【国家标准(GB)】 化工产品用质谱分析方法通则

中华人民共和国国家标准
化工产品用质谱分析方法通则
General rules for mass spectrometricanalysis for chemical products本标准规定了用质谱计进行物质定量分析的一般方法。1术语
1.1本底
background
承底系指在与分析样品相同的条件下，不送入样品时所产生的质谱。1.2灵敏度
sensitivity
UDC 543.51:661
GB 6041—85
质谱计对于特定化合物的灵缴度，是指在规定的条件下，对于某个质谱峰，仪器对单位样品所产生的响应值。
1.3分辨本领
resulution
质谱计的分辨本领，是指在给定的样品的条件下，仪器对相邻的两个质谱峰的区分能力。相邻等离的两个峰，其峰谷不大于峰高的！0%时，就定义为可以区分。两个峰的分辨本领尺的衣示法是峰谷为峰高的10%时，两峰质量的平均值与质量差的比值。当描述所用的质谱峰的质荷比时，列出对应的分辨本领数据是适宜的，因为不同的仪器，其分辨本领随质荷比的不同而有变化。注，由质谱中的一个峰，出可以计算出分辨本领，接方程式R=M/AM进行让算。式中M是这个峰的质品数，4M是5%峰高处的峰克《按质量单位计算）。只要蜂形对称，峰高在5～10%的范用内是线性的，这种计算方偿和10%峰高的峰谷的定义是等同的，丑便于变际应用。1.4
inlerference
十扰是指在混合样品中测定·个组分的浓度时，妨碍达到通常的准确度的因素。1.5检验用混含物
test mixture
检验用混合物，是已知组成的混合物，其组成与待测样品却近。检验用混个物通常是由纯物质配制而成。
1.6仪器校准样品
samplesfor checking instruments为检验仪器的灵敏度和操作条件，常取规定的纯物质的质谱作为一种判断依揭。这种纯物质Ⅲ做仪器校准样品。
1.7选择离于检测
selected icn nonitoring
选择离子检测技衣是混合物进行定量分析的-种常用方法。选择能够表征该成分的一个质谱峰进行捡测，叫做单离子检测（SID），选择多个质谱峰进行检测，叫多离子检测（MII)）。这种方法的灵国家标准局1985-05-24发布
1986-02-01实施
GB 6041—85
缴度，高」常规的方法，多用于痕量成分的测定。注：由计算机系统采巢全谱数据，在数据处理中选出特定离子的质谱峰进行检测也是常用的方法，叫微选择离子检素（selected ion re[rlevel），也叫质敏碎片祛（mass fragmentograph度约低2～3 个数塑级。
2概要
MF）或质最色谱法。它的灵嗽
质谱分析是先将物质离了化，按离子的质荷比分离，然后测虚各种离子谱峰的强度而实现的一种分析方法。质谐是化个物（或单质）固有的特征之一，不同的化合物除一些异构体之外，有不间的质谱。利用这个性质，可以进行定性分析。谱峰的强度，与它代表的化合物的含量成正比。混合物的质谱，是各成分的质谱的算术加和谱，利用这点，可以进行定量分析。注：化合物的定性，质谱分析是重要手段之一，但往往需多种技术协同完成。质谱定性技术灵活多变，不断山现新技术，暂不作统一的方法规定，3仪器（质谱计）
质谱计通常由进样器、离了源、分析器、检测器及真空系统构成，如图1所示。真空
进祥器
3.1进样器
分析器
图1质谱计的构成
检测器
进样器是把样品引人仪器的离子源的装置。要求进样器在不改变样品的结构和组成的条件下，将样品引人离子源。
常用的进样器，由样品导人装置、气体储罐、样品计量装置、气体限流漏孔（分子漏孔）、抽空及加热装置和相应的控制阀件所构成。要求在测定过程中储罐的气压不发生明显的变化，以获得稳定的离子电流。
其他形式的进样器，主要是直接进样器和色谱联用进样器。3.2离子源
离源是使样品离了化的装置。有多种形式的离了源。电子电离源是定盘分析中最常用的离子源。其他形式的离于源，如化学电离源和表面电离源也已用于定量分析。3.2.1电了电离源
电了电离源一般包括电离室、电子透镜系统，灯丝、电子阱及磁铁等部分，用适当的绝缘件组合而成。图2是电了电离源的一种设计形式，不同的设计在原理上是相同的。测面图
GB 6041--86免费标准bzxz.net
进样音
电仁话
