氣相層析質譜法

氣相色譜法–質譜法聯用（英語：Gas chromatography–mass spectrometry，簡稱氣質來聯用，英文縮寫GC-MS）是一款結合氣相色譜法佮質譜法的特性，佇咧試樣中鑑別無仝物質的分析的方法。GC-MS 的使用包括藥物檢測（主要是用監督藥物的濫用）、 火災調查、環境分析、爆炸調查佮無知影仝款品的測定。GC-MS 也用佇咧保障機場的安全測定行李佮人體中的物質。另外咧，GC-MS 猶閣會當用佇咧熟似別物質內底以前是認為講佇咧未被識別進前就已經蛻變的痕量元素。

GC-MS 已經予人廣泛地譽做司法學物質鑑定的金標方法，因為伊被用於進行「專一性咧試講」。 所謂「專一性咧試講」就是會當十分肯定地佇一个予定的試樣中識別出某一个物質的實際存在。毋是專一性咧試只會當指出講試樣當中有啥物質存在的。就算是專門咧試講會當用統計的方法來提示該物質的物質，但是儉佇別位的正偏差。

歷史

陽去儀作為氣相色譜的檢測器是頂一个世紀五空年代期間由 Roland Gohlke 和 Fred McLafferty 頭先開發的。彼當時所使用的敏感的質譜儀體積大摸、快歹干焦會當做固定的實驗室裝置使用。

價數適中閣小型化的電腦的開發做這儀器使用的簡單化提供了幫助了，並且，大大地改善分析的樣品所開的時間。一九六四年，美國電子聯合公司（Electronic Associates , Inc . 簡稱 EAI )-美國模擬計算機供應商的先驅佇開始開發電腦控制的四極桿質譜儀 Robert E . Finnigan 的指導之下開始開發電腦控制的四極桿質譜儀。到甲一九六六年，Finnigan 和 Mike Uthe 的 EAI 分部合作賣出五百外台四極桿殘留氣體分析儀。一九六七年，Finnigan 儀器公司 the（Finnigan Instrument Corporation，簡稱 FIC）組建就緒，一九六八年初就予斯坦福大學佮普渡大學發送了第一台 GC / MS 的上早外形仔。Finnigan 儀器公司佇一九九空年被 Thermo Instrument Systems（後來的 Thermo Fisher Scientific）收購，並且繼續踏世界 GC / MS 系統研發、生產之牛耳。

一九九六年，彼陣上尖的高速 GC-MS（the top-of-the-line high-speed GC-MS units）單元佇無到九十秒的時間里，完成了火災助燃物的分析，毋過，你若使用頭一代 GC-MS 至少需要十六分鐘。到二空空空年使用四極桿技術的電腦化的 GC / MS 儀器已經化學研究佮有機物分析的必不可少的儀器。今仔日電腦化的 GC / MS 儀器被廣泛地用在水、空氣、塗壤等等的環境檢測內底；仝一个時陣嘛用農業調控、吃品安全、閣有醫藥產品的發現佮生產內底。

儀器設備

氣質聯用色譜是由兩个主要部份組成：即氣相色譜的部份佮質譜的部份。氣相色譜使用毛細管柱，其實關鍵參數是柱的 sài-sù（長度、直徑、液膜厚度 . . . 等，理論板懸影響譜帶展闊程度）、 固定相性質（影響分配比，比如講，五％苯基聚矽氧烷）佮管柱溫度（GC prefer）。 試樣流經柱仔的時陣，根據各組分子的化學性質的差異得著分離。分子去予柱仔所保留，然後，佇無仝時間（叫做保留時間，retention time）流出柱仔。流出柱仔的分子被下游的質譜分析器隨人掠著，離子化、加速、偏向、最終分別測定離子化的分子。質譜儀是通過共每一个分子裂做離子化碎片閣通過其質荷比來進行測定。

