检验仪器分析色谱与质谱分析相关仪器

第五章色谱与质谱分析相关仪器主要内容第一节气相色谱仪

第二节高效液相色谱仪第三节质谱分析仪

本节要点1.气相色谱仪的工作原理2.气相色谱仪的基本结构与功能3.气相色谱仪的性能指标4.气相色谱仪的使用与维护5.气相色谱仪的常见故障与处理6.气相色谱仪的应用第一节气相色谱仪返回目录掌握气相色谱仪的工作原理和使用与维护。熟悉气相色谱仪的概念与分类和故障处理。

了解气相色谱仪的基本结构与功能。

第一节气相色谱仪学习目标返回目录色谱仪（chromatograph）的实质是利用色谱分离技术再加上检测技术，对混合物进行先分离后检测，从而实现对多组分的复杂混合物进行定性、定量分析。一、

概述返回目录一、概述返回目录

色谱分析法是一种物理分离技术，实质上是利用混合物中各个组分在互不相容的两相（固定相和流动相）之间的分配差异而使混合物得到分离的一种方法，也可称之为层析法、色层法等。

二、工作原理返回目录气相色谱系统检测器进样器色谱柱GAS气源柱温箱数据处理二、工作原理返回目录检测器色谱柱（固定相）样品组分1＋2＋3流动相流动相流动相流动相流动相流动相时间（t）响应R色谱分离原理示意图进样峰123112223333二、工作原理返回目录二、工作原理气相色谱仪是利用样品中各组份在色谱柱中的流动相和固定相间分配或吸附系数的差异，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，各组分在两相间作反复多次分配后得以分离，分离后的组分按保留时间的先后顺序进入检测器，根据组份不同的物理化学特性将各组份按顺序检测出来的仪器。

返回目录色谱流出曲线的意义：色谱峰数---样品中单组份的最少个数；色谱保留值——定性依据；色谱峰高或面积——定量依据；色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据二、工作原理返回目录气相色谱仪组成气路系统进样系统分离系统检测系统数据采集和处理系统三、基本结构返回目录三、基本结构返回目录三、基本结构——气路系统气路系统包括气源、净化干燥管和载气流速控制及气体化装置。返回目录三、基本结构——进样系统进样系统图进样系统包括进样器和气化室两部分。1．进样器微量注射器适用于液体样品，进样规格有1l、5l、10l和50l。六通阀适用于气体样品。2．气化室返回目录三、基本结构——进样系统隔膜进样器

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毛细管进样系统三、基本结构——进样系统返回目录色谱柱主要有两类:1.填充柱

-短(2-3米),管内径较粗毛细管柱

-长(>60米),管内径较细三、基本结构——分离系统分离系统由色谱柱组成，是色谱仪的核心部分。返回目录三、基本结构——分离系统

返回目录A.涡流扩散

(不同路径的影响)取决于色谱柱大小、形状和填充的好坏毛细管柱可忽略该项影响色谱柱分离效率的因素三、基本结构——分离系统返回目录B.

纵向扩散

气相中分子的扩散主要决定于气体流速三、基本结构——分离系统返回目录C.传质阻力样品组分从气相到液相容易主要取决于气体的流速和固定相量的多少三、基本结构——分离系统返回目录三、基本结构——检测系统根据检测器的响应原理将其分为浓度型和质量型检测器。浓度型：检测的是载气中组分浓度的瞬间变化，即响应值与浓度成正比，如热导检测器（TCD）、电子捕获检测器（ECD）

。质量型：检测的是载气中组分进入检测器中速度变化，即响应值与单位时间进入检测器的质量成正比。如火焰离子化检测器（FID）

、火焰光度检测器（FPD）

。返回目录三、基本结构——检测系统返回目录三、基本结构——检测系统电子捕获检测器的结构与电路图返回目录三、基本结构——检测系统氢火焰离子化检测器的结构与电路图

返回目录三、基本结构——检测系统火焰光度检测器的结构与电路图返回目录主要性能指标基线噪声、基线漂移检测器的灵敏度、检测限柱箱温度的稳定性程序升温重复性定量重复性衰减器误差等

四、性能指标返回目录

噪声：无样品通过时，由仪器本身和工作条件等偶然因素引起基线的起伏称为噪声（以噪声带衡量）。由于各种因素引起的基流波动，无论有没有组分流出，这种波动均存在。它是一种背景信号。表现为基线呈无规则毛刺状。四、性能指标——噪声返回目录基线漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为基线漂移（以一小时内的基线水平变化来表示）。基线：当没有待测组分进入检测器时，反映检测器噪音随时间变化的曲线。基线随时间朝单方向的缓慢变化，原因：检测器本身或附属电子元件性能不佳、柱温或载气流速的缓慢变化等。四、性能指标——噪声返回目录

