气相色谱质谱联用仪日常维护及真空泄露排查

张芬鹊刘轲韩晓蓉任乐房俊波

(1.渭南市农产品质量安全检验检测中心，陕西 渭南 714000；2.延安市食品质量安全检验检测中心，陕西 延安 716000)

目前，气相色谱质谱联用仪被广泛应用于食品和农药检测中，对保障食品安全起着重要的作用。仪器的正常运转是确保检测工作开展的前提，而气相色谱质谱联用仪空气泄漏是日常检测过程中比较常见的问题，掌握泄漏排查和故障解决，做好仪器日常维护显得尤为重要。

1 日常保养和维护

气相色谱质谱联用仪是一种高精密仪器，如何做好仪器的日常保养和维护，确保仪器检测的灵敏度和准确性，直接决定着检测结果的真实性。本文根据气相色谱质谱联用仪的结构，从载气系统、进样系统、真空系统、离子源4方面探讨仪器的日常保养和维护，确保检测过程的高质量进行。

1.1 载气系统的维护

1.1.1 载气的选择

气相色谱质谱联用仪的载气起着对样品的运送、对系统的保护作用，一般选择高纯氦气(99.999%)作为载气，使用时应关注钢瓶剩余气体，保证总压力不低于2MPa。如果气压过低则会出现氮气的m/z 28谱线丰度过大，或瓶底杂质富集导致气路污染或堵塞。在开机前应检查钢瓶总压力，调节分压阀确保压力在0.5～0.9MPa，实际应用中设置为0.6MPa。在日常检测过程中因更换气体可能会导致压力表读数不准，应避免撞击，同时按照仪器设备操作规程要求定期对氦气压力表进行检查，确保压力阀正常且不漏气。电子轰击离子源(EI源)，其结构简单、工作稳定、电离效率较高，产生的离子碎片相对固定，可以很好地进行物质鉴定，故EI源被常用于气相色谱质谱联用仪中。选择氦气作为载气的原因主要是氦气具备相对分子量小、化学惰性强不易电离、纯度高、流导性大，易与其它分子组分分离，对样品产生较好的富集作用，从而不干扰质谱图和总离子流的检测。

1.1.2 载气净化

载气的纯度和净度直接影响着色谱柱的使用寿命和样品分析结果。载气在进入色谱柱之前需要加装载气净化器以去除气体中的氧气、水和有机污染物等杂质，从而使载气的纯度进一步得到提高，达到延缓色谱柱中固定相填充物的流失，提高色谱柱的使用时间、降低杂质产出的背景噪音，保证基线的平稳[1,2]。不同型号仪器选择相适应的载气净化装置，在日常使用过程中，根据使用频率、观察基线噪音、填充物颜色变化等来判断是否需要更换。当基线噪音过大或者载气净化器填充物质颜色的由绿色变为灰色应及时更换载气净化器，防止载气净化器过饱和而将杂质带入色谱柱中。在保证检测结果的前提下，用充分做好节省载气的好习惯。常见载气节省方式：利用设备自带载气节省功能，在仪器待机状态设置进入ECO模式；进样时可采用不分流模式，或运行过程中尽量降低分流比；通过根据检测物质出峰时间，优化检测方法，缩短分析时间等。

1.2 进样系统的维护

1.2.1 进样针

在样品前处理过程中，因为样品基质复杂或者净化提纯不彻底，长时间使用进样针后，针管内则会残留一定量的有机杂质附着在内壁上，从而影响进样体积，导致测定数据重复性差。实验室仪器管理员和使用者应定期清洗进样针，避免在使用过程中因杂质残留导致针管内壁干涩而出现断针或堵塞的现象。日常进样针维护时，应切断电源，打开进样器门舱，将固定进样针的黑色螺栓拧松，打开卡扣，转动皮带，轻轻卸下进样针，确保进样针不受外力的损坏。将受到污染的进样针置于甲醇或丙酮等有机溶剂中进行超声清洗至针管内壁干净；或者手动抽取出进样针铁推杆，用蘸过有机溶剂的软布擦拭，重复吸取有机溶剂推出至针推流畅平稳移动，将进样针自然晾干或者低温烘干后安装。安装时应将针头置于针架下方的小孔中，确保进样针推拉杆完全推至底部，无气泡并到达零刻度后旋紧螺栓。打开仪器后，自动进样器自检，当指示灯呈绿色，完成后归位[3]。当进样瓶口拧得过紧或进样针使用时间过久，会出现针尖破损，应更换新的进样针。