共氣相色譜佮質譜這兩部份囥做伙使用愛比單獨使用彼部份對物質的識別佮定量攏會加足濟足濟倍的 ( mg / L to ng / L )。單用氣相色譜抑是質譜是無可能會精確地識別一種特定的分子的。但是通常，質譜儀處理需要足純的款品，使用傳統的檢測器的氣相色譜（如，火焰離子化檢測器）當有偌種分子通過色譜柱的時間仝款時間（即具有仝款的保留時間）袂當予伊分別，按呢會致使兩種抑是幾若種分子佇仝一个時陣流出柱仔。佇單獨使用質譜檢測器的時陣，嘛會出現模樣式相𫝛的離子化碎片。將這兩種方法敆起來是會當減少精差的可能性，因為兩款分子嘛同時有仝款的色譜行為佮質譜行為實屬真罕得看。因而，當一張分子識別質譜圖出來佇某一特定的 GC-MS 分析的保留時間的時間，將典型地增加對樣品中有興趣的予分析物件的確定性。

GC-MS 吹掃佮掠集

咧分析性化合物的時陣，會當用吹掃佮掠著（Purge and Trap，P & T）濃縮器系統導入樣品。 提目標被分析物件，而且佮水濫做伙，然後導入氣密性室。用伊的性地體，比如講氮氣 ( N 二 ) 往水中鼓泡；這就號做摒掃。揮發性化合物運動到水上方的頂空（headspace）。 閣予人壓力的梯度驅使（引入來掃氣體引起）流出氣密室。遮的揮發性化合物予沿著頂線抽去「阱」。 阱是一个有吸著材料的、佇咧室溫落的柱仔。伊將通過共遮的揮發性化合物轉化做液相而保持牢咧。然後，加熱予阱樣品化合物經過一个揮發性界面被引入 GC-MS 柱仔，阱佇咧這里相當一个分流進樣的系統。P & T GC-MS 特別使用佇揮發性有機化合物（volatile organic compounds，VOCs）和 BTEX（英文苯 benzene、甲苯 toluene、乙苯 Ethylbenzene 佮二甲苯 xylene 的字頭縮寫）化合物（佮石油有關係的芳香化合物）

質譜檢測器的類型

佮氣相色譜 ( GC ) 聯合使用的質譜的上捷見類型是四極桿質譜儀，有時根據惠普（這馬的安捷倫科技）的商品名叫做「質量選擇檢測器」（MSD）。 其他相對普遍的是離子阱質譜儀。另外咧，扇形磁場質譜儀氣質聯用中嘛有使用，毋過，這寡特別的儀器價數貴參參，體積真大無適用佇高通量服務的實驗室。氣質聯用中閣可能拄著的其他的質譜檢測器有：飛行時間檢測器（time of flight，TOF）、 串聯四極桿檢測器（tandem quadrupoles，MS-MS )（請見下跤內容。）抑是佇離子阱的情形下 MSn 這里 n 指出講質譜級數。

GC-串聯 MS

做第二階段的質譜片段加入的時，比如講，佇四極桿儀器當中使用第二个四極桿，就叫做串聯的 MS ( MS / MS )。MS / MS 有當時仔會當用佇咧懸的試樣基質背景下做細量的目標化合物定量。

第一个四極桿 ( Q 一 ) 和磕著室 ( q 二 ) 以及另外一个四極桿 ( Q 三 ) 相連。根據 MS / MS 操作的模式，兩个四極桿攏會當予人用掃描或靜態模式。分析的類型包括產物離子掃描、前體離子掃描。選擇的反應監視（Selected Reaction Monitoring，SRM )（有時陣嘛叫多反應監視（Multiple Reaction Monitoring，MRM）和中性擲失掃描（Neutral Loss Scan）。 比如講，當 Q 一以靜態模式進前，（親像佇咧 SIM 著彼按呢，干焦觀察一个質量）， 而且 Q 三是以掃描模式，阮取得一幅叫做產物離子譜的譜圖（嘛叫「子」譜）。 對這張譜圖懸頂，咱會當選擇一个突出的產物離子，伊可能是選定的前體離子的產物離子。這个配對的方法叫「趒落去（transition）」 伊構成矣 SRM 的基礎。SRM 是懸度特異性的並且強欲完全消除了基質背景。

