Penyelesaian gas pembawa nitrogen GC: Membandingkan helium dan nitrogen dalam analisis jisim tepat GC-TOFMS [Aplikasi GC-TOFMS]

Pengenalan

Kekurangan global helium (He), yang digunakan sebagai gas pembawa GC, menjadi isu serius bagi pelbagai organisasi penyelidikan. Sebagai pengganti gas pembawa seperti hidrogen (H₂) dan nitrogen (N₂) sedang dicuba, nitrogen, yang murah dan selamat, semakin menarik perhatian. Walau bagaimanapun, nitrogen sebagai gas pembawa GC diketahui menjejaskan pemisahan puncak dan kepekaan kromatogram serta ketepatan analisis kualitatif disebabkan oleh perubahan dalam data spektrum jisim, secara kolektif mempengaruhi keputusan analisis.

Dalam kerja ini, kami mengkaji kesan gas pembawa nitrogen pada prestasi GC-TOFMS kami untuk analisis jisim yang tepat dan resolusi tinggi. Sebagai aplikasi model, resin akrilik, yang diperkenalkan di Petua MS 300 , telah tertakluk kepada analisis pirolisis. EI dan FI digunakan untuk pengionan. Data jisim tepat yang terhasil telah dianalisis oleh msFineAnalysis untuk mendapatkan anggaran formula molekul. Pengukuran di atas dilakukan dengan pembawa helium dan nitrogen, dan kromatogram yang terhasil dan data jisim yang tepat dibandingkan untuk mengkaji kesan gas pembawa. Sumber ion EI/FI yang digunakan untuk pengukuran mempunyai kelebihan iaitu ia tidak menjejaskan sensitiviti apabila nitrogen digunakan sebagai pembawa, seperti yang dibincangkan dalam Petua MS 299 . Oleh itu, adalah dijangkakan bahawa keputusan analisis dengan gas pembawa nitrogen akan setanding dengan hasil analisis dengan gas pembawa helium.

Eksperimen

Resin akrilik komersial digunakan dengan cara yang sama seperti yang diterangkan dalam Petua MS 300; 0.2 mg untuk EI dan 1.0 mg untuk FI. Keadaan pengukuran untuk pirolisis-GCTOFMS adalah berdasarkan pada MS Tips 300 kecuali kadar aliran lajur ditukar kepada 1.0 mL/min untuk helium dan 0.55 mL/min untuk nitrogen mengikut halaju linear optimum masing-masing. Jadual 1 menunjukkan keadaan pengukuran.

Dalam keputusan yang diperoleh, pemisahan puncak dan kepekaan (intensiti dan S/N) dibandingkan dalam jumlah kromatogram arus ion (TICC) dan kromatogram ion yang diekstrak (EIC) untuk sebatian perwakilan. Menggunakan analisis bersepadu msFineAnalysis, anggaran formula molekul diperolehi untuk 100 puncak paling sengit teratas. Untuk keadilan, keputusan analisis automatik dibandingkan tanpa pemprosesan data. Faktor-faktor seperti ketepatan jisim, padanan corak isotop, dan nisbah penutup ion serpihan EI, sebagai tambahan kepada pemisahan puncak dan kepekaan kromatogram, mempengaruhi penentuan anggaran sebatian, sekali gus menjadikan penilaian menyeluruh terhadap analisis jisim yang tepat mungkin.

Jadual 1. Syarat Pengukuran

Keputusan Terukur

Perbandingan TICC

Rajah 1 dan 2 menunjukkan data TICC yang diperoleh oleh EI dan FI, masing-masing. Dalam analisis pirolisis resin akrilik, puncak yang sangat sengit untuk metil akrilat (MA) dan metil metakrilat (MMA) diperhatikan pada awal pengukuran. Kemudian, berbilang dimer dan trimer diperhatikan pada 10 dan 17 minit, masing-masing. Apabila gas nitrogen digunakan, kerana kadar aliran lajur dikurangkan, masa pengekalan telah meningkat kira-kira 1 minit untuk kebanyakan puncak manakala pemisahan puncak kromatografi adalah setanding dengan helium. Tahap sensitiviti, salah satu kebimbangan untuk nitrogen sebagai gas pembawa, juga boleh dibandingkan dalam beberapa kes manakala dikurangkan kepada kira-kira 1/2 dalam kes lain. Penurunan sensitiviti EI yang agak kecil ini berkemungkinan berkaitan dengan reka bentuk terbuka sumber ion EI/FI (mengurangkan pengecasan ruang) manakala FI tidak mengionkan pembawa nitrogen dengan cekap.

