淺談7890A/5977A氣質(zhì)聯(lián)用儀的結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)故障及處理辦法

(昆明瑞豐印刷有限公司，昆明 650217)

氣相色譜法[1-3]是一種以氣體作為流動(dòng)相的柱色譜分離分析方法，作為一種分離和分析化學(xué)物的有效方法，特別適用于定量分析，但對(duì)于復(fù)雜樣品中混合物測(cè)定，只采用保留時(shí)間很難得出準(zhǔn)確可靠的定性結(jié)果。質(zhì)譜法[1-3]是通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)荷比，其基本原理是試樣中各組分置于高真空的離子源中發(fā)生電離，經(jīng)質(zhì)量分析器分析，獲得質(zhì)譜圖，從而進(jìn)行復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)分析定性。氣質(zhì)聯(lián)用法是將氣相和質(zhì)譜通過(guò)接口連接，氣相將復(fù)雜混合物分離成單組分后進(jìn)入質(zhì)譜進(jìn)行分析檢測(cè)的方法。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(簡(jiǎn)稱(chēng)：氣質(zhì)聯(lián)用儀)于1957年[4]首次由霍姆斯(J.C.Holmes)和莫雷爾(F.A.Morrel)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，目前已廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、環(huán)境、生命科學(xué)、包裝印刷等各個(gè)領(lǐng)域，分析過(guò)程涉及到物理、化學(xué)、生物等綜合性知識(shí)。作為一名合格的色譜檢驗(yàn)檢測(cè)工作人員，能夠簡(jiǎn)單的按設(shè)備操作流程進(jìn)行操作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要能夠快速的識(shí)別檢驗(yàn)檢測(cè)活動(dòng)中遇到的各類(lèi)異常現(xiàn)象并即時(shí)做出響應(yīng)，這就要求色譜工作人員具備相當(dāng)高的專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)積累。本文筆者作為色譜使用者，結(jié)合卷煙印刷行業(yè)使用較為普遍的氣質(zhì)聯(lián)用儀(型號(hào)：7890A/5977A)結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)故障及處理辦法進(jìn)行綜述，供儀器操作及管理人員參考。

1 氣質(zhì)聯(lián)用儀結(jié)構(gòu)

氣質(zhì)聯(lián)用儀系統(tǒng)一般由圖1所示的各部分組成。其中真空系統(tǒng)是由機(jī)械泵和分子渦輪泵共同作用下，使得離子源、質(zhì)量分析器和檢測(cè)器處于真空狀態(tài)，這樣可以減少離子分子反應(yīng)，提供無(wú)碰撞的離子軌道，減少背景干擾，從而提高靈敏度；離子源的主要作用是使樣品實(shí)現(xiàn)離子化，使中性物質(zhì)帶上電荷，而樣品性質(zhì)的差異，決定了離子化的方式各有不同，離子源的類(lèi)型也是多種多樣，質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心部件，常以質(zhì)量分析器的類(lèi)型來(lái)命名質(zhì)譜儀，可分為四級(jí)桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜等。本文所描述的安捷倫7890A氣相中主要包括氣路系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、分離系統(tǒng)；安捷倫5977A 質(zhì)譜中主要包括EI離子源、四極桿、檢測(cè)器。

圖1 氣質(zhì)聯(lián)用儀的組成示意圖

2 氣質(zhì)聯(lián)用儀常見(jiàn)故障現(xiàn)象

2.1 常見(jiàn)故障1：進(jìn)樣針推桿被折彎。

原因分析：進(jìn)樣針推桿之所以被折彎，主要還是由于進(jìn)樣針內(nèi)的阻力變大，而推動(dòng)推桿的速度又很快導(dǎo)致。

處理辦法：定期檢查進(jìn)樣針的推桿是否有生澀感，如果手動(dòng)推桿都感覺(jué)困難，必須用溶劑進(jìn)行手動(dòng)清洗。清洗溶劑選擇的原則就是要和樣品互溶，只有互溶才能把樣品溶解并帶走。如果不互溶，出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，還會(huì)堵塞進(jìn)樣針，一般可以選擇樣品最后定容使用的溶劑進(jìn)行洗針，也可以選擇互溶性比較好的丙酮或者異丙醇。