分析

典型的質譜檢測有兩種途徑：全程掃描和選擇性離子檢測（Selective Ion Monitoring，SIM )。典型的 GC-MS 會當根據對儀器的設定，分別地抑是講仝時地執行這兩種功能。

MS 全程掃描描

當咧全程掃描方式收集數據的時，確定一个質量片段目標範圍並輸入儀器。一个典型的檢測質量片段的闊度範圍會當是質荷比（_ m / z _）五十到質荷比四百。掃描範圍的確定真大的程度決定佇分析者預期試樣中間所含的物質，同時欲考慮容易和其他可能的干擾成份。MS 無應該設定做伙走揣傷低質量的片段，抑無，會測著空氣（發現如質荷比為二十八的氮氣）， 二氧化碳（_ m / z _=四十四）抑是其他可能會干擾。另外咧，若選一个足大的掃描範圍，因為逐改掃描必須測定真闊的質量範圍，所了的時間長，結構每秒鐘掃描的次數減少，對而且降低儀器的靈敏度。

全程掃描對測定試樣中的無知化合物有路用。當需要證實抑是解析試樣中的化合物的時陣，伊比 SIM 會當提供閣較濟的信息。佇咧開發儀器方法的時陣，通常頭先用全程掃描模式分析被測試的溶液確定保留時間佮質量碎片指紋圖，然後，斡向 SIM 儀器方法。

選擇性離子檢測

做佇儀器方法著輸入選擇監測（selected ion monitoring，SIM）某一種離子片段的時陣，干焦有遐的質量的片段被質譜儀監測。SIM 的優點是逐改掃描的時陣，儀器干焦揣少量片段（比如講，三个片段）其監測限較低。每秒鐘會當進行閣較濟擺的掃描。因為干焦監測所有興趣的幾个質量片段，基質干擾典型的低，為著欲進一步確定講藏佇的陽性結果的可能性，相對重要的是佮已經知影攏比標準進行較確定各種離子的片段的離子比。

字型

佇咧分子通過柱仔了後，流經連接管線進入質譜儀，然後，予人用各種方法離子化，每一改干焦用其中的一種方法。一旦樣品去予人拍做碎片了後，將被監測。通常用電子倍增二極體檢測。電子倍增二極體共離子化的質量片段轉化做電信號了後進行測定。 字化技術是無依賴才使用全程掃描抑是 SIM 的。

電子離子化

到這當時為止，上捷用的凡勢是標準形式的離子化過程是電子離子化（electron ionization，EI，也即電子泅離）。 分子進入 MS（其源是四極桿或者是離子阱 MS 的離子阱本身）， 佇遐𪜶予燈絲射出的電子所轟擊。這里的電火絲無蓋成標準電火球里的電火絲。電子以特定的、會當重復的方式共分子擊做片段。這一「硬離子化」技術致使產生閣較濟低質荷比 ( m / z ) 的碎片，若是，猶閣存在，嘛足少的接近分子質量單位的物種。質譜專家所講的「硬離子化」是使用分子電子轟擊，所謂「軟質子化」是由導入的氣體佮分子相磕使分子帶電荷。分子片段的模式依賴於應用佇系統的電子的能量，典型的是七十 eV（電子伏特）。 使用七十 eV 能方便所產生的譜圖佮製造商提供的圖庫軟體抑是美國國家標準研究所（the National Institute of Standards NIST-USA）開發的圖庫軟體里的標準質譜進行較。圖庫的搜揣使用匹配算法，比如講幾率的匹配佮基於點積的匹配。 誠濟標準化方法機構佮儀器製造商 s : 寫過用於分析方法內面使用的匹配方法 NIST , Wiley、AAFS , 譜庫包括的範圍會當佇這里檢索 Compound Search。

