便携式气相色谱_质谱联用仪的研制及应用

摘　要　将双曲面三维离子阱质谱技术与低热容气相色谱技术相结合，研制了便携式气相色谱－质谱联用仪（ＧＣ－ＭＳ）。此仪器主要由进样系统、低热容气相色谱模块、气质接口以及小型化离子阱质谱模块等构成，其主机重量小于１４ｋｇ，体积为４４ｃｍ×３６ｃｍ×２２ｃｍ，功耗小于１００Ｗ。该仪器中的离子阱质谱仪系统具有１５～５５０ａｍｕ的质量范围，在全质量范围内质量分辨率优于０．５ａｍｕ（ＦＷＨＭ），ZG扫描速率可达１００００ａｍｕ／ｓ，此系统还具有三级质谱分析功能。采用此便携式ＧＣ－ＭＳ分别测试环境标准样品ＥＰＡ　ＴＯ－１４和ＥＰＡ　６２４，结果表明，仪器具有定性能力强、分析速度快、检测灵敏度高、功耗小以及便携性能优等特点，可对空气、水体、固态废弃物中的有毒有害物质进行现场分析和检测。

    近年来，环境污染问题日趋严重，化工原料泄漏等突发事件增多，地质灾害频发，生化恐怖袭击
求越来越迫切。在众多的分析仪器中，气相色谱－质谱联用仪（ＧＣ－ＭＳ）具有灵敏度高、定性准确和分析速度快等优点，为环境污染物、化工原料和化学战剂等有害物质的检测提供了理想的解决方案［１］。但是，传统的台式ＧＣ－ＭＳ体积大、功耗高、对工作环境要求苛刻，无法满足现场分析的需求。因此，研制具有快速响应和现场分析能力的便携式ＧＣ－ＭＳ已成为当今分析仪器领域的研究热点［２～５］。

    随着国家对高端分析仪器的大力支持和投入，我国在色谱和质谱技术方面正处于快速发展的时
矩形离子阱技术［１３，１４］、数字离子阱技术［１５］、阵列离子阱技术［１６］、飞行时间质谱仪、色谱－四极杆质谱联用仪、色谱仪等。上述研究大多针对传统的台式仪器，而在便携式ＧＣ－ＭＳ方面的研究较少，国内尚未推出商业化的便携式ＧＣ－ＭＳ产品，目前使用的便携式ＧＣ－ＭＳ均为国外进口产品。进口产品不仅价格高昂，而且其使用和维护成本非常高，极大阻碍了该技术在我国的普及，严重削弱了我国在相关领域内的应急监测和快速反应能力。本研究自主研发了基于双曲面三维离子阱技术和低热容色谱技术的便携式ＧＣ－ＭＳ仪器，简述了其总体设计及主要结构，并给出了仪器的性能测试结果。