实验分析仪器--有机质谱仪进样系统的液相色谱进样
作为一种分离技术，液相色谱比气相色谱具有更广泛的适应性。它特别适合于处理挥发和热不稳定的化合物，在生命科学研究中有极为重要的作用，但是LC-MS联用要比GC-MS联用要困难得多。液相色谱流动相流速一般在1ml/min，原高于质谱耐受能力，并且其分离的样品多为难挥发和热不稳定的物质。因此，液相色谱与质谱联用需解决接口与离子化的问题篇到现在为止已有多种LC-MS接口和适合于LC-MS的新的离子化方法产生，并有几种方法经成为很成熟的商业化产品，表1做了一个简单的归纳，仅选几个比较成功的方法做较详细的介绍。
表1各种类型的LC-MS接口
（1）传动带式接口（moving belt LC-MS interface） 传动带式LC-MS接口是早期一种较为成功的LC-MS接口，其结构如图1所示。整个装置处于质谱仪离子源高真空和液相色谱柱尾端之间，靠两个机械泵降低气压。传动带由约0.3cm宽、0.05mm厚的不锈钢带或聚酸亚胺带制成，在驱动轮的带动下，以2～4cm/min的速度移动。经过红外加热，载液汽化，样品进入电离盒电离，传送带清洁等过程，完成整个样品输送、电离和再进样过程。另一种经过改进的传动带式接口还可以使用快原子轰击或离子轰击的电离方法。它的特点是传动带一直通到离子源中，见图2。快速的氙气原子或其他稀有气体原子能直接打在传动带的顶端。
图1 传动带氏LC-MS接口
图2 可用于快原子轰击电离的传动带接口
1—质谱仪；2—带；3—溶剂气化；4—风扇；5—来自LC；6—排气管；7—驱动轮；8—清洗器
9—去泵（12m3/h）；10—去泵（4m3/）；11—清晰加热器；12—样品加热器
传动带接口的优点是可以任意选择离子化方式，而不受液相色谱操作条件的限制；但结构复杂，需要带驱动机构、附加的真空系统、加热部件等是其主要缺点。另一缺点是难挥发样品的本底清除比较困难。
（2）热喷雾接口（thermospray interface） 热喷雾是20世纪80年代提出的一种软电离方法。由于能够直接接受1～2ml/min的极性溶剂，热喷雾电离特别适合于用作反相液相色谱与质谱联用的接口，热喷雾接口的结构如图3所示。一根一端焊有铜块的不锈钢毛细管（内径为0.15mm，外径为1.5mm）构成一个蒸发器，铜块外包有电加热器，并有热电偶和温度控制装置，可以精确地控制蒸发器的工作温度来自液相色谱的载液和样品组分沿不锈钢毛细管进入蒸发器的加热区域。控制蒸发器的温度，使载液正好在毛细管的最后2～3cm处开始汽化，然后以细小的液滴即雾状形式从蒸气喷嘴高速喷出，通过一个厚壁铜管进入离子源。离子源直接连接一个大抽速的机械泵。当雾滴离开喷嘴高速进入离子源的低压空间时，载液迅速蒸发。由于液相色谱的载液中含有缓冲溶液，所以液滴上或带正电荷或带有负电符。如果液滴中含有被测样品的分子，当载液蒸发完后，电荷留在样品分子上使其变成离子。推斥极和离子透镜将生成的离子引出离子源，送入质量分析器。汽化的载液被机械泵抽走。
从蒸发器的喷嘴中喷出的雾滴中通常含有缓冲液的离子，这些离子能与载液分子生成各种加和离子，它们构成了质谱的本底数据。在水-甲醇-乙酸铵体系中生成以下基本离子；
图3 热喷雾接口
图4 水-甲醇-乙酸铵体系热喷雾电离的本底质谱
当有样品存在时，同样会形成样品分子的加和离子，常见的有
、
，有时也有
存在。Na可能来自于玻璃容器或一些无法控制的条件。在热喷雾质谱中，碎片离子是很少见的，一般为多羟基化合物失水生成的碎片离子。热喷雾电离有两个必要条件。一是溶剂中必须含有电解质，如乙酸铵；二是载液必须有一定的极性。水-甲醇体系可以用到开100％的甲醇，但随着甲醇浓度增加，灵敏度下降。水-乙腈体系只能用到75％的乙腈溶液，乙腈浓度再高，乙酸铵将使乙腈分层。关于热喷雾电离的机理研究已有一些报道，人们注意到一些实验事实，例如:
①热喷雾电离产生的离子几乎与溶液中存在的离子相同，如乙酸铵溶液中产生
、
以及这些离子与水生成的簇离子；
②热喷雾电离产生的正负离子强度大致相等；
③产生的离子流强弱与溶液中离子浓度有关，在较高的离子浓度条件下，离子流强度与离子浓度平方根成正比；
④离子流强度依赖于液体流速和汽化温度。在这些实验事实的基础上，提出了如下机理:一定流速的载液进入蒸发器产生超声速蒸气流，蒸气流中携带超热雾滴:溶剂中含有电解质，电中性的液体中实际由于分离的正、负电荷存在，所以雾滴按统计规律带正电荷或负电荷；雾滴中的电荷造成高的局部电场，有助于生成溶剂化的分子离子（簇离子）；簇离子很快与离子源中溶剂蒸气平衡，因此溶剂化程度与离子源温度及汽化过程有关。