1.2.2 进样隔垫

进样隔垫应选择和使用高品质低流失、耐高温型。隔垫的更换频率根据进样次数(100次)和进样口工作温度来决定。当保留时间、峰面积的重新性变差、出现鬼峰时，注意检查是否漏气或者进样垫污染。更换进样隔垫应在关机或进样口、色谱柱和接口降温至50℃以下时进行，更换完毕后注意进样口螺帽不宜拧得太紧，一般拧紧后，回转半圈。当螺帽安装过紧则导致隔垫被挤压太紧，时间过久橡胶将失去自有弹性，进样垫使用寿命将会缩短，进样针吸取样品会造成打孔效应，并影响色谱峰型[4]。

1.2.3 玻璃衬管

玻璃衬管的选择，应考虑进样口类型、样品量、溶剂类型、进样模式等因素，特别是分流/不分流衬管，绝不能混用，同时安装时应注意玻璃衬管上下的正反方向[5]。日常应定期查玻璃衬管的干净度。当保留时间有较大变化、色谱图出现峰分叉、拖尾、鬼峰时需清洗或者更换衬管。一般受污染的玻璃衬管或石英棉上附有肉眼可见的黑色杂质，若不及时更换将严重影响仪器的检测结果。更换玻璃衬管和O型圈时，用镊子夹住O型圈反复转动至松取出，不应用镊子夹玻璃衬管的玻璃部分，易造成衬管损坏。清洗污染的玻璃衬管时，将其浸入有机溶剂(丙酮等)中超声清洗，如清洗不干净可选择更换新的玻璃衬管。

1.3 色谱柱的维护

1.3.1 色谱柱的选择与老化

一般色谱柱的信息包括长度、口径、厚度和固定液。选择色谱柱时应根据检测所用标准方法中要求的柱子信息购买和使用，特别注意最高耐受温度。在选择毛细管色谱柱的固定相可以按照与目标化合物极性相近的原则，确保较高的分离度和良好的峰形，或者根据分析物的沸点，当沸点差异大选择非极性柱，差异不大时选择极性柱。色谱柱固定相的极性越高，其使用上限的温度越低，随柱温升高柱流失越大；色谱柱的长短影响着检测所用时间，柱子越长检测时间越长，在保证检测物质均能完全分离的情况下，尽量选择短柱；在确保柱容量的前提下，小口径色谱柱具有分离度、峰形与灵敏度好的特点；较厚的固定液膜能承受较大的进样量，有利于同分异构体的分离，但具有柱流失严重的缺点。

初次使用新色谱柱，色谱柱放置一段时间后再次使用，色谱柱受到污染或损伤后都需进行适当老化，目的在于去除固定相表面不稳定的固定相流失碎片或污染物，确保检测中峰型稳定。在老化柱子时应将柱子与质谱端或检测器分开，用死堵堵住接口，按照提前设置好的升温程序进行，注意最高温度不应高于柱子恒温温度上限。

1.3.2 色谱柱的安装和保存

色谱柱安装时应戴上乳胶手套，确保不污染柱子。新买的柱子或者柱子被污染时，应使用专用陶瓷切片对柱子两端进行平整切割。石墨垫圈的选用应与柱子型号匹配，且进样口端和质谱端选择对应的石墨垫圈，不可混用。用专业的量具比对后确定接入进样口和质谱端的长度。安装柱接头螺帽时不宜拧得过紧，过紧会导致石墨圈破损造成漏气，一般用手拧紧后再用扳手紧1/4圈即可。在色谱柱接入质谱端前，先开机让柱子末端插入盛有有机溶剂的小烧杯，观察是否有均匀的气泡溢出,且流速与设定值相当。当色谱柱不使用时，可用废旧进样垫将柱头两端堵住，确保色谱柱与外部空气隔离，防止空气氧化色谱柱内部涂层，降低柱子的使用性能。

1.4 真空系统的维护

气相色谱质谱联用仪检测器需在真空环境下工作，真空度直接影响着仪器的灵敏度和检测结果。通过机械泵运转将空气排出使得质谱端处于真空状态。泵油的更换按照使用频率或者操作手册规定进行。更换时关闭仪器电源，将泵放置在试验台面上，废液瓶置于排油口，打开放油口，排出废油后，重新拧紧。打开软件实时分析，在真空控制窗口的高级功能菜单栏下点开启机械泵5～10s后关闭。再次打开放油口，排出残留废油后拧紧，装入新泵油。仪器再次开启后，在消耗品重置栏中将使用时间清零。泵油建议每3000h更换1次，如果长时间不更换会使真空度下降损伤机械泵。

1.5 离子源的维护

仪器长时间使用，离子源就可能被污染，造成检测结果重现性不好。离子源清洗需佩戴干净手套，并用丙酮清洗所用工具。卸完真空后关闭电源，打开腔门，按照仪器帮助目录下清洗离子源视频的操作步骤进行，用镊子和安装杆取出离子源放在洁净处避免部件污染，分开排斥极套装和离子源盒，用研磨砂纸反复擦拭离子源盒内部、两侧圆孔、排斥极的平面、侧边的圆周面，用洗耳球吹去表面杂尘后，用丙酮溶液超声清洗30min后，在400℃的高温炉中老化1h。按步骤组装好离子源后安装至腔体，关闭舱门。仪器启动后，重置离子源使用时间。