2.2 常見(jiàn)故障2：氮?dú)馄?/h3>

長(zhǎng)時(shí)間不開(kāi)機(jī)或者更換氣瓶后自動(dòng)調(diào)諧或者做空氣與水檢查時(shí)只有氮?dú)馄摺Ｈ鏝2有40%，O2只有0.5%。

原因分析：這種情況不屬于系統(tǒng)漏氣，往往是因?yàn)闅饴凡豢赡?00%密封，在長(zhǎng)時(shí)間不開(kāi)機(jī)的情況下，管路里的氦氣會(huì)從接口的縫隙里緩慢漏出，此時(shí)，空氣就會(huì)進(jìn)入，導(dǎo)致載氣氣路中有一大段空氣，而氣路中有氧捕集阱，空氣中的氧氣被捕集了(若此時(shí)氧捕集阱失效，可以觀察到氧的量會(huì)大于3%)，只有大量氮?dú)膺M(jìn)入系統(tǒng)導(dǎo)致。

處理辦法：用更大的流量和更快的速度將空氣從氣路中吹掃出去。操作按兩步驟進(jìn)行，第一步，檢查軟件載氣節(jié)省參數(shù)，并確保其處于關(guān)閉狀態(tài)(見(jiàn)圖2)；第二步，在7890A氣相色譜儀界面(見(jiàn)圖3)或者軟件上(見(jiàn)圖2)進(jìn)行分流比調(diào)大設(shè)置，建議設(shè)置為50∶1，也可以改為更大600∶1。

圖2 載氣節(jié)省、分流比軟件設(shè)置界面

圖3 分流比儀器設(shè)置界面

2.3 常見(jiàn)故障3：漏氣

自動(dòng)調(diào)諧結(jié)果出現(xiàn)N2大于10%，O2大于2.5%，N2∶O2=3.5∶1，如N2有10%，O2只有2.56%。

原因分析：在確定載氣或者進(jìn)樣口為ON的狀態(tài)后，這種現(xiàn)象就是實(shí)驗(yàn)人員最不愿意看到的漏氣。一般情況下，安捷倫5977A最容易產(chǎn)生漏氣的部位有：①質(zhì)譜端連接色譜柱的柱螺母；②進(jìn)樣口端連接色譜柱的柱螺母；③質(zhì)譜側(cè)面的O型圈。部位①和②產(chǎn)生漏氣主要源于檢測(cè)過(guò)程中反復(fù)升降溫后螺母松動(dòng)；部位③產(chǎn)生漏氣的原因有兩種:a、當(dāng)真空腔內(nèi)真空卸掉后，質(zhì)譜的側(cè)板就會(huì)慢慢打開(kāi)，而側(cè)板上的O型圈就會(huì)暴露在空氣中，這就有可能因O型圈粘附灰塵而導(dǎo)致漏氣；b、如果剛放空完就需要打開(kāi)真空腔，受內(nèi)部殘留真空影響，在拉開(kāi)側(cè)板的時(shí)候，可能存在一定的拉力作用于O型圈，從而導(dǎo)致O型圈從它所嵌入的凹槽中脫落而產(chǎn)生無(wú)法抽上真空或漏氣現(xiàn)象。