化學離子化

佇化學質譜法內底，是將一種氣體，典型地是甲烷或氨氣引入質譜儀中。根據所選擇的技術（正 CI（chemical ionization 化學離子化）抑是負 CI）該試劑氣體會佮電子佮被分析物發生作用引起感興趣的分子的『軟』離子化。較軟的化學字化佮𠕇的化學字化相比較低程度的造成分子碎片化。使用化學字子化的主要益處之一是產生密密對應該感興趣的被分析物的分子量的質量碎片。

正正的化學離子化

佇正的化學離子化（Positive Chemical Ionization，PCI）中試劑氣體佮目標分子互相作用，上定定咧做質人交換。這將產生相對較大量的這个物種。

化學離子化

佇咧負化學離子化內底（Negative Chemical Ionization，NCI）試劑氣體降低自由電子對目標被分析物的相挵。該降低了的能量典型地使大的碎片無閣繼續斷去，保持其大的含量。

儀器分析的上初目的是為一種物質定量。這愛通過佇產生的譜圖內底較各原子質量間的相對濃度來實現。有可能通過兩種方法實現定量分析。較法和對頭分析法。比較分析的閣較關鍵是將所得著的予分析物的譜圖佮譜庫里的譜圖來進行較，佇譜庫內底敢有存在具有佮該物質特徵一致的樣品的譜圖。這種較上好靠電腦來執行，因為因為標度的變化，會產生足濟視覺上的扭曲。電腦同時猶閣會當關聯閣較濟的數據，（比如講，由氣相色譜測定的保留時間）， 以上得著閣較精確的結果。

另外一款方法是測量各質譜峰的相對峰高。佇這个方法內底，將上懸的質譜峰指定做百分之一百，其他的峰根據對最高峰的相對比例標出其百分比較懸。將所有的大於百分之三相對懸度的峰攏來做標注意。通常通過母體峰來確定未知化合物的總質量。用母體峰的總質量值佮所推測的該化合物中所含元素的化學式誠適配。對於有真濟仝位素的元素，會當用譜圖當中的同位素模式確定存在的元素。一旦化學式佮譜圖相匹配，就會當確定分子結構佮成鍵方式，而且，必須和 GC-MS 記錄特點相一致。典型地，這種測定是通過佮儀器配備的程序自動進行的，儀器予出樣品內底可能存在的元素的列表。

「 全譜」分析考慮譜圖內底所有的峰。佮之相反，選擇性離子檢測（selective ion monitoring，SIM ) 干焦監測佇特定物質相關的峰。這種方法是根據佇咧特定的保留時間，一組離子是一个特定的化合物的特徵的假使講。這是一種快速、有效的分析方法，特別是分析者對樣品有一寡預知的信息抑是只是走揣幾種特定的物質這種的優點就更加呈現。當佇一个得著的色譜峰內底所搜集著的離子的信息量降低時，該分析的敏感度衝懸。所以乎，SIM 分析會當滿足檢測較細量的化合物，但是關於這个化合物測定結果的確定性程度下降。

應用

環境檢測佮清潔

佇環境方面，GC-MS 當咧成做佮蹤持續有機物汙染所選定的工具。GC-MS 設備的費用已經顯明的降低，並且，同時其可靠性嘛已經提高。按呢就是這个儀器閣較適合用佇環境監測研究。對一寡化合物，若某寡殺蟲劑佮除草劑 GC-MS 敏感度無夠，猶毋過對大多數的環境樣品的有機物分析，其中包括真濟主要類型的蠓仔水，伊是非常敏感佮有效的。

刑事鑑識

GC-MS 分析人身軀頂懸的細粒仔幫助共罪犯佮罪行建立聯絡。用 GC-MS 進行火災殘留物件的分析的分析方法已經誠好確立起來。甚至，美國試驗材料學會確定了火災殘留物的分析標準。佇這種分析內底，GCMS / MS 特別有用，因為試樣定定有非常復雜的基質，並且，法庭上使用的結果要求愛有懸的精確度。

