Fhermofisher TSQ Quantum GC氣相色譜質譜儀的系統組成 

GC/MS的原理
早在1957年霍姆斯(J. C. Holmes)和莫雷爾(F. A. Morrel)首次實現氣質聯用。Fhermofisher TSQ Quantum GC氣相色譜質譜儀器兼有色譜對混合物的快速分離，又有質譜對分子結構的鑒定功能，采用不同的掃描方式，可有效的去除干擾。對于臺式GC/MS聯用儀系統一般由五個部分組成，分別為:

1.進樣部分;

2.離子源(對樣品進行離子化，使其能被質量分析器所檢測到);

3.質量分析器: 

4.質量檢測器;

5.數據分析系統。

                                 
如圖所示，這五個部分中離子源、質量分析器和質量檢測器是處在高真空狀態下。

1.進樣部分

對于質譜來說，進樣儀器為氣相色譜和直接進樣桿。而對于氣相色譜來說，進樣部分為進樣口，下圖即為分流式進樣口的結構圖。對于進樣口，用戶日常接觸的部件為進樣墊、襯管等兩項。有關這兩項的日常維護在本教材的第三部分儀器維護中將有詳細介紹。對于進樣口的分類，一般常用的有分流進樣:不分流進樣:冷柱頭直接進樣;程序升溫進樣口(PTV)和填充柱進樣口等。對于殘留分析，最為常用的進樣口為不.分流進樣口。在進樣口端，對于氣路一般有載氣流入進氣口，兩路出氣口分別為隔墊吹掃和分流管路。

2.離子源

離子源的作用是將被分析的樣品分子電離成帶電的離子，并使這些離子再離子光學系統的作用下，匯聚成有一定幾何形狀和一定能量的離子束，然后進入質量分析器被分離。

有機質譜儀常用的離子源有:電子轟擊電離源( ElectronImpactIonizationSource，EI)， 下圖結構即為 EI離子源;化學電離源(Chemical lonization Source, CI),其中CI又可以分成PCI (Positive IonChemical lonization) 和NCI (Negative IonChemical lonization); DCI ( 解析化學電離源: Desporption Chemical lonization Source), FI (場致電離源: field ionization source)等。

                                  

電子轟擊電離源(EI)，是氣質聯用儀最多的離子源。所有的氣質都配備EI源，如對應離子源結構圖。上下面是源磁鐵, 以形成一個磁場對燈絲發射的電子進行加速，同時形成電子旋轉可以加大品碰撞的概率。在離子源中，對應N極的裝置為燈絲，產生激發電子，轟擊樣品分子。

EI源的特點是穩定，操作方便，電子流強度可精密控制，電離效率高， 所得的質譜圖重現性好。但是EI源要求被測試的有機樣品必須是能夠氣化的。有些化合物穩定性差，用EI方式不易得到分子離子，因而也就得不到分子量。為了得到分子離子峰可以采用CI電離方式。

CI是利用反應氣體(甲烷、異丁烷、氨等，而且反應氣的量要比樣品氣的量大得多)的離子和有機化合物樣品的分子發生分子-離子反應而生成樣品分子的離子的一種“軟”電離的方法。
CI在結構上與EI沒有太多的差別，只是化學電離源的電離盤要有較好的密封性，使電離盤內反應氣達到離子分子反應所需要的壓強,面又能保證整個電子源的真空。在電子的轟擊下，甲燒氣首先被電離.上圖中的第一個反應式。甲燒離于然后再與分子進行反應，生成加合離子。
CI源是一種軟電離方式，它主要是形成分子離子峰，具有較高的靈敏度和選擇性,碎片較少。而相應的EI源是- -種硬電離方式，對于一個特定的化合物而言，它會形成特征的碎片峰，提供具有很多信息的指紋圖譜。

對于負化學電離的優點有以下幾點:

1)有很強的分子量信息:對于多數有機化合物來說;

