的气体变成适 合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质 谱仪的工作流量。气相色谱-质谱联用 直接导入型接口 开口分流型接口 喷射式分子分离器接口直接导入型： 内径在0.25至0.32mm的毛细管色谱柱的载气 流量在12ml/min。这些柱通过一根金属毛 细管直接引入质谱仪的离子源。这种接口是 迄今为止最常用的一种技术。载气和待测物 一起从气相色谱柱流出立即进入离子源。由 于载气氦气是惰性气体不发生电离，待测物 质却会形成带电粒子。待测物带电粒子在电 场作用下加速向质量分析器运动，而载气由 于不受电场影响被真空泵抽走。气相色谱-质谱联用
16、开口分流型：气相色谱-质谱联用气相色谱柱的一段插入接口，其出口正对着另一毛细 管，该毛细管称为限流毛细管。限流毛细管把色谱柱 洗脱物的一部分定量地引入质谱仪的离子源。内套管 固定插色谱柱的毛细管和限流毛细管，使这两根毛细 管的出口和入口对准。内套管置于一个外套管中，外 套管充满氦气。当色谱柱的流量大于质谱仪的工作流 量时，过多的色谱柱流出物和载气随氦气流出接口； 当色谱柱的流量小于质谱仪的工作流量时，外套管中 的氦气提供补充。喷射式分子分离器接口常用的喷射式分子分离器接口工作原理是根据气体在喷 射过程中不同质量的分子都以超音速的同样速度运动， 不同质量的分子具有不同的动量。动量大的分子，易保 持沿喷射方向运动，而动量小的易于偏离喷射方向，被 真空泵抽走。分子量较小的载气在喷射过程中偏离接受 口，分子量较大的待测物得到浓缩后进入接受口。喷射 式分子分离器具有体积小热解和记忆效应较小，待测物 在分离器中停留时间短等优点。下面是Ry
