在这次采访中，美国JEOL USA，Inc。的MS产品经理John Dane与Azom谈论了质谱法，尤其是气体色谱质量质谱仪在石油行业中的作用。
首先，您能简要概述什么是质谱法和气体色谱质 - 质谱仪（GC-MS）播放的角色？
Mass spectrometry is a powerful tool for analyzing the chemicals present in solid, liquid, or gas samples. In its simplest form, a mass spectrometer (MS) consists of 3 major components: ion source, analyzer, and detector.
为了进行MS分析，首先在离子源中将化学物质离子化，以产生来自这些分子的阳性或负电荷分子和/或片段。之后，将离子定向到MS分析仪中以测量质量到电荷比（m/z），然后通过检测系统检测到每个离子。使用此信息，观察到m/zpatterns can be related back to a particular analyte through database searches, high resolution accuratem/zmeasurements, fragment analysis, or a combination of these in order to determine the most likely identity for each measured compound.
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同样值得注意的是，电离法通常与将用于分析的化学物种类型相关。通常，通常通过使用电子电离（EI）和化学电离（CI）等电离技术进行小分子分析，而大分子分析（即肽，蛋白质，聚合物等）通过使用诸如电磷离子化（ESI）等技术（ESI）进行电离化）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）。此外，对于小分子，离子通常具有单电荷，因此离子的质量与测量m/z其中z = 1。相反，对于较大的分子，看到多个带电的离子并不少见，因此有必要乘以m/z由MS观察到具有电荷数，以计算分子或片段的实际质量。
MS系统通常用作气相色谱（GC）和液相色谱（LC）等色谱技术的检测器。这些被认为是连字符技术。对于GC-MS，GC输出直接连接到MS离子源，以便将样品中存在的化学物质分开，然后由MS电离和测量。这样做可以使分析师与样品中的其他化学品分别评估每个分析物的MS数据。这里的关键是GC涉及分离可以是的化合物蒸发通过加热进入气相。考虑到这一点，GC-MS通常专注于小分子分析（m/z≤1000），因为不可能将较大的分子（如肽和蛋白质）放入气相中进行GC分离。通过使用LC-MS等技术，可以更好地分析这些较大的分子。
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同样，GC-MS使用的最常见电离技术是EI，它是一种硬电离方法，它会导致化学化合物以特定模式分解，然后可以比较并与EI数据库质谱进行评分以进行识别。此外，GC-MS可以与其他较软的电离技术（例如化学电离（CI），光电离）（PI）和场电离（FI）一起使用，以获取有关完整分子的其他信息。
总体而言，GC-MS是一种常见的分析化学技术，可广泛用于各种应用（取证，石油，环境等），可以在全球学术，政府和工业实验室中找到。
GC-Alpha质谱仪的ACCUTOF是什么？
TheACCUTOF GC-ALPHAis our 6Thgeneration GC-MS system to use a high-resolution time-of-flight MS. More specifically, the GC-Alpha’s high-resolution capability allows users to evaluate chemical masses beyond the decimal place.
为什么这很重要？作为一个非常简单的例子，一氧化碳（CO）和氮气都2) have a nominal (integer) mass of 28. If you measure these chemicals in a low-resolution MS system, they would be indistinguishable from each other and would simply be reported as a single peak appearing atm/z28.然而，使用高分辨率的MS，由于两个物种都有不同的元素，因此它们将以2个单独的峰出现，而CO显示了一个峰m/z27.995 and N2在m/z28.006。正如该示例突出显示的那样，GC-Alpha允许用户确定每个测量的元素组成m/z。
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Along with high-resolution capabilities, the GC-Alpha also offers a wide variety of ionization techniques that include EI, CI, PI, and FI. As mentioned earlier, EI is a hard ionization technique that causes chemical species to fragment into particular patterns that allow the user to compare the measured data to databases for identification. Unfortunately, not all chemicals are registered in the databases so it can be necessary to have other options available to help narrow down possible candidates.
结果，拥有其他工具功能来帮助确定其身份可能会有所帮助。至于CI，PI和FI，它们都是软电离技术，旨在使化学物质在电离过程中保持完整，以便可以在质谱中清楚地测量母离子。因此，将这些软电离技术之一与高分辨率MS相结合，可以使分析师确定样品中存在的分析物的元素组成。
您能告诉我们一些有关这两种关键技术及其提供的好处的信息吗？
The two new key technologies introduced with the GC-Alpha are newly designed high-performance hardware and a new generation of data analysis software.
The new hardware consists of a new and improved ion optical system that provides both high ion transmission for better sensitivity and improved high resolution for better peak separation of ions that only differ after the decimal place. Specifically, the system’s resolving power was increased from 10,000 for the previous generation system to 30,000 for the GC-Alpha.
