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淺談島津全二維GC×GC-MS系統(tǒng)

閱讀:857        發(fā)布時間:2024-1-11

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桌子上放了不同類型的電子設備

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使用全二維的時候,一定要弄明白,全二維到底是如何工作的?在使用過程中該如何操作?又有哪些關鍵點需要注意?本文主要介紹島津全二GC×GC-MS的工作機理、調(diào)制解調(diào)器及其工作原理、制冷單元的選擇與可應用的領域、噴射氣氣源的選擇;硬件操作的關鍵步驟及注意事項。相信通過閱讀此推文,一定能夠?qū)Υ蠹胰媪私夂?/span>使用全二維有所幫助。

 

 

津全二GC×GC-MS工作機理

 

GC×GC色譜技術是20世紀90年代發(fā)展起來的一種全新的分離復雜混合物的色譜技術手段,也是迄今為止最高分離能力的多維色譜技術;島津全二維GC×GC-MS是把分離機理不同而又相互獨立的兩根色譜柱(通常情況下,一根非極性色譜柱和一根極性色譜柱)以串聯(lián)的方式連接于調(diào)制解調(diào)器,通過設置一定的調(diào)制時間(調(diào)制周期)將一維色譜柱流出物捕集、聚焦后以脈沖方式釋放到二維色譜柱,進行進一步分離,通過MS檢測器采集圖譜,再通過專用數(shù)據(jù)處理軟件將色譜峰轉(zhuǎn)化成以一維色譜柱保留時間為X軸,二維色譜柱保留時間為Y軸,信號強度為Z軸的3D圖譜,如圖1所示,同時質(zhì)譜圖(M/Z)分布在X-Y平面的每一個采集點上,構(gòu)成了四維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可以進行定性、定量分析。

 

圖表

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1:全二維3D圖譜

 

調(diào)制解調(diào)器及其工作原理

 

通過以上全二維GC×GC-MS工作機理的介紹,大家對全二維已經(jīng)有了一個整體的概念,下面為大家介紹島津全二維GC×GC-MS調(diào)制解調(diào)器及其工作原理:

 

?調(diào)制解調(diào)器:

津采用Zoex第二代熱調(diào)制解調(diào)器,使用環(huán)形設計,在第二根色譜柱上作標記點,通常在距第一根色譜柱的0.5m,1.5m處作標記點,調(diào)制環(huán)部分長度為1m。然后將調(diào)制環(huán)纏繞到柱支架上,使兩個標記點重合,再將第一根色譜柱與第二根色譜柱使用金屬雙通進行串聯(lián),置于噴射裝置中,如圖2所示。

 

圖示

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2:環(huán)形調(diào)制解調(diào)器

(專利環(huán)形技術,僅需一個冷噴嘴和一個熱噴嘴)

 

?調(diào)制解調(diào)器工作原理:

當熱噴射氣打開時,被聚焦在“調(diào)制環(huán)”中的樣品化合物被重新加熱釋放,離開下游冷點,進入二維色譜柱進行分離;一維色譜柱中的樣品化合物離開上游冷點,進入“調(diào)制環(huán)”在下游冷點重新聚焦;圖3為調(diào)制解調(diào)器工作原理示意圖。

 

圖片包含 圖形用戶界面

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3:島津全二維GC×GC-MS調(diào)制解調(diào)器工作原理示意圖

 

通過冷聚焦,脈沖熱釋放的調(diào)制方式,能夠?qū)⒁痪S色譜柱中分離的樣品化合物,在經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器時峰被切片,在二維色譜柱中快速分離,形成極尖銳的峰,分離度和靈敏度均提高,如圖4、圖5所示。

 

圖示

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4:調(diào)制解調(diào)器作用的效果圖

 

圖表, 直方圖

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5:島津全二維GC×GCMS采集的TIC圖(峰寬0.18s)

 

制冷單元的選擇

 

津全二GC×GC-MS系統(tǒng)依據(jù)制冷單元的不同,分為一代調(diào)制器和二代調(diào)制器,分別為ZX1和ZX2。

 

?ZX1調(diào)制器需要使用液氮制冷,溫度更低,最低溫度-189℃,可以捕集到C3組分,主要用于石化、香精香料領域,圖6為島津GC×GC-MS一代ZX1結(jié)構(gòu)圖與外觀圖。

 

圖示

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6:島津GC×GC-MS一代ZX1結(jié)構(gòu)圖與外觀圖

 

?ZX2調(diào)制器使用電子制冷,由冷卻系統(tǒng)自動制冷,最低溫度-90℃,適用于C7以上組分,對于全二維絕大部分的應用來說,ZX2調(diào)制器即可滿足要求,且不需使用液氮,使用更方便。用于除石化、香精香料外的其它領域。圖7為島津GC×GC-MS二代ZX2結(jié)構(gòu)圖與外觀圖)。

 

圖示

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7:島津GC×GC-MS二代ZX2結(jié)構(gòu)圖與外觀圖

 

