EI&CI双电离TOFMS与流量调制全GC×GC系统的性能评估?

EI&CI双电离TOFMS与流量调制全GC×GC系统的性能评估?

摘要

本文介绍了电子电离（EI）和化学电离（CI）双电离飞行时间质谱仪（TOFMS）与全二维气相色谱（GC×GC）系统的结合使用及其性能评估。研究重点关注了质谱仪在全二维气相色谱中的应用所必需的关键性能指标，如采集速度、离子源响应、EI/CI切换、气相色谱传输以及数据对齐等。通过改进的快速切换离子光学系统，实现了在100Hz频率下对来自相同GC×GC流出物的EI和CI采集的快速切换。此外，通过与标准单四极杆质谱仪（QMS）耦合到相同GC系统的设置进行比较，评估了质谱图质量。研究还展示了包括和不包括额外火焰电离检测器（FID）的两种设置，并通过利用质谱仪CI阶段的高抽气效率，实现了CI灵敏度的显著提高。最后，使用所提出的设置对德国联邦高速公路上的交通排放样品进行了热解吸GC×GC-EI&CI-TOFMS分析。

主要内容

1. 引言

气相色谱（GC）作为挥发性和半挥发性化合物的重要分离技术，已应用数十年。与质谱（MS）联用后，使用70eV电子的电子电离（EI）因其高灵敏度、高重现性和快速时间响应而成为最常用的电离方法。然而，EI在化合物鉴定方面存在局限性，如相似有机化合物的碎片化可能导致相同的质量谱信号，从而降低匹配因子和鉴定概率。为解决这些问题，研究引入了选择性更强和更温和的电离技术，如化学电离（CI）。

2. 方法与材料

研究使用了来自德国伍珀塔尔联邦高速公路B7的交通排放样品，以及包含84种不同化合物的定制气体混合物。气相色谱仪在GC×GC模式下运行，采用了两种检测器设置：一种是包括FID和TOFMS的双检测器设置，另一种是仅使用TOFMS作为检测器的设置。通过优化离子光学切换频率和离子源响应时间，评估了EI和CI质谱的质量和数据对齐情况。

3. 结果与讨论

• ?切换速度与质谱性能?：为实现GC×GC分离中不损失色谱信息，需要提高质谱采集速度。研究通过优化采集速度和离子类型切换时间，确保了每种离子模式下的性能与单电离设置相当。

• ?离子源与快速色谱的兼容性?：EI源因其低压力、小电离体积和相对开放的设计，非常适合GC×GC。而针对CI源，通过增加气体流量降低了分析物在电离区域内的停留时间，从而保持了色谱性能。

• ?EI和CI数据对齐?：详细调查了EI和CI数据之间可能的时间差异，并通过调整CI传输线长度来补偿EI源室中的额外流阻，实现了数据的良好对齐。

• ?CI灵敏度提升?：利用质谱仪CI阶段的高抽气效率，通过引导高比例的GC×GC调制流向CI源，显著提高了CI灵敏度。

• ?化合物鉴定?：使用标准气体混合物和交通排放样品验证了仪器的性能。结果表明，结合EI和CI信息可以显著提高化合物鉴定的置信度。

4. 结论

EI&CI-TOFMS系统的性能满足了GC×GC-MS在速度和质谱图质量方面的要求。研究通过改进EI/CI切换设置，显著减少了离子类型之间的切换时间。与QMS标准测量的直接比较验证了生成的EI质谱图在常见库搜索中的可用性。此外，利用GC×GC流量调制设置中的高气体流量，实现了CI灵敏度的显著提高。未来的研究将进一步验证GC×GC-EI&CI-TOFMS设置的准确性、精密度、检测限和动态范围，并探索不同CI反应离子在鉴定不同化合物类方面的优势。

通过本文，我们了解到EI&CI双电离TOFMS与流量调制GC×GC系统的结合为复杂样品的化合物鉴定提供了强大的工具，特别是在提高鉴定置信度和灵敏度方面展现出了显著优势。

Performance Evaluation of an EI&CI Dual Ionization TOFMS Hyphenated with a Flow Modulated GC×GC System

J Am Soc Mass Spectrom. 2024 Nov 6;35(11):2670-2679.  doi: 10.1021/jasms.4c00138. Epub 2024 Jul 22.

Steffen Br?kling 1, Marleen Vetter 1, Ralf Kurtenbach 2, Peter Wiesen 2, Scott J Campbell 3, John H Moncur 3, Sonja Klee 1