氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀日常維護(hù)及真空泄露排查

張芬鵲劉軻韓曉蓉任樂房俊波

(1.渭南市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測中心，陜西 渭南 714000；2.延安市食品質(zhì)量安全檢驗檢測中心，陜西 延安 716000)

目前，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀被廣泛應(yīng)用于食品和農(nóng)藥檢測中，對保障食品安全起著重要的作用。儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是確保檢測工作開展的前提，而氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀空氣泄漏是日常檢測過程中比較常見的問題，掌握泄漏排查和故障解決，做好儀器日常維護(hù)顯得尤為重要。

1 日常保養(yǎng)和維護(hù)

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀是一種高精密儀器，如何做好儀器的日常保養(yǎng)和維護(hù)，確保儀器檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，直接決定著檢測結(jié)果的真實性。本文根據(jù)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的結(jié)構(gòu)，從載氣系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子源4方面探討儀器的日常保養(yǎng)和維護(hù)，確保檢測過程的高質(zhì)量進(jìn)行。

1.1 載氣系統(tǒng)的維護(hù)

1.1.1 載氣的選擇

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的載氣起著對樣品的運(yùn)送、對系統(tǒng)的保護(hù)作用，一般選擇高純氦氣(99.999%)作為載氣，使用時應(yīng)關(guān)注鋼瓶剩余氣體，保證總壓力不低于2MPa。如果氣壓過低則會出現(xiàn)氮?dú)獾膍/z 28譜線豐度過大，或瓶底雜質(zhì)富集導(dǎo)致氣路污染或堵塞。在開機(jī)前應(yīng)檢查鋼瓶總壓力，調(diào)節(jié)分壓閥確保壓力在0.5～0.9MPa，實際應(yīng)用中設(shè)置為0.6MPa。在日常檢測過程中因更換氣體可能會導(dǎo)致壓力表讀數(shù)不準(zhǔn)，應(yīng)避免撞擊，同時按照儀器設(shè)備操作規(guī)程要求定期對氦氣壓力表進(jìn)行檢查，確保壓力閥正常且不漏氣。電子轟擊離子源(EI源)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、電離效率較高，產(chǎn)生的離子碎片相對固定，可以很好地進(jìn)行物質(zhì)鑒定，故EI源被常用于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀中。選擇氦氣作為載氣的原因主要是氦氣具備相對分子量小、化學(xué)惰性強(qiáng)不易電離、純度高、流導(dǎo)性大，易與其它分子組分分離，對樣品產(chǎn)生較好的富集作用，從而不干擾質(zhì)譜圖和總離子流的檢測。

1.1.2 載氣凈化

載氣的純度和凈度直接影響著色譜柱的使用壽命和樣品分析結(jié)果。載氣在進(jìn)入色譜柱之前需要加裝載氣凈化器以去除氣體中的氧氣、水和有機(jī)污染物等雜質(zhì)，從而使載氣的純度進(jìn)一步得到提高，達(dá)到延緩色譜柱中固定相填充物的流失，提高色譜柱的使用時間、降低雜質(zhì)產(chǎn)出的背景噪音，保證基線的平穩(wěn)[1,2]。不同型號儀器選擇相適應(yīng)的載氣凈化裝置，在日常使用過程中，根據(jù)使用頻率、觀察基線噪音、填充物顏色變化等來判斷是否需要更換。當(dāng)基線噪音過大或者載氣凈化器填充物質(zhì)顏色的由綠色變?yōu)榛疑珣?yīng)及時更換載氣凈化器，防止載氣凈化器過飽和而將雜質(zhì)帶入色譜柱中。在保證檢測結(jié)果的前提下，用充分做好節(jié)省載氣的好習(xí)慣。常見載氣節(jié)省方式：利用設(shè)備自帶載氣節(jié)省功能，在儀器待機(jī)狀態(tài)設(shè)置進(jìn)入ECO模式；進(jìn)樣時可采用不分流模式，或運(yùn)行過程中盡量降低分流比；通過根據(jù)檢測物質(zhì)出峰時間，優(yōu)化檢測方法，縮短分析時間等。

1.2 進(jìn)樣系統(tǒng)的維護(hù)

