气相质谱仪主要构造

气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）核心构造解析

在分析仪器界，气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）被誉为有机化合物分析的“金标准”。它结合了气相色谱的高分离能力与质谱的高灵敏度、高定性能力。作为从业者，深入理解其内部构造不仅有助于日常的分析开发，更是排除故障、优化实验条件的基石。

气相色谱系统（GC Unit）：精密的分离前端

GC部分的核心任务是将复杂的混合物组分按照物理化学性质差异在色谱柱上实现空间分离。

1. 进样系统（Inlet System）：主要包括分流/不分流进样口。其温控精度直接影响重复性，通常工作温度可达350°C-400°C。对于高浓度样品，分流比的设置（如10:1至100:1）至关重要。
2. 色谱柱箱（Column Oven）：核心在于程序升温的线性度与冷却速度。现代GC的柱箱控温精度普遍要求在±0.1°C以内。
3. 色谱柱（Capillary Column）：目前主流使用熔融石英毛细管柱。其固定相厚度、内径和长度决定了分离效能。

接口（Interface）：跨越压力的桥梁

接口是连接常压操作的GC与高真空环境下MS的关键部件。其主要作用是除去载气并维持组分的流向，同时通过加热（Transfer Line）防止高沸点组分冷凝。

• 传输线温度：通常设定为略高于色谱柱最高端温度，以确保样品以气态形式进入离子源。
• 连接技术：常用的连接方式包括分流式接口和直接连接式接口，后者在毛细管柱系统中应用最为广泛。

质谱系统（MS Unit）：离子化的定性核心

样品分子进入质谱后，经历离子化、质量分析与检测三个阶段。

1. 离子源（Ion Source）：
   • EI（电子轰击源）：标准能量通常为70eV，能产生丰富的碎片离子峰，便于标准谱库（如NIST、Wiley）比对。
   • CI（化学电离源）：属于软电离，主要用于获取分子离子峰，确定分子量。
   
   
2. 质量分析器（Mass Analyzer）：
   • 四极杆（Quadrupole）：由四根精确平行的金属杆组成，通过RF（射频）和DC（直流）电压的扫描，筛选特定质荷比（m/z）的离子。
   • 飞行时间（TOF）：通过测量离子飞行速度差异，具备极高的质量分辨率。
   
   
3. 检测器（Detector）：多采用电子倍增器（EM）或光电倍增器，将微弱的离子流转化为电信号。

真空系统与数据处理系统

为了保证离子在运行过程中不发生碰撞碰撞而损失电荷，质谱内部必须维持极高的真空度（通常在$10^{-5}$至$10^{-6}$ Torr）。

• 前级泵（机械泵）：负责初步排气。
• 高真空泵（涡轮分子泵或扩散泵）：维持核心分析室的超高真空状态。

GC-MS 关键技术参数速查表

以下列表归纳了实验室主流GC-MS在评价性能时的核心参考指标：

总结

GC-MS的性能不仅取决于单一组件的精密度，更在于整体系统的协同配合。从进样口的汽化效率，到色谱柱的选择，再到离子源的清洗维护及真空系统的稳定性，每一个环节都决定了终检出限和定性准确度。对于实验室从业者而言，掌握这些构造细节，是提升分析数据质量、解决复杂基质干扰的步。