Rajah 1. Data TICC yang diperoleh oleh EI

Rajah 2. Data TICC yang diperolehi oleh FI

Perbandingan EIC

Rajah 3 menunjukkan EIC bagi ion asas MMA³, trimer biasa, yang diperoleh oleh EI dan FI, masing-masing. Dalam data EIC, bentuk puncak EI adalah hampir sama antara gas pembawa helium dan nitrogen. Keamatan puncak dan S/N menurun kepada kurang daripada 1/2 apabila nitrogen digunakan dengan FI.

Rajah 3. Data EIC MMA³

Keputusan msFineAnalysis

Rajah 4 ialah tangkapan skrin keputusan analisis bersepadu msFineAnalysis. Pandangan teratas menunjukkan TICC yang diperoleh oleh EI dan FI. Senarai puncak di bahagian bawah menunjukkan anggaran formula molekul yang dikod warna secara automatik mengikut bilangan calon, sekali gus memudahkan paparan output untuk penganalisis.

Rajah 4. Tangkapan skrin msFineAnalysis (hasil N₂ pembawa)

Puncak kompaun

msFineAnalysis melaksanakan tugasan puncak berdasarkan hasil penyahkonvolusian puncak. Rajah 5 menunjukkan data TICC dan puncak kompaun yang diperoleh oleh EI. Oleh kerana masa pengekalan adalah berbeza antara helium dan nitrogen, puncak bertindih dalam data TICC dipisahkan sedikit berbeza. Walau bagaimanapun, dekonvolusi puncak memisahkan puncak bertindih ini, menjadikan penugasan puncak mungkin. Keputusan analisis auto msFineAnalysis menunjukkan bahawa 92 puncak daripada 100 puncak paling sengit telah dikenal pasti sebagai komponen yang sama antara helium dan nitrogen. Puncak yang selebihnya adalah rendah keamatan dan dikenal pasti sedikit berbeza antara helium dan nitrogen. Walau bagaimanapun, keputusan keseluruhan adalah setanding.

Rajah 5. Data TICC dan puncak kompaun yang diperoleh oleh EI

Taburan nombor bagi formula molekul yang dianggarkan

Rajah 6 menunjukkan taburan nombor anggaran formula molekul untuk 100 puncak teratas. Graf menggambarkan pengekodan warna yang digunakan oleh msFineAnalysis mengikut bilangan calon untuk anggaran formula molekul yang diberikan kepada setiap puncak: biru untuk seorang calon; oren untuk berbilang calon; dan kelabu untuk tiada. Keputusan adalah hampir sama antara helium dan nitrogen. Dalam kedua-dua kes, formula molekul untuk ~ 90% daripada puncak ditentukan secara unik.

Formula molekul:
　Biru： Satu
　Jingga： Dua atau lebih
　Kelabu： Tiada
*Warna mencerminkan warna yang digunakan dalam senarai puncak msFineAnalysis

Rajah 6. Taburan nombor bagi anggaran formula molekul

Ringkasan

Sampel resin akrilik diukur dengan menggunakan pirolisis/GC-HRTOFMS dengan helium dan nitrogen sebagai gas pembawa GC, dan hasilnya dibandingkan antara satu sama lain. Bentuk puncak dan pemisahan kromatografi adalah sama antara helium dan nitrogen. Tahap kepekaan, salah satu kebimbangan apabila menggunakan nitrogen sebagai gas pembawa GC, adalah sama atau berkurangan kira-kira 1/2 apabila sumber ion EI/FI digunakan untuk pengukuran.

msFineAnalysis digunakan untuk menganggarkan formula molekul untuk 100 puncak teratas. Bilangan calon yang dikenal pasti adalah hampir sama antara helium dan nitrogen, menunjukkan bahawa ketepatan jisim tidak terjejas apabila nitrogen digunakan sebagai gas pembawa GC. Keputusan ini menunjukkan bahawa analisis jisim tepat menggunakan GC-TOFMS kami berkesan apabila menggunakan nitrogen sebagai gas pembawa.