氣相色譜法-質譜法聯用（簡稱氣質聯用GC-MS）是將氣相色譜儀器（GC）與質譜儀（MS）通過適當接口（interface）相結合，借助強大的計算機技術，進行聯用分析的技術。下面我們來簡單學習一下GC-MS聯用關鍵技術知識點。

1、GC-MS的結構組成

GC-MS總體上由以下五大部分組成：色譜儀（常壓）、接口部分、質譜分析器（高真空）和計算機數據處理系統。示意圖如圖2所示：

圖2. GC-MS示意圖（圖片來源:公開資料）

氣相色譜部分

氣相色譜儀的基本流程如圖3所示。主要包括以下5大系統：氣路系統、進樣系統、分離系統、溫度控制系統以及檢測和記錄系統。

圖3.氣相色譜儀（GC）基本流程

氣相色譜儀的組成部分及作用：

（1）載氣系統：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量。為獲得純凈、流速穩定的載氣。

（2）進樣系統：包括進樣器和氣化室。進樣器分氣體進樣器和液體進樣器，氣化室是將液體樣品瞬間氣化的裝置。

（3）分離系統：包括色譜柱和柱溫箱和控溫裝置。根據各組分在流動相和固定相中分配系數或吸附系數的差異，使各組分在色譜柱中得到分離。

（4）溫控系統：控制氣化室、柱箱和檢測器的溫度。

（5）檢測和記錄系統：包括檢測器、放大器、記錄儀、或數據處理裝置、工作站 （色譜圖）。將各組分的濃度或質量轉變成電信號并記錄。

接口部分

是協調聯用儀器輸出和輸入狀態的硬件設備。一般分為直接接口（小口徑毛細管柱）和開口分流接口（大口徑毛細管柱），用于除去GC部分的載氣并傳輸組分。在GC-MS聯用中有兩個作用：

（1）壓力匹配——質譜離子源的真空度在10-3Pa，而GC色譜柱出口壓力高達105Pa，接口的作用就是要使兩者壓力匹配。

 （2）組分濃縮——從GC色譜柱流出的氣體中有大量載氣，接口的作用是排除載氣，使被測物濃縮后進入離子源。

MS質譜部分

質譜儀的基本部件有：離子源、濾質器、檢測器三部分組成（結構示意圖如圖4），它們被安放在真空總管道內。在GC-MS聯用中經過氣相色譜分離的各氣態分子受離子源轟擊，電解裂解成分子離子，并進一步碎裂為碎片離子。在電場和磁場綜合作用下，按照m/z大小進行分離，到達檢測器檢測、記錄和整理，得到質譜圖，實現樣品定性定量分析。

圖4.質譜（MS）組成示意圖（圖片來源：儀器分析網絡課程）

（1）進樣系統：GC出來的樣品直接進入MS分析儀。

（2）離子源：離子源的作用是接受樣品產生離子。常用的離子化方式有：電子轟擊EI;化學電離CI.

（3）質量分析器：其作用是將電離室中生成的離子按質荷比（m/z）大小分開，進行質譜檢測。常見質量分析器有：四極質量分析器; 扇形質量分析器; 雙聚焦質量分析器; 離子阱檢測器。

（4）檢測器：檢測器的作用是將離子束轉變成電信號，并將信號放大，常用檢測器是電子倍增器。

2、GC-MS聯用技術原理

圖5為GC-MS聯用儀的內部組成示意圖。在這個組合中氣相色譜儀分離樣品中各組分，起著樣品制備的作用；接口把氣相色譜流出的各組分送入質譜儀進行檢測，起著氣相色譜和質譜之間適配器的作用；質譜儀對接口依次引入的各組分進行分析，成為氣相色譜儀的檢測器；計算機系統交互式地控制氣相色譜、接口和質譜儀，進行數據采集和處理，是GC-MS的中央控制單元。

3、GC-MS技術特點

4、GC-MS測樣要求

GC-MS分析可用于液體，氣體和固體樣品，但主要限于揮發性和半揮發性化合物。

5、GC-MS結果分析

定性分析基礎

定性分析基礎：

GC／MS聯用分析常用的定量方法和色譜一樣有三種，外加一種GC-MS特有方法：

(1) 歸一化法。將樣品中所有組分含量之和作為100，計算各個組分的相對百分含量，稱為歸一化法。計算公式：

式中  Wi——組分i含量；Ai——組分i的峰面積(或峰高)；fi——組分i的質量校正因子。當fi為體積校正因子或摩爾校正因子時，結果分別為體積分數或摩爾分數。   

(2) 外標標準曲線方法。用標準樣品配制不同濃度的標樣，在與待測樣品完全相同的操作條件下，測得標樣中各化合物的峰面積或峰高，得到響應因子：

 式中  Wi——待測化合物標樣含量；Ai——待測化合物標樣峰面積(或峰高)。

(3) 內標法內標標準曲線方法 。外標法存在一定缺點，限于每次的分析條件從樣品處理到測試都會產生誤差。為了克服不可避免的測量誤差，選擇適當的基準物質(內標化合物)加入標樣和待測樣品中進行測定，計算待測化合物和內標化合物響應值之比(稱為相對響應因子)，由相對響應因子和加入內標化合物的量進行定量，稱為內標法。相對響應因子計算，可由：

得到。式中  wi——待測化合物標樣含量；Ai——待測化合物標樣峰面積(或峰高)；WS——內標化合物含量；As——內標化合物峰面積(或峰高)

（4）同位素稀釋法。最理想的是采用待測化合物的同位素標記物作為內標，可以保證內標化合物的化學性質、色譜行為、質譜行為都與待測化合物一致，這樣可以消除化合物之間的差別帶來的誤差。同位素標記物作內標只有GC／MS聯用技術可以運用。計算公式：

式中，RF為校正因子，RF=含量/面積或含量/峰高；C為含量；S為峰面積或峰高。

同位素稀釋法的優點為：

一般可以校正基體影響(標樣和樣品的差別)，提取效率穩定；

進樣誤差小，保留時間隨溶劑梯度變化影響不大；

儀器漂移影響小；

在質譜中同位素稀釋劑與樣品分析物響應穩定，定量結果從樣品分析物與內標的響應比得出更準確。

缺點為：

樣品制備很耗時；

對移液和稀釋等中的誤差結果有缺陷。