气相色谱仪、气相色谱-质谱仪有什么区别？

007

气相色谱仪、气相色谱-质谱仪有什么区别？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/8580195202

继续前进

1. 工作原理  
气相色谱仪（GC）      
它是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异来进行分离。样品在气化室被气化后，由载气（通常是惰性气体如氦气、氮气等）带入色谱柱。色谱柱内的固定相可以是固体吸附剂或涂渍在惰性载体上的液体，样品中的各组分在通过色谱柱时，由于与固定相的相互作用不同，在柱内的保留时间也不同，从而实现分离。分离后的组分依次进入检测器，检测器会根据各组分的物理或化学性质产生相应的信号，信号强度与组分的含量有关，经过数据处理系统记录和处理后，得到色谱图。     
气相色谱 - 质谱仪（GC - MS）
它是气相色谱和质谱两种技术的联用。首先，样品的分离过程与气相色谱仪相同，通过色谱柱将混合物中的各组分分离。然后，分离后的组分依次进入质谱仪。质谱仪是通过将样品离子化，生成各种离子，这些离子在质量分析器中根据其质荷比（m/z）的不同进行分离和检测。不同质荷比的离子到达检测器的时间和强度不同，从而得到质谱图。通过对质谱图的解析，可以获得化合物的分子量、分子式、分子结构等信息。
2. 功能用途
气相色谱仪
主要用于对样品中的化合物进行分离和定量分析。例如，在石油化工行业中，可以分析石油产品中的各种烃类化合物的含量；在环境监测中，能够检测空气中的有机污染物（如苯系物、挥发性有机物等）的浓度；在食品行业，可用于分析食品中的香味成分、农药残留等的含量。
气相色谱 - 质谱仪
除了具有气相色谱仪的分离和定量功能外，还能够提供化合物的结构信息。这对于未知化合物的鉴定非常重要。例如，在药物研发中，可以用于鉴定药物代谢产物的结构；在法医鉴定中，能够分析毒品、毒物等未知有机化合物的成分和结构；在环境科学领域，可以帮助确定环境中新兴有机污染物的化学结构。
3. 检测信息
气相色谱仪
得到的是色谱图，横坐标通常是保留时间，纵坐标是检测器响应信号强度（如峰高或峰面积）。根据保留时间可以对已知化合物进行定性，根据峰面积或峰高结合校准曲线可以进行定量分析。但对于一些复杂的未知化合物，仅靠气相色谱的保留时间很难准确判断其结构。     
- 气相色谱 - 质谱仪
得到的是总离子流色谱图（TIC）和质谱图。总离子流色谱图类似于气相色谱图，用于表示各组分的流出时间和相对含量。质谱图则包含了每个组分的详细结构信息，通过对质谱图中的分子离子峰、碎片离子峰等的分析，可以推断化合物的结构。
4. 仪器结构
气相色谱仪
主要由气源（提供载气）、进样系统（包括进样口和气化室）、色谱柱、检测器和数据处理系统等部分组成。不同的检测器适用于不同类型的化合物检测，例如氢火焰离子化检测器（FID）对有机化合物有广泛的响应，电子捕获检测器（ECD）对含有电负性基团的化合物（如卤代烃）有高灵敏度。   
气相色谱 - 质谱仪
是在气相色谱仪的基础上增加了质谱仪部分。质谱仪主要包括离子源（如电子轰击离子源EI、化学离子源CI等）、质量分析器（如四极杆质量分析器、离子阱质量分析器、飞行时间质量分析器等）、检测器和真空系统。离子源用于将从色谱柱流出的组分离子化，质量分析器对离子进行分离和筛选，真空系统是为了保证离子在质谱仪中的正常运动和检测，因为离子在高真空环境下才能避免与其他气体分子碰撞而产生干扰。