1.2.1 進(jìn)樣針

在樣品前處理過程中，因為樣品基質(zhì)復(fù)雜或者凈化提純不徹底，長時間使用進(jìn)樣針后，針管內(nèi)則會殘留一定量的有機(jī)雜質(zhì)附著在內(nèi)壁上，從而影響進(jìn)樣體積，導(dǎo)致測定數(shù)據(jù)重復(fù)性差。實驗室儀器管理員和使用者應(yīng)定期清洗進(jìn)樣針，避免在使用過程中因雜質(zhì)殘留導(dǎo)致針管內(nèi)壁干澀而出現(xiàn)斷針或堵塞的現(xiàn)象。日常進(jìn)樣針維護(hù)時，應(yīng)切斷電源，打開進(jìn)樣器門艙，將固定進(jìn)樣針的黑色螺栓擰松，打開卡扣，轉(zhuǎn)動皮帶，輕輕卸下進(jìn)樣針，確保進(jìn)樣針不受外力的損壞。將受到污染的進(jìn)樣針置于甲醇或丙酮等有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗至針管內(nèi)壁干凈；或者手動抽取出進(jìn)樣針鐵推桿，用蘸過有機(jī)溶劑的軟布擦拭，重復(fù)吸取有機(jī)溶劑推出至針推流暢平穩(wěn)移動，將進(jìn)樣針自然晾干或者低溫烘干后安裝。安裝時應(yīng)將針頭置于針架下方的小孔中，確保進(jìn)樣針推拉桿完全推至底部，無氣泡并到達(dá)零刻度后旋緊螺栓。打開儀器后，自動進(jìn)樣器自檢，當(dāng)指示燈呈綠色，完成后歸位[3]。當(dāng)進(jìn)樣瓶口擰得過緊或進(jìn)樣針使用時間過久，會出現(xiàn)針尖破損，應(yīng)更換新的進(jìn)樣針。

1.2.2 進(jìn)樣隔墊

進(jìn)樣隔墊應(yīng)選擇和使用高品質(zhì)低流失、耐高溫型。隔墊的更換頻率根據(jù)進(jìn)樣次數(shù)(100次)和進(jìn)樣口工作溫度來決定。當(dāng)保留時間、峰面積的重新性變差、出現(xiàn)鬼峰時，注意檢查是否漏氣或者進(jìn)樣墊污染。更換進(jìn)樣隔墊應(yīng)在關(guān)機(jī)或進(jìn)樣口、色譜柱和接口降溫至50℃以下時進(jìn)行，更換完畢后注意進(jìn)樣口螺帽不宜擰得太緊，一般擰緊后，回轉(zhuǎn)半圈。當(dāng)螺帽安裝過緊則導(dǎo)致隔墊被擠壓太緊，時間過久橡膠將失去自有彈性，進(jìn)樣墊使用壽命將會縮短，進(jìn)樣針吸取樣品會造成打孔效應(yīng)，并影響色譜峰型[4]。

1.2.3 玻璃襯管

玻璃襯管的選擇，應(yīng)考慮進(jìn)樣口類型、樣品量、溶劑類型、進(jìn)樣模式等因素，特別是分流/不分流襯管，絕不能混用，同時安裝時應(yīng)注意玻璃襯管上下的正反方向[5]。日常應(yīng)定期查玻璃襯管的干凈度。當(dāng)保留時間有較大變化、色譜圖出現(xiàn)峰分叉、拖尾、鬼峰時需清洗或者更換襯管。一般受污染的玻璃襯管或石英棉上附有肉眼可見的黑色雜質(zhì)，若不及時更換將嚴(yán)重影響儀器的檢測結(jié)果。更換玻璃襯管和O型圈時，用鑷子夾住O型圈反復(fù)轉(zhuǎn)動至松取出，不應(yīng)用鑷子夾玻璃襯管的玻璃部分，易造成襯管損壞。清洗污染的玻璃襯管時，將其浸入有機(jī)溶劑(丙酮等)中超聲清洗，如清洗不干凈可選擇更換新的玻璃襯管。

1.3 色譜柱的維護(hù)

1.3.1 色譜柱的選擇與老化

一般色譜柱的信息包括長度、口徑、厚度和固定液。選擇色譜柱時應(yīng)根據(jù)檢測所用標(biāo)準(zhǔn)方法中要求的柱子信息購買和使用，特別注意最高耐受溫度。在選擇毛細(xì)管色譜柱的固定相可以按照與目標(biāo)化合物極性相近的原則，確保較高的分離度和良好的峰形，或者根據(jù)分析物的沸點，當(dāng)沸點差異大選擇非極性柱，差異不大時選擇極性柱。色譜柱固定相的極性越高，其使用上限的溫度越低，隨柱溫升高柱流失越大；色譜柱的長短影響著檢測所用時間，柱子越長檢測時間越長，在保證檢測物質(zhì)均能完全分離的情況下，盡量選擇短柱；在確保柱容量的前提下，小口徑色譜柱具有分離度、峰形與靈敏度好的特點；較厚的固定液膜能承受較大的進(jìn)樣量，有利于同分異構(gòu)體的分離，但具有柱流失嚴(yán)重的缺點。

