VOCs分析技术——质谱篇
VOCs分析技术
质谱早期被用于测量原子量，同位素相对丰度，电子碰撞过程等。随着官能团对分子化学键断裂起引领作用被发现后，质谱法成为了研究有机化合物结构最重要的方法之一。质谱法是一种通过准确测定物质的分子量，并根据碎片特征进行化合物结构分析的方法。质谱法分析范围广，分析速度快，可以测定微小的质量及质量差，灵敏度高且样品用量少，在分析领域的作用越来越大。
目前用于大气环境VOCs监测的多为有机质谱仪，其工作原理为：以电子轰击或者其他方式使被测物质离子化，形成各种质荷比的离子，通过不同的质量分析器和检测器确定被测物质的分子量和结构。
质谱仪系统一般包括有：进样系统，离子源，质量分析器，检测器以及附加的真空系统，信号放大器和信号记录仪。通常分析的过程如下图所示。
其中最核心部件为离子源和质量分析器，今天就简单的介绍下相关内容。
一、离子源
离子源的功能就是将样品分子转化为离子，由于离子化需要的能量随分子不同差异很大，通常使用较大能量进行电离的称为硬电离，常见的有电子轰击源（EI）；较小能量的称为软电离，常见的有化学电离源（CI），质子转移反应电离（PTRI）。
以最为常见的EI源举例介绍，EI源中的灯丝在高真空中被电流炽热，发射出电子（70eV）。电子在电离电压的加速下与样品分子碰撞，样品分子被碰撞后生成的碎片离子，进入后续的质量分析器。
EI离子化方式的主要特点为：EI是最常用的离子化方式，在商品化的实验室用GCMS仪器中，EI源是标准配置。EI源是一个开放性的离子源。EI离子化方式能够产生大量的碎片离子，丰富的离子碎片的信息可以用来对化合物进行定性和定量。
二、质量分析器
质量分析器主要控制离子移动，依据不同的方式将离子源中生产的各种离子碎片按照质荷比的大小分开的设备，位于离子源和检测器之间。质量分析器通常有：四极杆质量分析器，离子阱质量分析器，飞行时间分析器等。
同样也以最常见的四极杆质量分析器来举例说明。四极杆质量分析器由四根平行电极组成。理想的电极截面是两组对称的双曲线，但加工困难，由四极杆代替。
其工作原理大致为：离子束在与棒状电极平行的轴上聚焦，一个直流固定电压和一个射频电压作用在棒状电极上，两对电极之间的点位相反，对于给定的直流和射频电压，特定质荷比的离子在轴向稳定运动，其他质荷比的离子则与电极碰撞湮灭。
质谱法有其独特的优势，灵敏度高分析速度快，可以测定微小物质的质量和质量差，可用于定性定量测试。但是相对的其设备昂贵，维护复杂，需要前处理及高真空等附加条件，使其普及化较为困难。
此次的VOCs分析技术系列也暂告一段落，希望大家都有所收获，也希望大家可以持续关注“岛津在线监测”公众号后续的推文！
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