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使用全二維的時(shí)候，一定要弄明白，全二維到底是如何工作的？在使用過程中該如何操作？又有哪些關(guān)鍵點(diǎn)需要注意？本文主要介紹島津全二維GC×GC-MS的工作機(jī)理、調(diào)制解調(diào)器及其工作原理、制冷單元的選擇與可應(yīng)用的領(lǐng)域、噴射氣氣源的選擇；硬件操作的關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)。相信通過閱讀此推文，一定能夠?qū)Υ蠹胰媪私夂?/span>使用全二維有所幫助。

島津全二維GC×GC-MS工作機(jī)理

GC×GC色譜技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種全新的分離復(fù)雜混合物的色譜技術(shù)手段，也是迄今為止最高分離能力的多維色譜技術(shù)；島津全二維GC×GC-MS是把分離機(jī)理不同而又相互獨(dú)立的兩根色譜柱（通常情況下，一根非極性色譜柱和一根極性色譜柱）以串聯(lián)的方式連接于調(diào)制解調(diào)器，通過設(shè)置一定的調(diào)制時(shí)間（調(diào)制周期）將一維色譜柱流出物捕集、聚焦后以脈沖方式釋放到二維色譜柱，進(jìn)行進(jìn)一步分離，通過MS檢測器采集圖譜，再通過專用數(shù)據(jù)處理軟件將色譜峰轉(zhuǎn)化成以一維色譜柱保留時(shí)間為X軸，二維色譜柱保留時(shí)間為Y軸，信號(hào)強(qiáng)度為Z軸的3D圖譜，如圖1所示，同時(shí)質(zhì)譜圖（M/Z）分布在X-Y平面的每一個(gè)采集點(diǎn)上，構(gòu)成了四維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行定性、定量分析。

圖1：全二維3D圖譜

調(diào)制解調(diào)器及其工作原理

通過以上全二維GC×GC-MS工作機(jī)理的介紹，大家對(duì)全二維已經(jīng)有了一個(gè)整體的概念，下面為大家介紹島津全二維GC×GC-MS調(diào)制解調(diào)器及其工作原理：

1 ?調(diào)制解調(diào)器：

島津采用Zoex第二代熱調(diào)制解調(diào)器，使用環(huán)形設(shè)計(jì)，在第二根色譜柱上作標(biāo)記點(diǎn)，通常在距第一根色譜柱的0.5m，1.5m處作標(biāo)記點(diǎn)，調(diào)制環(huán)部分長度為1m。然后將調(diào)制環(huán)纏繞到柱支架上，使兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)重合，再將第一根色譜柱與第二根色譜柱使用金屬雙通進(jìn)行串聯(lián)，置于噴射裝置中，如圖2所示。

圖2：環(huán)形調(diào)制解調(diào)器

（專利環(huán)形技術(shù)，僅需一個(gè)冷噴嘴和一個(gè)熱噴嘴）

2 ?調(diào)制解調(diào)器工作原理：

當(dāng)熱噴射氣打開時(shí)，被聚焦在“調(diào)制環(huán)”中的樣品化合物被重新加熱釋放，離開下游冷點(diǎn)，進(jìn)入二維色譜柱進(jìn)行分離；一維色譜柱中的樣品化合物離開上游冷點(diǎn)，進(jìn)入“調(diào)制環(huán)”在下游冷點(diǎn)重新聚焦；圖3為調(diào)制解調(diào)器工作原理示意圖。

圖3：島津全二維GC×GC-MS調(diào)制解調(diào)器工作原理示意圖

通過冷聚焦，脈沖熱釋放的調(diào)制方式，能夠?qū)⒁痪S色譜柱中分離的樣品化合物，在經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器時(shí)峰被切片，在二維色譜柱中快速分離，形成極尖銳的峰，分離度和靈敏度均提高，如圖4、圖5所示。

圖4：調(diào)制解調(diào)器作用的效果圖

圖5：島津全二維GC×GCMS采集的TIC圖（峰寬0.18s）

制冷單元的選擇

島津全二維GC×GC-MS系統(tǒng)依據(jù)制冷單元的不同，分為一代調(diào)制器和二代調(diào)制器，分別為ZX1和ZX2。

1 ?ZX1調(diào)制器需要使用液氮制冷，溫度更低，最低溫度-189℃，可以捕集到C3組分，主要用于石化、香精香料領(lǐng)域，圖6為島津GC×GC-MS一代ZX1結(jié)構(gòu)圖與外觀圖。

圖6：島津GC×GC-MS一代ZX1結(jié)構(gòu)圖與外觀圖

2 ?ZX2調(diào)制器使用電子制冷，由冷卻系統(tǒng)自動(dòng)制冷，最低溫度-90℃，適用于C7以上組分，對(duì)于全二維絕大部分的應(yīng)用來說，ZX2調(diào)制器即可滿足要求，且不需使用液氮，使用更方便。用于除石化、香精香料外的其它領(lǐng)域。圖7為島津GC×GC-MS二代ZX2結(jié)構(gòu)圖與外觀圖）。

圖7：島津GC×GC-MS二代ZX2結(jié)構(gòu)圖與外觀圖

噴射氣氣源的選擇

噴射氣氣源的要求：①噴射氣在使用中約在10-20L/min之間調(diào)節(jié)，建議配置至少30L/min的供氣量，以免運(yùn)行時(shí)超負(fù)荷。②供給壓力要求300-700kPa。③露點(diǎn)溫度要求-40℃以下。

