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年來,隨著食品中農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)的 發(fā)展,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀被廣泛使用,大多數(shù)使用者都能夠熟練操作儀器,但對于使用中應(yīng)特別注意的一些問題、儀器的日常維護(hù)及如何進(jìn)行期間核查,國內(nèi)外尚缺乏文章進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)的介紹。而分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠,儀器狀態(tài)是一個非常重要的影響因素,正確的使用及維護(hù)保養(yǎng)不僅可以確保儀器的良好狀態(tài),還可以延長儀器和易耗件的使用壽命。本文作者根據(jù)多年儀器操作經(jīng)驗,以Finnigan trace GC Ultra、trace DSQ四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀為例,從載氣系統(tǒng)、質(zhì)譜真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱使用、質(zhì)譜系統(tǒng)的維護(hù)、儀器的期間核查等方面進(jìn)行了較為詳盡的闡述。其它型號的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀亦可作為 參考。
1 載氣系統(tǒng)
1?1 載氣體的使用
氣體純度必須達(dá)到99?999%,并使用鋼瓶灌裝,載氣純度不夠,或剩余的載氣量不夠時,會造成m /z28譜線豐度過大,根據(jù)所用載氣質(zhì)量,當(dāng)氣瓶的壓力降低到幾個MPa時,應(yīng)更換載氣,以防止瓶底殘余物對氣路的污染。
1?2 載氣凈化
一般載氣進(jìn)入色譜前都需經(jīng)過凈化,除去載氣中的殘留烴類化合物、氧、水等雜質(zhì),以提高載氣的純度,延長色譜柱使用壽命,減少色譜柱固定相流失,而且很大程度地降低背景噪音,使基線更加穩(wěn)定。建議安裝一個高容量脫氧管和載氣凈化器或使用復(fù)合型載氣凈化管。凈化裝置應(yīng)及時更換,脫氧管使用時間過長,吸附的氧氣會隨著載氣進(jìn)人儀器,導(dǎo)致m /z32的譜線豐度過大。市售的脫氧管通常會用氮氣進(jìn)行飽和,安裝時,必須用氦氣將脫氧管內(nèi)和管線里的氮氣吹掃干凈,再接至儀器上。
2 質(zhì)譜真空泄漏的確認(rèn)及檢漏
2?1 確認(rèn)泄漏
質(zhì)譜真空是否出現(xiàn)空氣泄漏,可從壓力和空氣/水的背景圖譜進(jìn)行判斷。如果儀器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),一般情況下當(dāng)柱流速為1 ml/min時,前極壓力( fore pressure)應(yīng)小于50mTorr,離子規(guī)壓力( ion gauge pressure)小于7e-5Torr,如果壓力過大,則可能有泄漏;m /z18, 28, 32和44是空氣/水的特征峰,空氣/水的背景圖譜正常情況下如圖1;如果如圖2,m /z28的峰遠(yuǎn)高于m /z18峰,且與m /z32峰的比例符合空氣中氮氣和氧氣的比例,則可以判斷有小漏;如果如圖3,m /z28, 32兩峰異常高,總離子流強(qiáng)度超過10的8次方,則漏氣嚴(yán)重,此時要立即關(guān)掉燈絲,否則會造成燈絲斷掉。
2?2 檢漏
2?2?1 鋼瓶及氣體管線的檢漏 以Snoop測漏液檢查每個管線接點,特別注意鋼瓶頭部份。每換一次氣體鋼瓶,必須以Snoop測漏液全面檢查鋼瓶及進(jìn)氣口接點,確保鋼瓶與進(jìn)氣管線沒有漏氣。將鋼瓶打開,調(diào)整至一定壓力,關(guān)閉氣相色譜儀進(jìn)樣口的壓力,關(guān)閉氣瓶的總閥,開啟分壓閥,若有漏氣,一段時間后分壓表的壓力會有明顯的下降。定時察看壓力表(每小時)和壓力降低情況,可由此查知氣體主管線是否漏氣。