處理辦法：漏氣發(fā)生后，無(wú)需緊張，可以首先用死堵螺母堵住質(zhì)譜端柱接口抽真空后調(diào)諧，若調(diào)諧結(jié)果顯示正常，則可以排除質(zhì)譜漏氣，并確認(rèn)漏氣源于氣相色譜；若調(diào)諧結(jié)果仍然顯示為漏氣，則可以確定漏氣因質(zhì)譜所致，通過(guò)這種方法可以縮小漏氣檢查范圍，提高檢漏效率。接下來(lái)為進(jìn)一步確認(rèn)氣相或質(zhì)譜的漏氣位置，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具備的條件選用氮?dú)狻⒍趸肌⒈蛘吆庵贿M(jìn)行檢漏，檢漏過(guò)程配合軟件中的手動(dòng)調(diào)諧功能進(jìn)行，具體步驟為：第一步，雙擊打開(kāi)5977化學(xué)采集軟件(見(jiàn)圖4)—點(diǎn)擊“視圖”(見(jiàn)圖5)—點(diǎn)擊“調(diào)諧和真空控制”(見(jiàn)圖5)進(jìn)入調(diào)諧和真空控制界面—點(diǎn)擊“參數(shù)”(見(jiàn)圖6)—選擇“手動(dòng)調(diào)諧”(見(jiàn)圖6)—點(diǎn)擊“輪廓圖”(見(jiàn)圖7)，然后將輪廓圖菜單下顯示的質(zhì)量2(2)修改為監(jiān)測(cè)所需的質(zhì)量數(shù)，將質(zhì)量3(3)修改為32(注：用氮?dú)饣蛘吆鈾z漏時(shí)，監(jiān)測(cè)物所需的質(zhì)量數(shù)為28)—雙擊打開(kāi)全氟三丁胺(PFTBA)—點(diǎn)擊“輪廓圖”；第二步，若采用氣體進(jìn)行檢漏，則將氣體管路對(duì)準(zhǔn)可疑漏點(diǎn)進(jìn)行吹掃，若采用丙酮進(jìn)行檢漏，則將丙酮靠近可疑漏點(diǎn)，切忌將丙酮直接接觸設(shè)備，如果氣體(除氦氣)吹掃或丙酮靠近處監(jiān)測(cè)物峰圖呈現(xiàn)明顯增大趨勢(shì)，則表明該點(diǎn)為檢測(cè)漏氣點(diǎn)，若用氦氣吹掃時(shí)，就需要觀察氮?dú)夥搴脱鯕夥迨欠裼邢陆第厔?shì)，若有，則表明該點(diǎn)為漏氣點(diǎn)，這主要源于氦氣會(huì)稀釋空氣中的氮?dú)夂脱鯕狻?/p>

圖4 化學(xué)采集軟件

圖5 視圖界面

圖6 參數(shù)界面

圖7 輪廓圖界面

2.4 常見(jiàn)故障4：質(zhì)譜儀污染

調(diào)諧報(bào)告顯示502的相對(duì)豐度小于3.0%；峰的個(gè)數(shù)大于200個(gè)；EM電壓大于2000V，或者兩次調(diào)諧電壓差大于300V。

原因分析：以上4種現(xiàn)象之一都有可能源于質(zhì)譜儀污染。

處理辦法：質(zhì)譜儀如果能正常的完成調(diào)諧過(guò)程，一般就不會(huì)有太大的問(wèn)題，若有，無(wú)非就是漏氣和污染的情況，故障3已經(jīng)描述了漏氣的解決思路，那么當(dāng)質(zhì)譜儀出現(xiàn)污染時(shí)就只有按步驟對(duì)質(zhì)譜儀進(jìn)行放空，然后在分子渦輪泵轉(zhuǎn)速降至充分時(shí)關(guān)機(jī)(這里的充分盡可能是讓分子渦輪泵轉(zhuǎn)速為零，若特別趕時(shí)間也至少要保證分子渦輪泵的轉(zhuǎn)速低于40%)，最后再進(jìn)行EI離子源、四極桿及檢測(cè)器的清洗保養(yǎng)。離子源的清洗主要采用棉簽蘸一級(jí)純水溶氧化鋁粉進(jìn)行擦試，擦試部件包含入口透鏡、離子聚焦透鏡、拉出極板、拉出極柱體、離子源體、推斥極、傳輸線(xiàn)套管7個(gè)部件，其它未列入對(duì)象嚴(yán)禁清洗，拆下后需放于干凈的無(wú)紡布上并分開(kāi)存放以免污染和弄丟，列入7個(gè)部件在擦試過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注離子通過(guò)通道，并用適當(dāng)?shù)牧ΡM可能一個(gè)方向的擦試，清洗過(guò)程需嚴(yán)格控制時(shí)間長(zhǎng)短，不宜盲目的認(rèn)為擦洗時(shí)間越長(zhǎng)越好，擦洗完成后，用一級(jí)純水沖洗干凈表面附著的氧化鋁粉，然后再分別用一級(jí)純水、甲醇、正己烷超聲清洗，每種試劑超聲清洗次數(shù)大于等于3次，每次超聲時(shí)間約為5分鐘。四極桿的清洗方式主要采用高純氦氣進(jìn)行吹掃完成。檢測(cè)器的清洗主要采用棉簽蘸正己烷進(jìn)行，擦洗部件為電子倍增器及高能打拿級(jí)，擦洗完后立即用高純氦氣進(jìn)行吹干處理。