執法方面的應用

GC-MS 佇麻醉毒品的監測方面的應用沓沓仔增加，甚至，最後會號代鼻藥犬。[一] GC-MS 嘛普遍地用佇刑偵毒理學佇咧嫌疑人、受害者抑是死者的生物標本中發現藥物佮毒物。

運動反興奮劑分析

GC-MS 嘛是用著運動反興奮劑實驗室，運動員的尿樣中測試敢有存在予人禁用的體能促進類藥物的主要工具，比如講，測定合成代謝類固醇類藥物。

社會安全

九 ・ 十一了後開發的爆炸物監測系統已經成做全美國飛機場設施的一部份。遮的監測系統的操作依賴大量的技術，其中，真濟是因為 GC-MS 的。美國聯邦航空管理局干焦授權三間製造商提供遮的系統，其中之一是 Thermo Detection 公司，較早叫 Thermedics，伊生產 Egis 爆炸物檢測器（EGIS 是一个是對 GC-MS 爆炸物檢測線。另外兩間製造商是 Barringer Technologies，這馬予 Smith's Detection Systems 買收，和 Ion Track Instruments，伊是 General Electric Infrastructure Security Systems 的一部份。

食品、飲料佮芳水分析

食品佮飲料中包含大量的芳香化合物。一寡是天然就存在佇咧原材料內底另外一寡是佇咧加工時形成的。GC-MS 泛廣地用於分析遮的化合物，𪜶包括：址、膩瓤酸、醇、ua-sá-bih、鋪類等。GC-MS 也用佇測定因為歹去濫假所造成的汙染物，遮的汙染物可能是有害的，而且，定定有政府有關部門著其實行控制。比如講，蠓仔水。

天體化學

幾台 GC-MS 已經離開地球。兩台由海賊號（Viking）項目紮著火星。金星計畫探測器（Venera）十一號佮十二號佮先驅者金星計畫探測器（Pioneer Venus）用 GC-MS 分析金星周圍的大氣。㧎西尼-惠更斯號探測任務 ( Cassini-Huygens mission ) 的惠更斯號探測器（Huygens probe）將 GC-MS 囥到塗衛六（Titan）土星上大的衛星頂懸。 二空一四年「羅塞塔號」探測器計劃（the Rosetta mission）將使用手性 GC-MS 分析丘留莫夫－格拉西緬彗星 ( 六十七 P／Churyumov-Gerasimenko ) 中的物質。

醫藥

十外種先天性代謝疾病，嘛叫遺傳性代謝缺陷（Inborn error of metabolism，縮寫 " IEM "）這馬攏會當通過新生兒篩檢試驗測著，特別是使用氣相色譜－質譜法進行監測。GC-MS 會當測定尿內底的化合物，甚至該化合物佇非常細的濃度之下攏會當予人測出。遮的化合物佇咧正常人體內不存在，毋過出現佇著代謝病症的人陣內底。因而，這个方法日成做早期的診斷 IEM 常用方法，按呢早期指定治療方案落尾致使閣較好的預備了後。這馬目前會當用 GC-MS 伊咧出世的時陣，通過尿液監測出一百種以上遺傳性代謝異常。

結合代謝物的仝位素標記 GC-MS 用佇測定代謝活性（metabolic activity）。 大多數應用是對使用十三 C 成做標記，並且，用仝位素比率質譜法（isotope-ratio mass spectrometer，縮寫 " IRMS "）測定十三 C 鋪十二 C 的比例；一台 MS 裝有一个特別設計的檢測器，伊測定幾種選擇的離子，閣以比例的形式倒轉來檢測值。

參閱

• 液相色譜法-質譜聯用

外部連結

• GCMS-How does it work ?
• 醫學主題詞表（MeSH）： _ Gas + chromatography-mass + spectrometry _
• GCMS Tutorial
• Gas Chromatography-Mass Spectroscopy Background
• Introduction to Mass Spectrometry