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衡量一台质谱仪性能好坏的指标包括灵敏度、分辨率、质量范围、质量稳定性等。质谱仪的种类很多,其性能指标的表示方法也不完全相同,现将主要的指标及测试方法说明如下。
(一)灵敏度
l.GC-MS灵敏度
GC-MS灵敏度表示一定的样品(如八氟萘或六氯苯),在一定的分辨率下,产生一定信噪比的分子离子峰所需的样品量。具体测量方法如下:通过GC进标准测试样品(八氟萘)1pg,质谱采用全扫描方式从m/z 200扫到m/z 300,扫描完成后,用八氟萘的分子离子m/z 272做质量色谱图并测定m/z 272离子的信噪比,如果信噪比为20,则该仪器的灵敏度可表示为1pg八氟萘(信噪比20:1)。有的仪器用六氯苯作测试样品,那么测量时要改用六氯苯的分子离子m/z 288。如果仪器灵敏度达不到1pg。则要加大进样量,直到有合适大小的信噪比为止。用此时的进样量及信噪比规定灵敏度指标。
2.LC-MS的灵敏度
LC-MS的灵敏度测定常采用利血平作为测试样品,测试方法如下:配置一定浓度的利血平(如10 pg/uL),通过LC进一定量样品,以水和甲醇各50%为流动相(加入1%醋酸),全扫描,做利血平质子化分子离子峰m/z 609的质量色谱图。用进样量和信噪比规定灵敏度指标。
(二)分辨率
质谱仪的分辨率表示质谱仪把相邻两个质量分开的能力,常用R表示。其定义是,如果某质谱仪在质量M处刚刚能分开M和M+△M两个质量的离子,则该质谱仪的分辨率为:
例如某仪器能刚刚分开质量为27.9949和28.0061的两个离子峰。则该仪器的分辨率为:
这里有两点需说明:所谓两峰刚刚分开,一般是指两峰间的“峰谷”是峰高的10%(每个峰提供5%)。另外,在实际测量时,很难找到刚刚分开的两个峰,这时可采用下面方法进行分辨率的测量:如果两个质谱峰M1、和M2的中心距离为a,峰高5%处的峰宽为b,则该仪器的分辨率为:
还有一种定义分辨率的方式:如果质量为M的质谱峰其峰高50%处的峰宽(半峰宽)为△M。则分辨率为:
后一种表示方法测量时比较方便。目前,FT-MS和TOF MS采用这种分辨率表示方式。对于磁式质谱仪,质量分离是不均匀的,在低质量端离子分散大,高质量端离子分散小,或者说M小时△M小,M大时△M也大,因此,仪器的分辨率数值基本不随M变化。在四极杆质谱仪中,质量排列是均匀的,若在M=100处,△M=1,则R=100,在M=1000时,也是△M=1,则R=1000,分辨率随质量变化。为了对不同M处的分辨率都有一个共同的表示法,四极质谱仪的分辨率一般表示为M的倍数,如R=1.7M或R=2M等。如果是R=2M,表示在M=100时,R=200; M=1000时,R=2000。
(三)质量范围
质量范围是质谱仪所能测定的离子质荷比的范围。对于多数离子源,电离得到的离子为单电荷离子,这样,质量范围实际上就是可以测定的分子量范围;对于电喷雾源,由于形成的离子带有多电荷,尽管质量范围只有几千,但可以测定的分子量可达10万以上。质量范围的大小取决于质量分析器。四极杆分析器的质量范围上限一般在1000左右,也有的可达3000,而飞行时间质量分析器可达几十万。由于质量分离的原理不同,不同的分析器有不同的质量范围,彼此间比较没任何意义。同类型分析器则在一定程度上反映质谱仪的性能。当然,了解一台仪器的质量范围,主要为了知道它能分析的样品分子量范围。不能简单认为质量范围宽仪器就好。对于GC-MS来说,分析的对象是挥发性有机物,其分子量一般不超过500,最常见的是300以下。因此,对于GC-MS的质谱仪来说,质量范围达到800应该就足够了,再高也不一定就肯定好。如果是LC-MS用质谱仪,因为分析的很多是生物大分子,质量范围宽一点会好一些。
(四)质量稳定性和质量精度
质量稳定性主要是指仪器在工作时质量稳定的情况,通常用一定时间内质量漂移的质量单位来表示。例如某仪器的质量稳定性为:0.1amu/12h,意思是该仪器在12h之内,质量漂移不超过0.1amu。
质量精度是指质量测定的精确程度。常用相对百分比表示,例如,某化合物的质量为152.0473amu,用某质谱仪多次测定该化合物,测得的质量与该化合物理论质量之差在0.003amu之内,则该仪器的质量精度为百万分之二十。质量精度是高分辨质谱仪的一项重要指标,对低分辨质谱仪没有太大意义。
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