图2电子电离源示意阁
IC-电离，H加热器，F—灯丝，R，R一推斥电极T-电了研，L，L—透镜极，S，—接地电极3.2.2其他离子源
3.2.2.1化学电离源
化学电离源与电子电离源结构相似，但电离室的气密性较高。向电离室通人压力为70Pa充右的反应气，反应气的离子和样品发生分子离了反应，生成与样品特征相关的离子。常用的反应气是甲烷、异丁烷和氨。
3.2.2.2表面电离源
表面电离源又川热电离源。它的电离盒中通常装有彼此绝缘的三条或二条钨（或钳）带，如图3所示。各带通过的电流，可以分别调节，在1800～2700K的温度范内变化。样品徐布在侧面的钨带上：并通电加热。中心带度高于侧带温度。在热能作用下，被分析的元素有部分电离。这种电离源多用丁同位素分析。
图3表面电离源的加热带配罩图
3.3质量分析器
3.3.1磁场质量分析器
分析器由分析管、磁铁等组成。图4是90\单聚焦质谱计的原理图。GB6041-85
图490°单聚焦质谱计原理图
IC—电离室，S,—接地电极S2—二次电子抑制极S,一收集器接地电极，C-法拉第回筒注：磁场质盘分析器的原理
在离子源内生成的质量为m，电荷为乙的离子，在加速电压的作用下，以速度进入强度为H的均匀磁汤，受到与离子运动方向和磁场方间需直的力，裕者曲率半径为，的轨迹运动。离子经过质盘分析器，按质荷比（m/2）分离并案焦。离「的质荷比与各参数的关系，可用下式表示1m/Z-x
当H或(/连续变化时（扫描），各质慢数所对应的离子束依次通过收集快蜂S，，进人检测器。3.3.2四极质量分析器
四极质量分析器由四根平行的极杆组成，其原理图见图5。(en+)
图5四极质量分折器原理图
注，四极后分析器的原理
在特定的叫极场中，某一质荷比的离子能作稳定的报荡，通过四极肠而被接收，其他质荷比的离子则被法掉。因此，在保持直流电压（U。）和射频电压（）振幅比值恒定而连续改变它们的值时（扫描），不同质荷比的离子依次通过四被场，实现质量分离。.4检测器
GE 6041—85
检测器由离了收集器，放大器及记录器（或数据系统）所构成。法拉第圆简接收器和二次电了倍增器是定最分析中常用的。前者精确度较高，而后者有较高的灵敏度。.5真空系统
真空系统包括高真空泵（扩散泵和分了涡轮泵较常用）、低真空泵及真空测量仪表和真空阀件、管路等，以获得仪器所需的真空度。，评价仪器的一般规定
一台质谱计对丁给定的分析{任务的适应程度，由下列问题的答案作出判断。4.1设器的设计
商品仪器，般由制造厂设计，组装并由有经验的人进行过调试。制造！提供仪器的说明书并向用广推荐得到满意的分析结果的步骤。因此，当制造厂推荐其仪器适用于某些分析征务时，有理由在相当程度上信任其推孝。当对仪器的适用性存在疑问时，最终的办法，还是要通过分析检验用混合物，从结果的准确度和精密度作出判断。4.2仪器的状
已经证明仪器的设计可以作这种分析，则要判断它现在的条件是否可以完成这种分析。下面列一般应考虑的内容，以有助于进行调节。4.2.1样品
质谱计皮其辅助的结构和应用的材料，不得与样品反应以至于显著地改变样品的组成。如果在进样系统中有分馏现象选择吸附某些组分，其效应能够检测出来的话，那么对分析方法进行校止时，必须考虑到这些效应。
4.2.2本底
泵的抽速、流导（conductance）、表面状态和仪器的泄漏情况，须保证在分析时可抽到满意的低本底水平。对本底水半的要求，取决于样品中某些组分的浓度。4.2.3灵敏度
质谱计的灵敏度，须达到待测样品预期的最低浓度组分的水，并且要有合乎要求的准确度。其他如重性，样品鼠及时问限制等因素，是必须考虑的。对丁分析操作所希望的最高灵敏度，在分析方法中，与此有关的进样，离了源温度和电离电流的数据，必要时应作说明。方法的制订者应说明以正丁烷为基准时低质最端的灵敏度要求。对下高质量端灵敏度测定，以止1六烷为基准。4.2.4精密度
对于给定的物质，质谱计的响应值会逐日随短期及长期的因f-而变化。短期因子（short-lerrmfaclors）是同一天中间一样品在同台质谱计上做多次试验所表现出来的统i计现象。长期因了（longtermfactors）的影响可以通过较长时间间隔在：‘台质谱计上进行分析或者分散地分析几种类型的样品，每一样品在-一定周期内多次进行分析。对分析方法的评价，应包括荐干个样品的数据，并把操作者、时问周期，仪器，实验室等可能的变化来源因素考虑在内。这比可变因素单次取样法，提供更为可靠的精密度的评价。