噴射氣氣源的選擇

 

噴射氣氣源的要求:①噴射氣在使用中約在10-20L/min之間調(diào)節(jié),建議配置至少30L/min的供氣量,以免運行時超負荷。②供給壓力要求300-700kPa。③露點溫度要求-40℃以下。

 

依據(jù)以上的三點要求,有三種氣源可以根據(jù)實驗室情況進行選擇:

 

? 液氮罐:要求是高壓罐,XL180型或XL240型,氣體出口配置減壓閥,減壓閥出口配1/4英寸軟管接頭。液氮罐的好處是,露點足夠,不需要除水裝置,直接使用即可;缺點是,灌罐液氮使用時間大約10-15天,需要頻繁灌液氮。

 

?氮氣發(fā)生器:氮氣發(fā)生器的好處是一次購買,可連續(xù)使用,像大家常用的PEAK氮氣發(fā)生器供氣量以及露點都有達到要求的型號,可直接使用,不需要配置干燥器進行除水。缺點是價格較貴。

 

?空氣發(fā)生器:同氮氣發(fā)生器一樣,一次購買,連續(xù)使用,優(yōu)點是價格相對較便宜。缺點是露點不夠,需要加配空氣干燥器,干燥器也需要定期更換,否則露點溫度不夠,容易造成制冷單元結(jié)冰,噴射氣流量變小或為零,無法正常使用。

 

操作的關鍵步驟及注意事項

 

?全二維色譜柱的安裝及注意事項:

首先將調(diào)制環(huán)柱支架置于噴射裝置上,并通過調(diào)整調(diào)制環(huán)半圓大小,使調(diào)制環(huán)半圓末端與熱噴嘴以及冷噴嘴中心對齊;然后,將一維色譜柱入口連接到進樣口端,二維色譜柱末端連接到MS接口;最后,依次安裝色譜柱保護板、色譜柱于色譜柱柱箱支架上,如圖8所示。全二維色譜柱安裝的關鍵點如圖9所示。

 

圖片包含 發(fā)動機, 游戲機

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8:全二維色譜柱安裝示例圖

 

圖片包含 室內(nèi), 桌子, 廚房, 體育

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9:全二維色譜柱安裝關鍵點

 

?噴射氣的開啟與關閉以及注意事項:

 

噴射氣的開啟與關閉有兩種操作方式可實現(xiàn)

 

第一種操作方式:

見圖10,在GC控制面板上進入主畫面,按[功能]-[快捷操作]進入快捷操作畫面,按下[----]輸入數(shù)字3,再按下[運行]打開冷噴氣;再次按下[----]輸入數(shù)字2,按下[運行]打開熱噴氣。關閉冷噴氣與熱噴氣分別對應數(shù)字-3和-2。

 

圖表, 箱線圖

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10:噴射氣開啟與關閉方法一

 

第二種操作方式:

見圖11,在主畫面按[可選設備]-[繼電器控制]進入繼電器控制畫面,按V3和V2的on和off即可打開和關閉冷噴氣和熱噴氣。V3對應冷噴氣閥,V2對應熱噴氣閥。

 

圖形用戶界面

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11:噴射氣開啟與關閉方法二

 

 噴射氣開啟與關閉時的注意事項

 

 在啟動制冷裝置之前,先行打開噴射氣約15分鐘,以交換冷卻單元中可能存在的濕氣,防止冷卻管冰結(jié),造成氣路阻塞。

 使用ZX2電子制冷時,關閉制冷單元后,調(diào)節(jié)冷噴氣流量1L/min,并保持噴射氣開啟狀態(tài)約3至4小時。

 使用ZX1液氮制冷時,關閉液位控制器充氮,調(diào)節(jié)冷噴氣流量不小于1L/min,保持噴射氣開啟狀態(tài)約12小時,當冷噴氣恢復正常溫度,在調(diào)制環(huán)上不在結(jié)霜時,再關閉冷噴氣。

 在關閉制冷單元時,如果停止噴射氣供應,外部空氣會反流回制冷交換管,造成結(jié)冰,阻塞氣路。

 

 結(jié)

 

津全二GC×GC-MS系統(tǒng),可應用于石油化工、天然產(chǎn)物、香精香料、環(huán)境化學、藥物代謝、公安刑偵、食品與風味物質(zhì)等領域的復雜混合物分析。兩種調(diào)制器ZX1和ZX2,不僅可以與島津的四桿氣質(zhì)聯(lián)用儀(單四桿、三重四桿氣質(zhì)聯(lián)用儀)組合成全二維GC×GC-MS系統(tǒng),同時也可以搭載氣相檢測器FID、ECD使用,可以滿足不同復雜混合物樣品分析的需求。篇幅有限,先為大家介紹到這里,下期繼續(xù)介紹ZX1液氮制冷的操作,調(diào)制周期設定,以及軟件配置與方法設定等方面的相關內(nèi)容,感興趣的朋友,請繼續(xù)關注島津售后服務公眾號。

 

穿軍服的男子

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