2?2?2 GC部分的檢查 GC部分的空氣泄漏通常會發(fā)生在內(nèi)部的載氣管接頭、隔墊定位螺母、柱螺母等位置。可用適量的丙酮涂抹上述位置,每次一個位置,先后順序依照離MS部分由近及遠(yuǎn)的原則。在適當(dāng)?shù)臅r間后,觀察背景圖譜中的峰圖,若m /z58和m /z43處出現(xiàn)一個陡峭的、顯著的攀升,說明在剛剛涂抹丙酮的位置存在空氣泄漏。
2?2?3 MS部分的檢查 可以使用下述方法確定泄漏是在GC中還是MSD中:先觀察空氣/水的背景圖譜,然后將氣質(zhì)聯(lián)用儀所有加熱區(qū)冷卻后,取下色譜柱與GC進(jìn)樣口連接的一端,用一個廢隔墊堵住色譜柱端口,等待15~20 min,再一次觀察空氣/水的背景圖譜,如果二者基本相同,則泄漏存在于MSD中或GC/MSD傳輸線末端的色譜柱螺帽處;如果結(jié)果顯著不同,泄漏存在于GC部分。在MSD中查找空氣泄漏的方法與GC部分類似,在可能發(fā)生泄漏的位置涂抹丙酮,每次一個位置,總是從近被打開過的密封裝置開始,這是有可能發(fā)生空氣泄漏的地方。在涂抹完一個位置后,觀察背景圖譜中的峰圖變化加以判斷。MSD部分空氣泄漏比較容易出現(xiàn)在傳輸線末端的色譜柱螺帽處,此處由于柱箱溫度反復(fù)變化,有可能會造成松動;另一方面,在裝毛細(xì)管柱時,螺帽不可以擰得太緊,否則容易把石墨圈壓碎,造成漏氣,一般情況下用手?jǐn)Q緊,再用扳手?jǐn)Q四分之一圈即可。
3 進(jìn)樣系統(tǒng)
3?1 進(jìn)樣隔墊
3?1?1 應(yīng)使用高品質(zhì)低流失及耐高溫的進(jìn)樣隔墊 更換進(jìn)樣隔墊時先將柱溫降至50℃以下,關(guān)掉進(jìn)樣口溫度和流量(Finnigan trace GC Ultra氣相色譜儀具備漏氣保護(hù)功能,如果流量不關(guān)閉,當(dāng)旋開進(jìn)樣口螺帽時,大量載氣漏失,氣相色譜的所有加溫部分會自動關(guān)閉,需重新開機(jī)才能開啟)。隔墊更換時,注意進(jìn)樣口螺帽不要擰得太緊,否則隔墊被壓緊,橡膠失去彈性,針扎下去會造成打孔效應(yīng),縮短進(jìn)樣墊使用壽命。后做漏氣檢測“leak check”,如果螺帽旋至合適,儀器會顯示:“leak check passed”。
3?1?2 進(jìn)樣隔墊應(yīng)視情況及時更換 微量漏氣不易查覺,一般來說微漏可造成目標(biāo)分析物出峰提前,因為爐溫較高時空氣中的氧氣會氧化色譜柱固定液,使固定液流失加大,降低柱效,但要通過長時間比較才能發(fā)現(xiàn);相對的大量漏氣則會造成保留時間的延長。一般自動進(jìn)樣約100針后即應(yīng)更換進(jìn)樣墊,手動進(jìn)樣還要少一些,視進(jìn)樣技術(shù)而定。
3?2 襯管及石英棉
3?2?1 襯管應(yīng)視進(jìn)樣口類型、樣品的進(jìn)樣量、進(jìn)樣模式(splitor splitless)、溶劑種類等因素來選用。尤其是分流不分流襯管,注意不要混用,安裝時上下不要裝反。
3?2?2 襯管的潔凈度直接影響到儀器的檢測限,應(yīng)注意對襯管進(jìn)行檢查,更換下來的襯管如果不太臟可以用無水甲醇或丙酮超聲清洗,取出烘干后繼續(xù)使用;太臟則需先用清潔劑再用溶劑清洗,然后對襯管進(jìn)行硅烷化處理后再度使用。
3?2?3 應(yīng)使用硅烷化處理過的石英棉,這種石英棉一般較未處理過的細(xì)而脆,未處理過的石英棉對分析物特別是極性化合物吸附嚴(yán)重,需進(jìn)高濃度的目標(biāo)物達(dá)吸附飽和后才可分析樣品。使用過的石英棉應(yīng)丟棄,不能重復(fù)使用。
4 色譜柱
4?1 色譜柱的選擇與老化