简单地说：以一系列已知浓度或质量的组分对响应信号作图，得到校正曲线，该曲线的斜率k即为灵敏度S。实际工作中可从色谱图直接求得灵敏度。灵敏度越高，噪音越大四、性能指标——灵敏度返回目录

检测限（敏感度）：组分峰高为噪音二倍时的灵敏度。四、性能指标——检测线检测限越小，仪器性能越好返回目录气相色谱仪的流程图返回目录装柱开机参数设置基线调节样品测定关机结果分析装好实验所需柱子，柱子连接部份保证不漏气依次打开气体发生器、气体净化器、仪器主机、电脑开关，进入WINDOWS界面，启动工作站，连接主机，待仪器自动进行初始化自检结束后，即可开始工作进入菜单，设置实验所需的各种参数按已设定的参数和程序，使基线走平根据要求给仪器进样，按开始键仪器自动检测根据实验所得结果进行分析，产生报告退出工作站，关掉电脑、主机电源，按要求关闭气体发生器（或气体钢瓶）开关五、使用与维护返回目录五、使用与维护注意主参数的合理选择

主参数：有关色谱操作的所有参数的统称。

1.色谱柱和填料（固定相）2.柱长3.载气速度4.进样器和检测器的温度5.恒温操作6.程序操作7.进样8.初步分析返回目录五、使用与维护——注意事项进样：手不能接触注射器针头和有样品的部位，进样速度要稳、快、速度要均衡，注射器内不要有气泡。针尖到气化室中部才开始进样，进样完毕应及时用溶剂清洗注射器。色谱柱安装拆卸：须在常温下进行。氢气和空气的比例：二者比例1：10。密封垫：气化室温度超过300℃时，应使用耐高温密封垫，注意将带膜的一面朝下。返回目录五、使用与维护——日常维护环境条件：在5～35℃的室温条件下正常操作。气路系统：定期检查进行再生分离系统：在载气进入仪器管路前必须经净化、脱水处理；停机使用时，应将排空端密封住。返回目录五、使用与维护——日常维护进样系统：-进样垫、玻璃衬管需进行定期更换

-注射器未进试样时，尽量避免推动柱塞

-在采样时应事先用溶剂等清洗注射器

-进样时间越短越好，一般应小于1s检测系统：检测器主要的维护是清洗返回目录进样后不出色谱峰

基线问题

峰丢失、假峰

六、常见故障与处理返回目录生化项目检测微生物检测

药物检测

七、应用

返回目录本节要点1.高效液相色谱仪的工作原理2.高效液相色谱仪的基本结构与功能3.高效液相色谱仪的性能指标4.高效液相色谱仪的使用与维护5.高效液相色谱仪的常见故障及排除

41第二节高效液相色谱仪返回目录第二节高效液相色谱仪

掌握高效液相色谱仪的工作原理和使用与维护。熟悉高效液相色谱仪的常见故障处理。了解高效液相色谱仪的基本结构与功能。

学习目标返回目录一、

概述高效液相色谱法（highperformanceliquidchromatography，HPLC）是以高压输出的液体为流动相的色谱技术。

返回目录一、

概述返回目录

用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，经进样阀注入样品，由流动相带入柱内，在柱内各组分被分离后，依次进入检测器，记录仪记录流出色谱信号，根据色谱峰的位置和峰高（或峰面积）进行定性和定量分析。二、

工作原理返回目录二、

工作原理返回目录三、

基本结构高压输液系统进样系统分离系统检测系统数据记录与处理系统辅助装置，如脱气装置、梯度洗脱装置等

返回目录三、

基本结构1.输液系统提供流动相贮液瓶过滤器和脱气装置高压输液泵梯度洗脱装置流量控制

返回目录五、使用与维护

使用注意事项：流动相必须用色谱级的试剂；使用缓冲液时，做完样品后应立即用纯净水冲洗管路及柱子1小时，然后用甲醇（或甲醇水溶液）冲洗40分钟以上，以充分洗去离子；长时间不用仪器，应将柱子取下用堵头封好，用有机相（如甲醇）保存；返回目录三、

基本结构——进样系统2.进样系统注射器六通阀:进样量可由样品管控制，因此进样准确，重复性好。返回目录1柱泵324定量圈进样孔6废液5废液Inject6柱泵3214定量圈进样孔废液5废液Load三、

