【仪器知识】便携式气相色谱-质谱仪的原理与构造

便携式气相色谱-质谱联用仪

一．工作原理

该仪器利用气相色谱和质谱两种技术来分离、鉴别和测量样品中的挥发性有机化合物（VOCs）。样品从取样口进入气相层析系统，气相色谱仪执行样品化合物的时间分离（滞留时间分离次序主要基于递增的化合物沸点），再被高能量的电子（70eV）轰击成为离子碎片，气流被导入质谱仪，质谱仪基于四级杆原理检测和鉴别淘析化合物， 再与谱库对比来识别化合物。

二．仪器构成   

此仪器由取样系统、气相色谱仪、质谱仪、真空系统和数据处理系统 5 部分组成。

取样系统：有探头、顶空进样装置 和吹扫捕集装置3 种形式。仪器每次只能自动识别一个连接的采样装置。

气相色谱仪利：用内置氮气瓶中的高纯氮气作为载气，通过一根长度为 15m、内径为0.25 mm、膜厚0.1μm 的窄孔熔融石英管的色谱柱输送分析物，然后进入检测器。

色谱柱的内壁镀覆一层 100%聚甲基硅氧烷固定相，使用温度范围为45～220 ℃。

质谱仪：包含电离合、质量选择器和离子检测器。

真空系统：由非蒸发吸气剂泵和小型溅射离子泵提供，非蒸发吸气剂泵内装有特殊的锆合金，被加热时可非常有效地吸附气体分子 ，非蒸发吸气剂泵对抽除活性气体效果明显，但无法抽除惰性气体。溅射离子泵用于抽除氩、氖和氪等气体，以免这些气体聚积在质谱仪中导致压强上升和干扰其运行。

数据处理系统由控制和分析软件构成。

三．操作过程

常用采样方式有直接进样法和顶空进样法。

直接进样方法采集的气体不进入色谱柱，直接进入质谱分析，对较纯的物质可很快给出定性结果，但是对于混合物无法直接定性，且需要被测物质浓度在ppm 级。

顶空法采样手段，主要是对水和土壤中的挥发性有机物进行前处理。在一定的温度条件下，顶空瓶内样品中挥发性组分向液面上部空间挥发，产生蒸汽压，使气液两相达到热力学动态平衡。采样时，先向顶空瓶中冲入氮气，再通过置于探针顶部的吸管抽取气相中的挥发性有机物，经色谱分离后，送质谱仪检测。

四．注意事项

1.仪器每个月至少开机运行一次。现场分析前，可多做几次空白样，尽量减少管道中残留气体。

2. 采集的样品不可以是强酸或强碱性物质。

3. 不使用时，仪器须摆放在通风干燥场所，合上面板，连接好各部件或使用自带的保护塞封住连接头，防止灰尘和挥发性有机物进入内部。为防止储电性能下降和气瓶漏气，电池可摆放在充电器上充电，移除内部的气瓶。

4. 为延长非蒸发吸气剂泵的寿命和缩短开机时间，仪器在不工作时可选择扩展待机模式。