1.6 灯丝的维护

灯丝的主要作用是通过高压电子轰击电离产生带电离子。日常检测中不建议一直使用1根灯丝，应相互切换使用，并做好维护。影响灯丝的因素：一般情况下真空启动后0.5h才能打开灯丝，如果真空度不好时打开灯丝，会加快灯丝消耗，当真空漏气时，空气会加快灯丝的氧化和消耗；长期检测高浓度样品会加快灯丝消耗；灯丝与离子源应安装在正确位置，如有偏差会导致灯丝变形缩短寿命；离子源的电子导入孔清洗不彻底，会导致电子导入率降低，缩短灯丝寿命。

2 真空泄露点排查及故障解决

2.1 系统检漏

启动真空系统后，下载初始参数，等方法参数传输至仪器，GC和MS准备就绪后2～3h，在实时分析助手栏中点击调谐按钮，单击峰监测窗，在监视组中选择水、空气，点开灯丝开关，调节检测器电压为0.7kV使m/z:18(水)、28(氮气)、32(氧气)峰在可视范围内进行峰监测。当没有空气泄露的状态下，氮气(m/z 28)峰高是水(m/z 18)峰高的2倍以下，若在2倍以上，则可能发生空气泄漏。

在峰检测结果正常情况下，进行自动调谐。调谐结果应做到6点检查：查看峰形是否有明显分叉、是否对称；查看半峰宽值范围是否在0.6±0.1内；查看检测器电压是否超过1.5kV；查看基峰值是否是18或69；查看m/z 502的相对强度比率是否大于为2%；查看m/z 69的峰强度是否至少是m/z 28峰强度的2倍。调谐结果均满足时，才能保证检测器在良好真空环境下工作。

2.2 真空泄露点

真空系统常见问题是真空度达不到仪器正常工作条件，多数原因是漏气、脱气。从钢瓶总阀到离子源每一个结合点都可能存在漏气，包括钢瓶与减压阀接口、减压阀与气路管线、气路管线与载气过滤器、载气过滤器与气体入口处、进样口螺母的松紧、隔垫和O型圈的破损、色谱柱两端接口松、质谱端腔体舱门有灰尘碎渣、腔门密封圈老化等。

2.3 漏气排查方法

2.3.1 外部气路排查

检查钢瓶减压阀与载气管路是否漏气。当更换新压力表、载气管路或者使用一段时间后，应检查减压阀是否存在漏气。检查方法：在仪器关闭状态下，打开钢瓶总阀，减压阀分压表刻度为0.6MPa，拧紧钢瓶总阀，完全松开减压阀，记录此刻总压表以及分压表的刻度值；经过一段时间，观察记录的压力刻度值是否有变化，如果分压表刻度下降则表明分压表到仪器间的载气管路漏气，如果总压表刻度下降则表明总压表到钢瓶总阀之间漏气；用检漏液或者肥皂水泡沫仔细检查每一个结合处，确定漏气点后，将螺母重新拧紧或者更换新减压阀[6]。

在更换气瓶时或载气管路过滤器，气路中容易混入空气，在一段时间内容易造成氮气峰较高，可加大分流比，将气体总流量调至300mL·min-1吹扫15min或者将气路入口处螺丝稍微拧松吹扫5min，再进行漏气检查。

2.3.2 内部气路排查

将色谱柱连接质谱端取下，用比色管装一定量有机试剂，将色谱柱插入观察是否有足够稳定的气泡，如果有说明内部气路完好，如果无则应从进样口的隔垫、O型圈、色谱柱进行排查。检查色谱柱两端的螺母是否紧固。新安装的压环，要在温度为200～250℃保持10～30min，降温后重新拧紧才能达到完全密封状态。若更换进样垫、O型圈后再次按照上述操作，如果正常说明可能耗材时间久破损或者螺母太松，需进行更换。

2.3.3 质谱端排查

将色谱柱连接质谱端取出，用死堵堵住质谱端，抽真空后进行峰监测，如果监测正常说明质谱端不存在漏气点，如果不正常则可能漏气。此时完全卸掉真空，打开舱门，将手洗干净后对着密封圈擦拭几遍去除尘土或毛发。不宜用酒精、脱脂棉、滤纸等擦拭腔门及密封圈，因为酒精会使密封圈变硬、脱脂棉和滤纸容易产生碎屑造成离子源污染。

3 结语

气相色谱质谱联用仪在日常检测中被应用的越来越广泛，作为大型精密仪器，做好日常的维护是确保仪器正常运转、检测结果准备的重要保障。仪器管理员和使用者要按照仪器维护保养时间表和期间核查标准做好管理和维护，确保仪器在最佳状态下检测。