图5 热喷雾电离过程示意图
（3）电喷雾接口（electrospray interface） 与热喷雾不同，电喷雾是利用高静电场使毛细管中流出物雾化和离子化。图6是一个电喷雾接口的示意图不锈钢毛细管与圆简电极之间加几千伏的电位差，构成静电雾化室当LC流出物从毛细管流出时，在强电场作用下雾化，雾滴带所加电场相同的电荷。大气流的热氮气从反方向通入，使雾滴进一步分散，并使其中的溶剂迅速蒸发，溶质离了在玻璃毛细管附近生成后进入第一真空室大抽速的泵能使气压下降到0.05Pa，离子再经过分离器进入四极杆质量分析器电喷雾过程除去了LC流动相，电喷雾接口既是一个LC-MS的接口，又同时能使样品电离，是种软电离技术。
图6 电喷雾示意图
1一不锈钢毛细管:2-圆筒电极；3一氮气；4一玻璃毛细管
5一第一真空室；6一分离器；7四极杆质量分析器
电喷雾接口一般允许LC的流速为10μl/min。在电喷雾接口的基础上稍增加气动喷雾装置，实现气动辅助电喷雾使更大的LC流量能被接纳，已有报道离子喷雾接口可适用于200μl/min或更高的LC流出物，现在商业化质谱仪中配备的电喷雾离子源多为该种离子源，详见本章第二节离子源。
（4）粒子束接口（particle-beam interface，PB） 粒子束接口也是一种喷雾式LC-MS接口。以雾化方式除去溶剂显然优于传送带等其他方式，因为雾滴的总挥发面积非常大，可以实现快速、高效除去溶剂的目的，也就是说可以接纳来自LC的较大的流量。粒子束接口由三个主要部分组成:气溶胶发生器、脱溶剂室和动量分离室。
图7粒子束接口的示意图
1一气溶胶发生器；2一脱溶剂室；3动量分离器；4离子源
LC流出物在气溶胶发生器中雾化（形成气溶胶雾滴），然后在加热的脱溶剂室中，溶剂挥发成蒸气，较难挥发的样品形成小颗粒，经喷嘴进入动量分离器。动量分离器与质谱离子源相连，并有泵抽真空。在轴向压力梯度下，样品粒子束通过分离器进入离子源，溶剂蒸气被泵抽走。这一过程与LC-MS接口喷射式分子分离器的工作过程相似。在粒子束接口中，一般采用两级动量分离器（见图8），压力可从脱溶剂室的25kPa下降到动量分离器的30Pa，到质谱离子源时压力下降到2×
Pa，样品转移率为5％～20％，因溶剂不同而异。样品粒子进入离子源后，撞击在加热的离子源壁上，快速汽化或撞碎成分子，然后用EI或CI电离。
图8 动量分离器
1一泵口；2去离子源；3一分离器；4一喷嘴；5一汽化室
根据气溶胶发生和脱溶剂方法的不同，商品仪器中又把这类接口分为粒子束接口（PB）、热束接口（thermobeam interface）和万能接口（universal interface）。通常的粒子束接口采用气动雾化器，即用一股垂直气流撞击C流出物，使之雾化。粒子束接口的优点是，对于大部分化合物来说，可以获得与E1相似的质谱图，这样就能利用质谱标准谱库进行检索，便于定性分析。
（5）连续流动快原子轰击接口（ continuous flow FAB，CF-FAB） 快原子轰击是20世纪80年代发展起来的一种软电离技术，适合于热不稳定和难汽化样品的电离。早期LC-MS传送带接口曾与FAB联用，但因灵敏度和传送带接口本身的局限，一直没有突破性进展。1986年R.m. Caprioli等提出连续流动快原子轰击接口。根开口毛细管柱直接装在FAB探头中，LC流出物可通过毛细管直接流到置于质谱离子源中的FAB靶上。为了满足FAB电离的需要，LC流动相中一般应含10%~20％的甘油。当流动相携带样品流到FAB靶上时，易挥发的溶剂快速汽化，被离子源的真空泵抽走，其中难挥发的甘油作为基质和样品一起在靶上形成薄而稳定的液膜，在Xe快原子的轰击下产生测射电离（见图9）。多余的甘油等难挥发物质从靶上流下来，被靶下方的滤吸收。控制操作条件的最佳，用CF-FAB接口的LC-MS联用分析在灵敏度，基线稳定性，峰高重复性和易干操作等方面都达到了比较满意的程度。
图9 气动雾化器
图10 连续流动快原子轰击接口示意图
1-FAB；2一毛细管；3-离子；4一滤垫
CF-FAB接口实际上是一种直接导入式的LC-MS接口，它可接纳来自LC的5～10μl/min的流速。因此，与普通HPLC联用时，需有分流装置并采用较高分流比，把LC原来ml/min级的流速分流为5～10μl/min的流速。