依據(jù)以上的三點(diǎn)要求，有三種氣源可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室情況進(jìn)行選擇：

1 ? 液氮罐：要求是高壓罐，XL180型或XL240型，氣體出口配置減壓閥，減壓閥出口配1/4英寸軟管接頭。液氮罐的好處是，露點(diǎn)足夠，不需要除水裝置，直接使用即可；缺點(diǎn)是，灌一罐液氮使用時(shí)間大約10-15天，需要頻繁灌液氮。

2 ?氮?dú)獍l(fā)生器：氮?dú)獍l(fā)生器的好處是一次購買，可連續(xù)使用，像大家常用的PEAK氮?dú)獍l(fā)生器供氣量以及露點(diǎn)都有達(dá)到要求的型號(hào)，可直接使用，不需要配置干燥器進(jìn)行除水。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。

3 ?空氣發(fā)生器：同氮?dú)獍l(fā)生器一樣，一次購買，連續(xù)使用，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)較便宜。缺點(diǎn)是露點(diǎn)不夠，需要加配空氣干燥器，干燥器也需要定期更換，否則露點(diǎn)溫度不夠，容易造成制冷單元結(jié)冰，噴射氣流量變小或?yàn)榱悖瑹o法正常使用。

操作的關(guān)鍵步驟及注意事項(xiàng)

1 ?全二維色譜柱的安裝及注意事項(xiàng)：

首先將調(diào)制環(huán)柱支架置于噴射裝置上，并通過調(diào)整調(diào)制環(huán)半圓大小，使調(diào)制環(huán)半圓末端與熱噴嘴以及冷噴嘴中心對(duì)齊；然后，將一維色譜柱入口連接到進(jìn)樣口端，二維色譜柱末端連接到MS接口；最后，依次安裝色譜柱保護(hù)板、色譜柱于色譜柱柱箱支架上，如圖8所示。全二維色譜柱安裝的關(guān)鍵點(diǎn)如圖9所示。

圖8：全二維色譜柱安裝示例圖

圖9：全二維色譜柱安裝關(guān)鍵點(diǎn)

2 ?噴射氣的開啟與關(guān)閉以及注意事項(xiàng)：

噴射氣的開啟與關(guān)閉有兩種操作方式可實(shí)現(xiàn)

第一種操作方式：

見圖10，在GC控制面板上進(jìn)入主畫面，按[功能]-[快捷操作]進(jìn)入快捷操作畫面，按下[----]輸入數(shù)字3,再按下[運(yùn)行]打開冷噴氣；再次按下[----]輸入數(shù)字2,按下[運(yùn)行]打開熱噴氣。關(guān)閉冷噴氣與熱噴氣分別對(duì)應(yīng)數(shù)字-3和-2。

圖10：噴射氣開啟與關(guān)閉方法一

第二種操作方式：

見圖11，在主畫面按[可選設(shè)備]-[繼電器控制]進(jìn)入繼電器控制畫面，按V3和V2的on和off即可打開和關(guān)閉冷噴氣和熱噴氣。V3對(duì)應(yīng)冷噴氣閥，V2對(duì)應(yīng)熱噴氣閥。

圖11：噴射氣開啟與關(guān)閉方法二

 噴射氣開啟與關(guān)閉時(shí)的注意事項(xiàng)

① 在啟動(dòng)制冷裝置之前，先行打開噴射氣約15分鐘，以交換冷卻單元中可能存在的濕氣，防止冷卻管冰結(jié)，造成氣路阻塞。

② 使用ZX2電子制冷時(shí)，關(guān)閉制冷單元后，調(diào)節(jié)冷噴氣流量1L/min，并保持噴射氣開啟狀態(tài)約3至4小時(shí)。

③ 使用ZX1液氮制冷時(shí)，關(guān)閉液位控制器充氮，調(diào)節(jié)冷噴氣流量不小于1L/min，保持噴射氣開啟狀態(tài)約12小時(shí)，當(dāng)冷噴氣恢復(fù)正常溫度，在調(diào)制環(huán)上不在結(jié)霜時(shí)，再關(guān)閉冷噴氣。

④ 在關(guān)閉制冷單元時(shí)，如果停止噴射氣供應(yīng)，外部空氣會(huì)反流回制冷交換管，造成結(jié)冰，阻塞氣路。

總 結(jié)

島津全二維GC×GC-MS系統(tǒng)，可應(yīng)用于石油化工、天然產(chǎn)物、香精香料、環(huán)境化學(xué)、藥物代謝、公安刑偵、食品與風(fēng)味物質(zhì)等領(lǐng)域的復(fù)雜混合物分析。兩種調(diào)制器ZX1和ZX2，不僅可以與島津的四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀（單四極桿、三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀）組合成全二維GC×GC-MS系統(tǒng)，同時(shí)也可以搭載氣相檢測器FID、ECD使用，可以滿足不同復(fù)雜混合物樣品分析的需求。篇幅有限，先為大家介紹到這里，下期繼續(xù)介紹ZX1液氮制冷的操作，調(diào)制周期設(shè)定，以及軟件配置與方法設(shè)定等方面的相關(guān)內(nèi)容，感興趣的朋友，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注島津售后服務(wù)公眾號(hào)。