此外，该系统的质量精度也从小于3ppm提高到小于1ppm，以更准确地报告测量m/z对于每个分析物。这些硬件改进是一个令人兴奋的发展，使我们能够成为高分辨率GC-MS市场中独特的实力。
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至于另一个关键技术，MSFINEANALISS是一个新的软件包，专门设计用于利用GC-Alpha的独特功能。在最简单的形式中，该软件使用了一种新的工作流，涉及自动集成通过硬电离（EI）获得的数据以及通过软电离（FI，PI，CI）获得的数据，以识别示例中存在的分析物。输出是一个颜色编码的报告，用户很容易审查。
这个新的自动化工作流程非常重要，因为正如我短暂介绍的那样，GC-MS数据分析通常仅依赖于将EI质谱与数据库搜索进行比较。不幸的是，在没有良好数据库匹配的样品中测量未知化学物质并不少见。结果，分析师无法单独通过数据库搜索自信地识别它们。这是GC-Alpha的高分辨率和软电离功能以及MSFINEANALISS软件步骤的组合，以帮助自动分析数据以识别这些未知化合物。
为什么GC-Alpha非常适合石油应用？
GC-Alpha是一个强大的工具，可用于查看石油样品，因为它提供了其他GC-MS系统不可用的独特功能。对于大多数石油烃，如果使用EI，这些化合物将散落成常见的片段离子，几乎没有产生父母离子（称为分子离子）来帮助识别。因此，软电离技术是帮助识别这些化合物的必要条件。
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事实证明，CI（最常见的软电离技术）并不是这样做的理想候选者，因为它需要有效的电离电离，并且通常会导致这些碳氢化合物的破碎化。另一方面，GC-Alpha可以独特配备场电离（FI）以电离碳氢化合物，以产生分子离子，然后可以与其高分辨率能力一起使用，以识别每种化合物。
FI被认为是MS电离烃的金标准，并在石油行业被广泛使用。在该领域中使用的较少，但对于石油分析也有用是光电离（PI）。这是一种软电离技术，比CI的能量较小（因此分裂较少），但比FI更富集。PI对于电离芳族烃特别有用，因此它是针对这些类型化合物的一种更集中的电离技术。
还值得注意的是，石油样品通常非常复杂，有数百万种化合物。结果，他们的分析需要在将其引入MS之前进行大量色谱分离以进行识别。最常见的情况是通过使用GCXGC进行分离来解决这种情况，在该分离中，样品被两个具有不同列相（典型的一个非极性列和一个极性柱）的两列分离，以实现与每种化合物的合理分离其他。事实证明，GCXGC需要一个快速检测系统，该系统可以以25光谱/秒的最低度量数据进行测量。GC-Alpha比这更好，可以以50频谱/秒的速度运行。
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The GC-Alpha is basically the total package for petroleum analysis in that it brings together high-resolution MS, high-speed data acquisition, field ionization, and GCxGC in order to look at incredibly complex samples to identify unknowns. We have a number of petroleum applications (base oils, diesel fuel, kerosene, etc.) on our website that highlights these capabilities.
在石油应用方面，为什么GC-Alpha使用两个组合离子源（EI和软电离）很重要？
我们的组合离子源（包括EI/FI版本和EI/PI版本）很有用，因为它们不需要用户破坏真空以在硬电离和软电离之间进行更改。这是一个非常有用的功能，因为更改电离方法通常涉及交换离子源硬件，该硬件通常需要在提取旧源之前将GC列拉回，然后再放入新的源并等待源区域再次到达真空。不幸的是，这可能需要时间才能做到，然后向后拉柱可能会导致柱子打破柱，这反过来影响分离分子的保留时间，在不同的电离测量之间存在保留时间不匹配的分子。
GC-Alpha通过组合离子来源克服了这些问题。对于EI/FI源，在电离方法之间切换所需的只是通过真空互锁的探针快速交换。这通常需要不到一分钟。至于EI/PI源，所需的只是从EI转换为PI，将关闭EI细丝并打开PI灯。
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For petroleum applications, both of these sources are very useful in that they allow the user to switch between ionization methods with no downtime. In particular, the EI/FI combination source is incredibly useful for the analysis of petroleum compounds such as saturated hydrocarbons, especially when using FI to determine molecular ions. These kinds of compounds are notoriously difficult when it comes to producing molecular ions by any other soft ionization method. For the EI/PI, the PI capability is extremely sensitive for measuring aromatic compounds so having this capability can really provide insight into the presence of these compounds in petroleum samples.
How does the GC-Alpha differ from other GC-MS’s on the market?
With a high-resolution capability of 30,000, the GC-Alpha is very competitive with the current state-of-the-art for high-resolution GC-MS instruments. Additionally, this system offers the widest variety of ionization methods with EI, CI, PI, and FI and high-speed data acquisition. Also worth noting, the system also offers direct insertion probe (DIP), direct exposure probe (DEP), and field desorption (FD) methods for direct analysis of samples that are not capable of being vaporized for GC separation. Basically, these options allow you another method of analysis when doing GC-MS analysis is not possible.
所有这些功能确实将GC-Alpha与市场上可用的其他系统区分开来，这对我们来说非常令人兴奋。我们真的很期待看到GC-Alpha在石油市场中继续增长，并看到该系统也继续扩展到其他市场。
关于美国耶尔
Since 1949, the JEOL legacy has been one of outstanding innovations in developing instruments used to advance scientific research and technology. JEOL has 70 years of expertise in the field of electron microscopy, more than 60 years in mass spectrometry and NMR spectroscopy, and more than 50 years of e-beam lithography leadership.
关于约翰·戴恩
John graduated from Colorado School of Mines in 2006 with a doctorate in applied chemistry with a focus on mass spectrometry. Afterwards, he a took a postdoctoral position at the National Renewable Energy Laboratory to study biodiesel combustion.
John joined JEOL USA, Inc. in 2008 as an MS applications chemist supporting all MS product lines, which include GC-MS, GCxGC-MS, MALDI-MS, and DART-MS. John was promoted to MS Product Manager in October 2020.
他目前住在波士顿地区，尽可能享受户外活动。
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