中古質量分析計物質の成分や構造を分析するための精密科学機器であり、化学、物理学、生物学、環境科学など多くの分野で重要な役割を果たしている。その動作原理は、荷電粒子の電磁場中の運動挙動の正確な測定に基づいている。試料はまずイオン化され、荷電イオンに変換される。これらのイオンは電場中で加速され、その後磁場に入る。磁場の作用の下で、イオンは偏向して、異なる質量荷重比(イオン質量と電荷数の比)のイオン偏向の程度は異なって、それによって検出器の上で特定の信号分布、つまり質量スペクトル図を形成します。質量スペクトル上の各ピークの位置、強度などの情報を分析することにより、サンプル中の異なる成分の分子量、構造及び相対含有量を決定することができる。
以下は中古質量分析計一般的な操作手順の詳細:
一、サンプル準備(重要な前提、分析結果に影響)
サンプルの状態(固体、液体、気体)と性質(揮発性、熱安定性、極性など)に基づいて、適切な処理方式を選択し、サンプルが有効にイオン化され、干渉を減らすことができることを確保する:
サンプル前処理:
液体サンプル:純度が低い場合、濾過、抽出(例えば液液抽出、固相抽出SPE)、濃縮(例えば回転蒸発)などにより不純物を除去する必要がある、濃度が高すぎる場合は、メタノール、アセトニトリルなどの溶媒を器具の検査範囲内に希釈する必要がある。
固体サンプル:熱安定固体に対して、粉末に研磨して溶解することができ、ポリマーなどの不溶性固体である場合、誘導体化(難イオン化物質を易イオン化誘導体に変換)または固体直接注入技術が必要となる場合がある。
ガスサンプル:通常、ガスサンプリングバルブを介して直接注入するか、吸着脱着装置を介して濃縮する(例えば、微量揮発性有機物を検出する)。
試料溶解とマトリックスマッチング:
電離源と互換性のある溶媒(例えばESI源は通常極性溶媒、EI源は通常非極性溶媒)を選択し、溶媒が試料と反応したり、干渉イオンが発生したりするのを避ける。
生体試料(例えば血液、尿)については、タンパク質などの高分子干渉(例えば沈殿法、遠心ろ過)を除去する必要がある。
二、計器の起動とパラメータの調整
電源を入れて予熱する:
計器説明書の順序に従って電源を入れ(通常はまず真空ポンプ、電源を入れ、ホストコンピュータとワークステーションソフトウェアを再開する)、真空システムが動作真空度に達することを確保し(例えば、高真空システムは10 Pa何別を必要とする)、イオン源、質量分析器などの部品は安定している(予熱時間は通常30分から2時間)。
パラメータ設定:
イオン化源パラメータ:試料タイプに基づいてイオン化方式(例えばEI、ESI、MALDIなど)を選択し、イオン源温度、イオン化電圧、ガス流速(例えばESIのシースガス、補助ガス)などを設定する。例えば
EI源:電子エネルギー(通常70 eV)、イオン源温度(150〜300℃)を設定する、
ESI源:噴霧電圧(3-5 kV)、capillary温度(200-350℃)、霧化ガス圧力を設定する。
質量分析器パラメータ:スキャン範囲(m/z範囲、例えば50-1000)、スキャン速度、解像度を設定する(必要に応じて選択し、定性的に高解像度、定量的に高速スキャンが必要)。
併用設備パラメータ(例えばGC-MS/LC-MS):クロマトグラフィーと併用する場合、クロマトグラフィー条件(例えばカラム温度、流速、流動相比例)を同期して設定し、クロマトグラフィー分離と質量分析の検出が一致することを確保する必要がある。
三、サンプル分析(核心操作環節)
注入:
注入方法に応じて選択:
直接注入:固体または液体試料を注入ロッドを通して直接イオン源に送る(純試料または単純系に適している)、
クロマトグラフィー注入:サンプルはまずガスクロマトグラフィー(GC)または液体クロマトグラフィー(LC)で分離し、それからインタフェースを通じて質量分析(食品、環境サンプルなどの複雑な混合物に適用)に入る、
自動サンプリング:ロットサンプルは自動サンプリング器により順次サンプリングでき、効率を高め、人為誤差を減らすことができる。
データ収集:
ワークステーションソフトウェアの「収集」機能を起動し、計器は自動的にサンプルイオンを質量荷重比スキャンし、リアルタイム質量スペクトル図(横軸はm/z、縦軸はイオン強度)を生成する。
定量分析については、まず標準品の質量スペクトル信号を収集し、標準曲線(イオン強度と濃度の関係)を確立し、それから未知のサンプルを分析する必要がある。
品質管理:
各ロットのサンプルを分析する前に、標準物質(例えばパーフルオロトリドアミンPFTBAを用いてm/zを校正する)を用いて計器の校正を行い、荷重比の精度を確保する、
ブランクサンプル(溶媒など)を挿入し、背景干渉を排除する。繰り返し注入による再現性の検証(相対標準偏差RSDは通常<5%必要)。
四、データ処理とシャットダウン
データ処理:
ワークステーションソフトウェアを使用して元の質量分析データを解析する:
定性分析:特徴イオンピーク(分子イオン化ピーク、フラグメントイオンピークなど)を用いて標準スペクトルライブラリ(NISTライブラリなど)を比較し、化合物の種類を確定する、高分解能質量スペクトルは正確な分子量を直接与え、構造鑑定を支援することができる。
定量分析:目標化合物の特徴イオン(例えば、母イオン-子イオン対、三重四重極ロッド質量分析に適用)を選択し、標準曲線に基づいてサンプル濃度を計算する。
分析結果(質量スペクトル図、濃度報告など)を導出し、結果検証(偽陽性を排除し、ピーク純度を確認するなど)を行う。
機器の電源を切る:
まずデータ収集を停止し、イオン源パラメータ(例えば、電圧をオフにし、加熱)をオフにし、次に連続使用設備、ホスト電源を順番にオフにし、最後に真空ポンプをオフにする(一部の機器は真空度を低下させてからポンプをオフにする必要がある)。
計器の使用状態(例えば真空度、故障状況)を記録し、注入システム(例えば洗浄カラム、注入針)を整理する。