初次使用新色譜柱，色譜柱放置一段時間后再次使用，色譜柱受到污染或損傷后都需進(jìn)行適當(dāng)老化，目的在于去除固定相表面不穩(wěn)定的固定相流失碎片或污染物，確保檢測中峰型穩(wěn)定。在老化柱子時應(yīng)將柱子與質(zhì)譜端或檢測器分開，用死堵堵住接口，按照提前設(shè)置好的升溫程序進(jìn)行，注意最高溫度不應(yīng)高于柱子恒溫溫度上限。

1.3.2 色譜柱的安裝和保存

色譜柱安裝時應(yīng)戴上乳膠手套，確保不污染柱子。新買的柱子或者柱子被污染時，應(yīng)使用專用陶瓷切片對柱子兩端進(jìn)行平整切割。石墨墊圈的選用應(yīng)與柱子型號匹配，且進(jìn)樣口端和質(zhì)譜端選擇對應(yīng)的石墨墊圈，不可混用。用專業(yè)的量具比對后確定接入進(jìn)樣口和質(zhì)譜端的長度。安裝柱接頭螺帽時不宜擰得過緊，過緊會導(dǎo)致石墨圈破損造成漏氣，一般用手?jǐn)Q緊后再用扳手緊1/4圈即可。在色譜柱接入質(zhì)譜端前，先開機(jī)讓柱子末端插入盛有有機(jī)溶劑的小燒杯，觀察是否有均勻的氣泡溢出,且流速與設(shè)定值相當(dāng)。當(dāng)色譜柱不使用時，可用廢舊進(jìn)樣墊將柱頭兩端堵住，確保色譜柱與外部空氣隔離，防止空氣氧化色譜柱內(nèi)部涂層，降低柱子的使用性能。

1.4 真空系統(tǒng)的維護(hù)

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測器需在真空環(huán)境下工作，真空度直接影響著儀器的靈敏度和檢測結(jié)果。通過機(jī)械泵運(yùn)轉(zhuǎn)將空氣排出使得質(zhì)譜端處于真空狀態(tài)。泵油的更換按照使用頻率或者操作手冊規(guī)定進(jìn)行。更換時關(guān)閉儀器電源，將泵放置在試驗臺面上，廢液瓶置于排油口，打開放油口，排出廢油后，重新擰緊。打開軟件實時分析，在真空控制窗口的高級功能菜單欄下點開啟機(jī)械泵5～10s后關(guān)閉。再次打開放油口，排出殘留廢油后擰緊，裝入新泵油。儀器再次開啟后，在消耗品重置欄中將使用時間清零。泵油建議每3000h更換1次，如果長時間不更換會使真空度下降損傷機(jī)械泵。

1.5 離子源的維護(hù)

儀器長時間使用，離子源就可能被污染，造成檢測結(jié)果重現(xiàn)性不好。離子源清洗需佩戴干凈手套，并用丙酮清洗所用工具。卸完真空后關(guān)閉電源，打開腔門，按照儀器幫助目錄下清洗離子源視頻的操作步驟進(jìn)行，用鑷子和安裝桿取出離子源放在潔凈處避免部件污染，分開排斥極套裝和離子源盒，用研磨砂紙反復(fù)擦拭離子源盒內(nèi)部、兩側(cè)圓孔、排斥極的平面、側(cè)邊的圓周面，用洗耳球吹去表面雜塵后，用丙酮溶液超聲清洗30min后，在400℃的高溫爐中老化1h。按步驟組裝好離子源后安裝至腔體，關(guān)閉艙門。儀器啟動后，重置離子源使用時間。

1.6 燈絲的維護(hù)

燈絲的主要作用是通過高壓電子轟擊電離產(chǎn)生帶電離子。日常檢測中不建議一直使用1根燈絲，應(yīng)相互切換使用，并做好維護(hù)。影響燈絲的因素：一般情況下真空啟動后0.5h才能打開燈絲，如果真空度不好時打開燈絲，會加快燈絲消耗，當(dāng)真空漏氣時，空氣會加快燈絲的氧化和消耗；長期檢測高濃度樣品會加快燈絲消耗；燈絲與離子源應(yīng)安裝在正確位置，如有偏差會導(dǎo)致燈絲變形縮短壽命；離子源的電子導(dǎo)入孔清洗不徹底，會導(dǎo)致電子導(dǎo)入率降低，縮短燈絲壽命。

2 真空泄露點排查及故障解決

2.1 系統(tǒng)檢漏

啟動真空系統(tǒng)后，下載初始參數(shù)，等方法參數(shù)傳輸至儀器，GC和MS準(zhǔn)備就緒后2～3h，在實時分析助手欄中點擊調(diào)諧按鈕，單擊峰監(jiān)測窗，在監(jiān)視組中選擇水、空氣，點開燈絲開關(guān)，調(diào)節(jié)檢測器電壓為0.7kV使m/z:18(水)、28(氮?dú)?、32(氧氣)峰在可視范圍內(nèi)進(jìn)行峰監(jiān)測。當(dāng)沒有空氣泄露的狀態(tài)下，氮?dú)?m/z 28)峰高是水(m/z 18)峰高的2倍以下，若在2倍以上，則可能發(fā)生空氣泄漏。