4.2.5分辨本领
质谱计所的分辨本领取决于分折方法所要求的精密度、准确度和灵敏度，并取决十所测离子的质垦数。仪器的分辨本领，应按分析任务要求的质量范围和质量精度来确定。4.2.6F扰
有时一台能够提供精确数据的质谱计会产生不精确的结果，特别是在样品类型改变的时候。当样品混合物小的种成分影响质谱计准确测定其他成分的浓度时，是产生了「扰。这种于扰是由样品的记忆效应（memoryelfect）引起的。质谱E作者从试验中认识到某些化合物比另一些化合物更容易产生干扰。但通带无害的化合物偶然也会呈现十扰。制订质谱定量分析标准方法时，若指出有任和-1GB 6041--B6
扰存在，应规定对仪器进行清洗、烘烤、检漏或其他矫正措施。5仪器的性能试验
5.1对于特定的分析方法所用质谱计的性能检验，有两种方法披广泛采用。一种方法是仪器的常规检验，判断仪器性能是否适用。另一种方法是用质谱计分析检验用混合物。两种方法都有用，二者结合使用会更好。后种方法在判断质谱计分析指定样品的性能方雨，更为切实可行，5.2仅器的本底，标志着真空系统抽除先前样品后尚存留的物质或少量泄漏泌的空气，但少最吸附得很半的物质，在检查本底时显示不出来，而样品分时却会造成干扰。这种情况下，就要用净化气体（如纯氮）流过进样系统进行吹打。更有效的办法是用待测样品“冲刷”（即放人样品，再加以抽除，反复进行多次），以减少这些残留物，使达到可以接受的水平。5.3如果还不知道仪器可达到的质量范围内各点上的灵敏度和分辨本领，可以通过扫描适当的化合物估算出来。至丁仪器提供的数据的精密度、通过反复扫描检验用混合物，很容易测定出来。5.4评价扰效应对准确度的影响，最有效的试验方法是进行检验用混合物的分析。如果得到了证确的分析结果，就可以认为：仪器的状况对于所用的检验用混合物来说，不存能干扰。但对丁其他类型的样品，仍可能有1扰。若捡验用混合物的分析结果不满意，那就要根据仪器规证的办法进行矫正处理。用重复分析的办法考核1扰的影响，点到质谱计的分析结果可用为小。5.5检验用混介物的分析，是仪器适用性的最权威的指标。分析方法的制订，必然涉及到检验用混合物的来源问题。复杂的、多组分的检验用混合物的制备是十分困难的，甚至是不可能的；使用与待测样品差别很大的检验用混合物以得到满意的分析结果，也是困雄的，甚至尼不可能的。在这种情况下，对几种检验用混合物进行折衷，是可取的。例如：种检验用混合物可以由样品中预期的主要成分纽成，然后把次要成分掺人，以配成与样品接近的检验用混合物。6定量方法
6.1仪器的校谁
用质谱法进行定量测定时，要准备标准样品（各待测或分的纯物质或检验用混合物），布定的涤件下测定其质谱，并整理得到的数据。在进行标准样品的测定前或测定后，要测定议器校准样品及本底质蘑。
标准样品或检验用混合物的质谱，原则在样品分析前斥都要进行测定。但在日常分析中，可以只测仪器校准样品，以核正测定灵敏度。6.2样品的测定
按标推样品司样的试验条件，测定仪器校准样品、待测的未知样品及本底的质谱。注，当一般方法的炎敏度达不到要求时，采多离一检测定录法。使用标难样品或加入内标样品，测缺恐择离了的驱度，作山校准曲线，再测来知样品，由校准曲线上求出待测成分的含望：6.3计凳
按具体样品分析方法的规定，测最指定的质进峰的强度，采用标准样品所使用的常数，求取组成的定鼠数据。
各成分的含量，应按其体的分析方法的规定，表示为重量分数、体积白分数或尔浓度。注：用质谱法分析某种物质时，决定性的司题楚现有义器的证用性。首先要考意使川的最诱计的没计性能是否满延要求，其次是要举案仪器的现实条件适应本或分析的能力。为了验证这种能力，必须分归检验用混合物，它的组成应利待视样点划类似。分析的结果达到要求的势密度和准确变，是考核方法和仪器可含性的最危依。
附加说明：
GB 804185
本标准由中华人民共和国化学工业部提出，由化学工业部北京化工研究院归口。本标准由化学工业部北京化工研究院负责起草。本标准主要起草人魏鸿烈。
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