4?1?1 色譜柱的選擇一般從固定液的類型、長度、口徑和膜厚4個方面考慮,毛細(xì)管色譜柱的固定液分非極性、弱極性、中等極性和強(qiáng)極性,色譜柱固定液的極性越高,其溫度使用上限越低,隨柱溫的升高固定液流失程度也越大,選擇固定液的原則一般是能用極性低的則盡量不選用極性高的;柱長則能用短柱解決的就不用長柱;小口徑色譜柱較大口徑有較好的分離度,峰形與靈敏度也都好,但口徑小了柱容量也小,應(yīng)視分析要求而定;固定液膜較厚的可以承受較大的進(jìn)樣量,分離同分異構(gòu)體,比薄膜者有較好的分離度,但柱流失也較嚴(yán)重,其實際操作的zui高溫度也較薄膜者低。
4?1?2 新購毛細(xì)管商品柱(如DB系列的毛細(xì)管柱)一般出廠前已老化好,所以使用前一般不需要長時間老化,新柱老化一般不接質(zhì)譜或其它檢測器,設(shè)定一個程序升溫程序走二至三次就能滿足分析需要,其中程序升溫程序的起始溫度要低,一般設(shè)為50℃,zui高溫度可選擇低于柱使用溫度上限30℃或在平時使用的zui高溫度,升溫速率要慢,一般設(shè)為5℃/min。舊柱老化時可接質(zhì)譜或其它檢測器,程序升溫的zui高溫度可比平時使用的zui高溫度高一些,但不能超過柱允許使用的溫度上限。
4?2 色譜柱的使用與保存
4?2?1 色譜柱使用時應(yīng)注意說明書中標(biāo)明的低和zui高溫度,不能超過色譜柱的溫度上限使用,否則會造成固定液流失,還可造成對檢測器的污染。要設(shè)定zui高允許使用溫度,如遇人為或不明原因的突然升溫,GC會自動停止升溫以保護(hù)色譜柱。氧氣、無機(jī)酸堿和礦物酸都會對色譜柱固定液造成損傷,應(yīng)杜絕這幾類物質(zhì)進(jìn)入色譜柱。
4?2?2 色譜柱拆下后通常將色譜柱的兩端插在不用的進(jìn)樣墊上,如果只是暫時拆下數(shù)日則可放于干燥器中。
4?3 色譜柱的安裝
色譜柱的安裝應(yīng)按照說明書操作,切割時應(yīng)用的陶瓷切片,切割面要平整。不同規(guī)格的毛細(xì)管柱選用不同大小的石墨墊圈,注意接進(jìn)樣口一端和接質(zhì)譜一端所用的石墨墊圈是不同的,不要混用。進(jìn)入進(jìn)樣口一端的毛細(xì)管長度要根據(jù)所使用的襯管而定,儀器公司提供了專門的比對工具,同樣,進(jìn)入質(zhì)譜一端的毛細(xì)管長度也需要用儀器公司提供的專門工具比對。柱接頭螺帽不要上得太緊,太緊了壓碎石墨圈反而容易造成漏氣,一般用手?jǐn)Q緊后再用扳手緊四分之一圈即可。接質(zhì)譜前先開機(jī)讓柱末端插入盛有有機(jī)溶劑的小燒杯,看是否有氣泡溢出且流速與設(shè)定值相當(dāng)。嚴(yán)禁無載氣通過時高溫烘烤色譜柱,以免造成固定液被氧化流失而損壞色譜柱。
5 質(zhì)譜的維護(hù)
5?1 開機(jī)和關(guān)機(jī)
開機(jī)時先開GC,后開質(zhì)譜,設(shè)定合適的離子源溫度和傳輸線溫度,不要忘記打開真空補(bǔ)償,否則真空難以達(dá)到50mTorr以下。關(guān)機(jī)前關(guān)閉傳輸線溫度,離子源溫度需降至175℃以下,等待分子渦輪泵轉(zhuǎn)速降下來后,儀器會提示“OKto turn off power”,此時方可關(guān)閉電源。
5?2 實驗前需先確定
(1)離子源是否到達(dá)溫度,一般推薦使用250℃; (2)當(dāng)柱流速為1 ml/min時,前極壓力正常在30到50mTorr之間; (3)打開燈絲看空氣/水的背景,確認(rèn)真空沒有泄漏。
5?3 質(zhì)譜有關(guān)參數(shù)的設(shè)置
在靈敏度能夠滿足要求的前提下,發(fā)射電流一般為100 uA,檢測器增益為1,如果是痕量分析,需要提高靈敏度,可將發(fā)射電流設(shè)為200到300 uA,增益設(shè)為2或3,數(shù)值越高,靈敏度越高,但相關(guān)部件的使用壽命將降低。掃描范圍根據(jù)目標(biāo)化合物性質(zhì)而定,能覆蓋碎片范圍即可,沒必要設(shè)得太寬,否則也會犧牲靈敏度,采樣速率一般設(shè)每秒3到5張譜圖。起始時間的設(shè)置考慮個目標(biāo)峰的保留時間和溶劑延遲,既不要丟失化合物,又要躲過溶劑。