基本结构——进样系统六通阀进样装置返回目录三、

基本结构——分离系统

分离系统核心是色谱柱。柱体为直型不锈钢管。发展趋势是减小填料粒度和柱径以提高柱效。返回目录检测器的作用是将色谱柱分离后组分的量（或浓度）转变成电信号。1.紫外-可见光检测器2.荧光检测器3.电化学检测器4.蒸发光散射检测器

三、

基本结构——检测系统返回目录灵敏度噪音漂移最小检出量检出限线性范围选择性响应时间四、性能指标返回目录根据要求给仪器进样，按开始键，仪器自动检测装好实验所需柱子，保证连接部分不漏液依次打开电脑、仪器各模块电源，待自检完成后，启动工作站并联机，打开“Purge”阀赶走管内气泡进入菜单，设置实验所需的各种参数按已设定的参数和程序，使基线走平

关机装柱开机参数设置基线调节样品测定结果分析根据实验所得结果分析，获得相关的信息，产生报告先关灯，用相应溶剂冲洗系统。退出工作站，依提示关泵及其他窗口，关闭计算机和仪器各模块电源开关五、使用与维护

返回目录五、使用与维护

使用注意事项：1．流动相必须用HPLC级的试剂，使用前用0.45μm或更细的膜过滤去除其中的颗粒性杂质和其他物质，然后用超声波脱气，恢复到室温后使用；2．使用缓冲液时，做完样品后立即用纯净水冲洗管路及柱子1小时，然后用甲醇或甲醇水溶液冲洗40分钟以上，以充分洗去离子；3．长时间不用仪器，应将柱子取下用堵头封好，用有机相（如甲醇）保存，不能用纯水保存；返回目录五、使用与维护

使用注意事项：4．每次做完样品后应该用溶解样品的溶剂清洗进样器；5．堵塞导致压力太大时，按照预柱、混合器中的过滤器、管路过滤器、单向阀的顺序检查并清洗；6．使用过程中要尽量避免产生气泡，以免压力不稳，重复性差；返回目录五、使用与维护

使用注意事项：进液管内不进液体时，要使用注射器吸液，输液前要进行流动相的清洗；注意柱子的pH值范围，不得注射强酸、强碱的样品，特别是强碱性样品；更换流动相时，应先将吸滤头部分放入烧杯中边振动边清洗，然后插入新的流动相中；更换无互溶性的流动相时需用异丙醇过渡。返回目录五、使用与维护

日常维护

：贮液器泵进样器色谱柱

检测器返回目录柱压

：①压力过高：一般都是由于流路中有堵塞。②压力过低：一般可能由于系统泄漏所致。

漂移：①基线漂移：一般在机器刚启动时，需要半个小时的平衡时间。②保留时间漂移：温控不当、流动相比例变化、色谱柱没有平衡、流速变化等。峰型异常

六、常见故障处理返回目录1生命科学研究2临床检验七、应用

返回目录本节要点1.质谱分析仪的工作原理2.质谱分析仪的基本结构与功能3.质谱分析仪的性能指标4.质谱分析仪的使用与维护5.质谱分析仪的应用62第三节质谱分析仪

返回目录学习目标掌握质谱仪的工作原理。

熟悉质谱仪的的使用与维护及常见故障处理。了解质谱仪的基本结构与功能。

第三节质谱分析仪返回目录一、

概述以离子的质荷比（m/z）为序排列的图谱称为质谱。利用质谱将分析物形成离子按质荷比分开后进行成分和结构分析的方法称为质谱法，通常简称为质谱。实现质谱方法的仪器为质谱仪。返回目录四极杆质量分离器二、工作原理返回目录进样系统离子源质量分析器检测器1.气体扩散2.直接进样3.气相色谱1.电子轰击2.化学电离3.场致电离4.激光

1.单聚焦2.双聚焦3.飞行时间4.四极杆

质谱仪需要在高真空下工作二、工作原理返回目录二、工作原理仪器原理图返回目录电离室原理与结构二、工作原理返回目录基本结构三、基本结构与功能

6

5

4173真空系统

检测器进样系统

离子源质量分析器

加速区

2计算机系统返回目录三、基本结构与功能

仪器内部结构返回目录质量稳定性主要是指仪器在工作时质量稳定的情况，质量精度是指质量测定的精确程度。

分辨率是指把相邻两个质谱峰分开的能力

绝对灵敏度是指产生具有一定信噪比的分子离子峰所需的样品量四、性能指标

分辨率灵敏度

质量范围

质量范围是指质谱仪所检测的离子质荷比范围质量稳定性和质量精度

返回目录五、使用与维护装好实验所需柱子，柱子连接部分要保证不漏气依次打开气体钢瓶、质谱主机、电脑开关，启动工作站，