在峰檢測結(jié)果正常情況下，進(jìn)行自動調(diào)諧。調(diào)諧結(jié)果應(yīng)做到6點檢查：查看峰形是否有明顯分叉、是否對稱；查看半峰寬值范圍是否在0.6±0.1內(nèi)；查看檢測器電壓是否超過1.5kV；查看基峰值是否是18或69；查看m/z 502的相對強(qiáng)度比率是否大于為2%；查看m/z 69的峰強(qiáng)度是否至少是m/z 28峰強(qiáng)度的2倍。調(diào)諧結(jié)果均滿足時，才能保證檢測器在良好真空環(huán)境下工作。

2.2 真空泄露點

真空系統(tǒng)常見問題是真空度達(dá)不到儀器正常工作條件，多數(shù)原因是漏氣、脫氣。從鋼瓶總閥到離子源每一個結(jié)合點都可能存在漏氣，包括鋼瓶與減壓閥接口、減壓閥與氣路管線、氣路管線與載氣過濾器、載氣過濾器與氣體入口處、進(jìn)樣口螺母的松緊、隔墊和O型圈的破損、色譜柱兩端接口松、質(zhì)譜端腔體艙門有灰塵碎渣、腔門密封圈老化等。

2.3 漏氣排查方法

2.3.1 外部氣路排查

檢查鋼瓶減壓閥與載氣管路是否漏氣。當(dāng)更換新壓力表、載氣管路或者使用一段時間后，應(yīng)檢查減壓閥是否存在漏氣。檢查方法：在儀器關(guān)閉狀態(tài)下，打開鋼瓶總閥，減壓閥分壓表刻度為0.6MPa，擰緊鋼瓶總閥，完全松開減壓閥，記錄此刻總壓表以及分壓表的刻度值；經(jīng)過一段時間，觀察記錄的壓力刻度值是否有變化，如果分壓表刻度下降則表明分壓表到儀器間的載氣管路漏氣，如果總壓表刻度下降則表明總壓表到鋼瓶總閥之間漏氣；用檢漏液或者肥皂水泡沫仔細(xì)檢查每一個結(jié)合處，確定漏氣點后，將螺母重新擰緊或者更換新減壓閥[6]。

在更換氣瓶時或載氣管路過濾器，氣路中容易混入空氣，在一段時間內(nèi)容易造成氮?dú)夥遢^高，可加大分流比，將氣體總流量調(diào)至300mL·min-1吹掃15min或者將氣路入口處螺絲稍微擰松吹掃5min，再進(jìn)行漏氣檢查。

2.3.2 內(nèi)部氣路排查

將色譜柱連接質(zhì)譜端取下，用比色管裝一定量有機(jī)試劑，將色譜柱插入觀察是否有足夠穩(wěn)定的氣泡，如果有說明內(nèi)部氣路完好，如果無則應(yīng)從進(jìn)樣口的隔墊、O型圈、色譜柱進(jìn)行排查。檢查色譜柱兩端的螺母是否緊固。新安裝的壓環(huán)，要在溫度為200～250℃保持10～30min，降溫后重新擰緊才能達(dá)到完全密封狀態(tài)。若更換進(jìn)樣墊、O型圈后再次按照上述操作，如果正常說明可能耗材時間久破損或者螺母太松，需進(jìn)行更換。

2.3.3 質(zhì)譜端排查

將色譜柱連接質(zhì)譜端取出，用死堵堵住質(zhì)譜端，抽真空后進(jìn)行峰監(jiān)測，如果監(jiān)測正常說明質(zhì)譜端不存在漏氣點，如果不正常則可能漏氣。此時完全卸掉真空，打開艙門，將手洗干凈后對著密封圈擦拭幾遍去除塵土或毛發(fā)。不宜用酒精、脫脂棉、濾紙等擦拭腔門及密封圈，因為酒精會使密封圈變硬、脫脂棉和濾紙容易產(chǎn)生碎屑造成離子源污染。

3 結(jié)語

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀在日常檢測中被應(yīng)用的越來越廣泛，作為大型精密儀器，做好日常的維護(hù)是確保儀器正常運(yùn)轉(zhuǎn)、檢測結(jié)果準(zhǔn)備的重要保障。儀器管理員和使用者要按照儀器維護(hù)保養(yǎng)時間表和期間核查標(biāo)準(zhǔn)做好管理和維護(hù)，確保儀器在最佳狀態(tài)下檢測。