2.5 常見(jiàn)故障5：乙酸正丙酯峰出現(xiàn)平頭現(xiàn)象

卷煙條與盒包裝紙溶劑殘留檢測(cè)過(guò)程中乙酸正丙酯峰出現(xiàn)平頭現(xiàn)象。

原因分析：根據(jù)質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)可知，質(zhì)譜的檢測(cè)器包含高能打拿級(jí)和電子倍增器兩個(gè)部分，離子進(jìn)入檢測(cè)器第一階段時(shí)會(huì)被帶強(qiáng)負(fù)電荷的高能打拿級(jí)吸引并結(jié)合而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮樱缓筮M(jìn)入檢測(cè)器的第二階段，該階段擁有的電子倍增器能將接收到的每個(gè)電子進(jìn)行成倍增加，源于儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有無(wú)數(shù)個(gè)帶強(qiáng)負(fù)電荷的高能打拿級(jí)，故電子放大器的倍數(shù)可以達(dá)到十萬(wàn)級(jí)別，出現(xiàn)乙酸正丙酯峰平頭的現(xiàn)象主要源于樣品過(guò)載導(dǎo)致。

處理辦法：將質(zhì)譜參數(shù)中的增益因子參數(shù)調(diào)小，可以參考將默認(rèn)的增益因子1.0調(diào)整為0.5；也可以通過(guò)減少進(jìn)樣量來(lái)達(dá)到目的，該方法非常適用于自動(dòng)進(jìn)樣器，但對(duì)于頂空進(jìn)樣的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于樣品環(huán)設(shè)計(jì)在內(nèi)部而不易實(shí)現(xiàn)操作，有一定的局限性；任何一個(gè)參數(shù)的改變都一定要進(jìn)行定量方法的重新建立，只有這樣，才能確保檢測(cè)結(jié)果的再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。任何一種參數(shù)的調(diào)整過(guò)程均需關(guān)注方法檢測(cè)中峰值響應(yīng)較低物質(zhì)的出峰情況(如溶劑殘留檢測(cè)過(guò)程中的2-乙氧基乙醇)，一定要確保低響應(yīng)峰值的靈敏度達(dá)到檢測(cè)方法的需求。

為了確保投入使用的氣質(zhì)聯(lián)用儀能科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的提供檢測(cè)結(jié)果，有必要養(yǎng)成以下7個(gè)氣質(zhì)使用的好習(xí)慣，并且在養(yǎng)成良好操作規(guī)范，做好日常維護(hù)保養(yǎng)的基礎(chǔ)上不斷積累，不斷深入，力求氣質(zhì)聯(lián)用儀高效率，低故障率的運(yùn)轉(zhuǎn)，并持續(xù)不斷的服務(wù)于檢驗(yàn)檢測(cè)。

好習(xí)慣1氣質(zhì)開(kāi)機(jī)后，須確認(rèn)真空正常后再離開(kāi)準(zhǔn)備樣品；

好習(xí)慣2 自動(dòng)調(diào)諧前，先做好空氣與水檢查；

好習(xí)慣3 久未開(kāi)機(jī)，開(kāi)機(jī)前須吹掃一下氣路再開(kāi)機(jī)；

好習(xí)慣4 久未開(kāi)機(jī)，最好用干凈的無(wú)紡布擦試一下側(cè)板的O型圈；

好習(xí)慣5 更換色譜柱后，須檢查是否漏氣；

好習(xí)慣6 質(zhì)譜調(diào)諧完成后，切記對(duì)調(diào)諧報(bào)告進(jìn)行評(píng)估；

好習(xí)慣7 使用EI源時(shí)，需交替使用燈絲。