5?4 診斷與調(diào)諧
質(zhì)譜一般都有診斷功能,如果儀器靈敏度急劇下降或譜圖出現(xiàn)明顯異常,則應(yīng)該進(jìn)行診斷,幫助查找原因,注意做全診斷時必須保證前極壓力在50mTorr以下。如果儀器正常,每一項測試都應(yīng)該通過(PASSED),如果哪一項測試未能通過,可點擊查看詳細(xì)信息,并保存頁面,以方便與儀器公司的維修工程師,進(jìn)行維修。在做質(zhì)譜的調(diào)諧之前,先將MASS的范圍調(diào)至50~650,打開燈絲、校正氣,觀察m /z100的特征峰,看其周圍是否干凈,如果有干擾離子,則升高柱溫、進(jìn)樣口溫度,先將雜質(zhì)趕出,確保m /z100的周圍干凈,方可進(jìn)行調(diào)諧。調(diào)諧過程中,若增益部分的校正不能通過,m /z502的特征峰找不到,或電子倍增管的電壓增加太多,接近100伏,則很有可能是離子盒、透鏡或預(yù)桿太臟,需要清洗。
5?5 離子源和預(yù)桿的清洗
清洗前先準(zhǔn)備好相關(guān)的工具及試劑,然后打開機(jī)箱,小心地拔開與離子源連接的電纜,擰松螺絲,取下離子源。取預(yù)桿之前先取下主四極桿,豎放在無塵紙上,再取下預(yù)桿待洗。注意整個操作過程一要小心謹(jǐn)慎,二要避免灰塵進(jìn)入腔體。將離子源各組件分離,在離子源的所有組件中,燈絲、線路板和黑色陶瓷圈是不能清洗的。而離子盒及其支架、三個透鏡、不銹鋼加熱塊以及預(yù)桿需要用氧化鋁擦洗,將600目的氧化鋁粉用甘油或去離子水調(diào)成糊狀,用棉簽蘸著擦洗,重點擦洗上述組件的內(nèi)表面,即離子的通道。氧化鋁擦洗完畢后,用水沖凈,然后分別用去離子水、甲醇、丙酮浸泡,超聲清洗,待干后組合好離子源,先安裝好預(yù)桿、四極桿,后小心裝回離子源,蓋好機(jī)箱,清洗完畢。
6 儀器中間狀態(tài)檢查及進(jìn)樣操作時的注意事項
6?1 儀器中間狀態(tài)檢查
儀器狀態(tài)直接影響到分析物的檢測限、定性與定量,除了按照規(guī)定的周期進(jìn)行計量檢定外,還應(yīng)該定期進(jìn)行期間核查,根據(jù)儀器使用情況可每季度或每月核查一次。氣質(zhì)聯(lián)用儀期間核查的內(nèi)容可包括:儀器檢測限(靈敏度)、分析物保留時間的重復(fù)性(穩(wěn)定性)、數(shù)據(jù)的精密度、線性范圍等幾個方面。可通過系列濃度的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液重復(fù)進(jìn)樣進(jìn)行驗證,質(zhì)譜部分還可通過觀察校正氣FC43的特征離子是否正常確認(rèn)儀器是否需要校正。通過核查證明儀器狀態(tài)良好時才能進(jìn)行樣品分析。
6?2 進(jìn)樣操作時的注意事項
氣相用定容試劑一般分子量小,易揮發(fā),所以在整個進(jìn)樣過程中,為充分保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,應(yīng)盡可能避免溶劑揮發(fā),確保被分析的樣品溶液濃度不變。一要保證室溫盡可能恒定,使標(biāo)準(zhǔn)品溶液系列和樣品溶液系列在同樣的條件下被分析測定;二是自動進(jìn)樣時,所用小瓶蓋墊一次性使用,用過的瓶蓋墊易造成定容試劑的揮發(fā)而使待測物濃度升高,且待測物濃度越高的樣品誤差也越大。
總之,四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的操作人員對儀器的各部分性能應(yīng)盡可能熟悉,并在日常使用中逐漸積累經(jīng)驗。正確的使用和良好的維護(hù)不僅能確保儀器的良好狀態(tài),保證分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠,同時可以延長儀器的使用壽命,降低折舊和維修成本。
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