2)負CI質譜圖靈敏度要比其正CI的質譜圖高出2-3個數量級。(只對電負性強的離子反應，如CI, F等)，因此靈敏度就上去了;

3)對鹵化化合物的選擇性很好;

4)以用于分析復雜的混合物

3.質量分析器

質量分析器是質譜儀的核心，心臟部分。它將離子源產生的離子按其質量和電荷比(m/z， m-離子的質量數，z-離子攜帶的電荷數)的不同進行分離，得到按質荷比(m/z)排列而成的質譜圖。質量分析器的種類很多:有磁質量分析器，四級質量分析器(四級桿濾質器)，飛行時間質量分析器， 離子阱質量分析器等。分析中常用的為后三種質量分析器。

三重四極桿質譜(Quadrupole MS Filter)

四極桿質量分析器是由四根筆直的金屬或表面鍍有金屬的極桿與軸線平行等距離排列構成的，桿的理想表面為雙曲面。在X, Y軸方向的桿上分別加上急性相反的高頻電壓，當離子從離子源中加速飛出進入四極桿后，只有與四級桿上所加的對應電壓相匹配的離子才能通過四級桿檢測器，其余離子便打在四級桿璧上被過濾掉。四極桿質量分析器采用的是過濾式分離的方式逐一-將離子分離，因此該質量分析器又被稱為四極桿質譜過濾器。對于不同質量數的離子，在整個分析器的電場中存在著其自身對應的穩定廠區，當質量分析器所設的電壓通過某個離子的穩定廠區時，該離子便會通過質量分析器而進入檢測設備中。

三重四極桿質量分析器由三根四極桿串聯而成，分別被稱為Q1、Q2和Q3 (如下圖)。Q1, Q3起到質量分離的作用，Q2會對Q1傳輸過來的離子進行碰撞誘導解離(CID)，三根桿綜合作用從而實現經典的選擇反應監測掃描(SRM)。

當前，食品安全得到廣泛的關注，特別是日本肯定列表的提出，促使檢測方法發展到同時對上百種化合物進行分析的水平。由于化合物之間的性質差別較大，為了確保各種極性的農藥都有很好的回收率,不可避免地將樣本中的基質引入檢測過程中。三重四極桿質譜的選擇反應監測(SRM)是有效解決這一-問題，對復雜基質中目標化合.物進行準確分析的最為基本的掃描技術。
 

TSQ Quantum GC 氣相色譜質譜儀獨有的的高選擇性反應監測(Highly-SelectiveReactionMonitoring，H-SRM)功能正是解決這一問題的最佳手段。通過在Q1上使用分辨增強峰，獲得耐受性更強的母離子，可有效增加待測化合物分析的選擇性，提高分析準確性。

4.檢測器

質譜儀常用的檢測器有直接電檢測器、電子倍增管、閃爍檢測器和微通道板等。電子倍增管運用質量分析器出來的離子轟擊電子倍增管的陰極表面(打納極)，使其發射出二次電子，再用二次電子依次轟擊一系列電極，使二次電子獲得不斷倍增，最后由陽極接受電子流，使離子束得到放大而被檢測出

5.數據處理

Xcalibur軟件，對GC/MS, LC/MS和高級MS從方法開發到報告顯示進行準確控制的統-的直觀顯示操作平臺。
Xcalibur的功能圍繞--個主界面組織。此出發點可使您直接進入Xcalibur的六個主要功能界面:儀器方法設置、進樣列表設置、數據處理方法設置、定性瀏覽器、定量瀏覽器和譜庫檢索數據瀏覽器。從而使您能夠快捷和方便地進入進行工作處理的領域、而不用對其他多余的界面進行操作。下圖界面的上方三個圖標對應的內容均是方法的設置和執行，左右兩端兩個圖標分別為儀器方法的設置，數據處理方法的設置，當兩個方法設置完成后都可以按照箭頭所示的方向調入到中間的Sequence列表中進行執行。