GC 질소 운반 가스 용액: GC-TOFMS 정밀 질량 분석에서 헬륨과 질소 비교 [GC-TOFMS 애플리케이션]

개요

GC 운반 가스로 사용되는 헬륨(He)의 세계적인 부족 현상이 다양한 연구 기관에 심각한 문제가 되고 있습니다. 수소(H₂) 및 질소(N₂)이 시도되고 있는 가운데 저렴하고 안전한 질소에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 GC 운반 가스인 질소는 질량 스펙트럼 데이터의 변화로 인해 정성 분석 정확도뿐만 아니라 피크 분리 및 크로마토그램의 감도를 저하시켜 분석 결과에 종합적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.

이 작업에서 우리는 고분해능 정밀 질량 분석을 위해 GC-TOFMS의 성능에 대한 질소 운반 가스의 영향을 조사했습니다. 모델 적용으로 XNUMX년에 소개된 아크릴 수지 MS 팁 300 , 열분해 분석을 받았다. EI와 FI는 이온화에 사용되었습니다. 생성된 정확한 질량 데이터를 msFineAnalysis로 분석하여 추정 분자식을 도출했습니다. 위의 측정은 헬륨 및 질소 운반체를 사용하여 수행되었으며 결과 크로마토그램 및 정확한 질량 데이터를 비교하여 운반 기체의 영향을 조사했습니다. 측정에 사용되는 EI/FI 이온 소스는 질소를 캐리어로 사용하는 경우 감도에 영향을 미치지 않는다는 장점이 있습니다. MS 팁 299 . 따라서 질소 운반 가스를 사용한 분석 결과는 헬륨 운반 가스를 사용한 분석 결과와 비슷할 것으로 예상되었습니다.

실험

상용 아크릴 수지를 MS Tip 300에 기술된 것과 동일한 방식으로 사용하였다; EI의 경우 0.2mg, FI의 경우 1.0mg. 열분해-GCTOFMS의 측정 조건은 각각의 최적 선속도에 따라 컬럼 유속을 헬륨의 경우 300mL/분, 질소의 경우 1.0mL/분으로 변경한 것을 제외하고는 MS 팁 0.55의 측정 조건을 기반으로 했습니다. 측정 조건을 표 1에 나타낸다.

획득한 결과에서 대표 화합물에 대한 총 이온 전류 크로마토그램(TICC)과 추출 이온 크로마토그램(EIC)에서 피크 분리 및 감도(강도 및 S/N)를 비교했습니다. msFineAnalysis 통합 분석을 사용하여 가장 강한 상위 100개 피크에 대한 추정 분자식을 도출했습니다. 공정성을 위해 자동 분석 결과를 데이터 처리 없이 비교했습니다. 크로마토그램의 피크 분리 및 감도 외에도 질량 정확도, 동위원소 패턴 일치, EI 조각 이온 커버율과 같은 요소가 추정 화합물 결정에 영향을 미치므로 정확한 질량 분석에 대한 포괄적인 평가가 가능합니다.

표 1. 측정 조건

측정 결과

TICC 비교

그림 1과 2는 각각 EI와 FI가 획득한 TICC 데이터를 보여줍니다. 아크릴 수지의 열분해 분석에서 메틸 아크릴레이트(MA) 및 메틸 메타크릴레이트(MMA)에 대한 매우 강한 피크가 측정 초기에 관찰되었습니다. 나중에 다중 이합체와 삼합체가 각각 10분과 17분에 관찰되었습니다. 질소 가스를 사용한 경우 컬럼 유속이 감소했기 때문에 대부분의 피크에서 머무름 시간이 약 1분 정도 증가했으며 크로마토그래피 피크 분리는 헬륨과 비슷했습니다. 캐리어 가스인 질소에 대한 우려 중 하나인 감도 수준도 어떤 경우에는 비슷했지만 다른 경우에는 약 1/2로 감소했습니다. EI 감도의 상대적으로 작은 감소는 EI/FI 이온 소스의 개방형 설계(감소된 공간 전하)와 관련이 있는 반면 FI는 질소 캐리어를 효율적으로 이온화하지 않습니다.

그림 1. EI에서 획득한 TICC 데이터

그림 2. FI가 획득한 TICC 데이터

EIC 비교

그림 3은 MMA의 기본 이온의 EIC를 보여줍니다.³, EI와 FI가 각각 취득한 전형적인 트리머. EIC 데이터에서 EI 피크 모양은 헬륨과 질소 운반 가스 간에 거의 동일했습니다. 피크 강도와 S/N은 질소가 FI와 함께 사용되었을 때 1/2 미만으로 감소했습니다.

그림 3. MMA의 EIC 데이터³

msFineAnalysis 결과

그림 4는 msFineAnalysis 통합 분석 결과의 스크린 샷입니다. 상단 보기는 EI 및 FI에서 획득한 TICC를 보여줍니다. 하단의 피크 목록은 후보 수에 따라 자동으로 색상으로 구분되는 추정 분자식을 보여주므로 분석가의 출력 보기를 단순화합니다.

그림 4. msFineAnalysis의 스크린샷(N 결과₂ 담체)

복합 피크

msFineAnalysis는 피크 디컨볼루션 결과를 기반으로 피크 할당을 수행합니다. 그림 5는 EI에서 획득한 TICC 데이터 및 복합 피크를 보여줍니다. 머무름 시간이 헬륨과 질소 간에 다르기 때문에 TICC 데이터에서 겹치는 피크가 약간 다르게 분리되었습니다. 그러나 피크 디콘볼루션은 이러한 겹치는 피크를 분리하여 피크 할당을 가능하게 합니다. msFineAnalysis 자동 분석 결과 가장 강한 피크 92개 중 100개 피크가 헬륨과 질소 사이에서 동일한 성분으로 확인되었습니다. 나머지 피크는 강도가 낮았으며 헬륨과 질소 간에 약간 다르게 식별되었습니다. 그러나 전반적인 결과는 비슷했습니다.

그림 5. EI에서 획득한 TICC 데이터 및 복합 피크

추정된 분자식의 수 분포

그림 6은 상위 100개 피크에 대한 추정 분자식의 수 분포를 보여줍니다. 그래프는 각 피크에 할당된 예상 분자식의 후보 수에 따라 msFineAnalysis에서 사용하는 색상 코딩을 반영합니다. 여러 후보자의 경우 주황색; 회색은 없습니다. 결과는 헬륨과 질소 간에 거의 동일했습니다. 두 경우 모두 피크의 ~90%에 대한 분자식이 고유하게 결정되었습니다.

분자식:
　파란색： 하나
　주황색: XNUMX개 이상
　회색: 없음
*색상은 msFineAnalysis 피크 목록에 사용된 색상을 나타냅니다.

그림 6. 추정된 분자식의 수 분포

요약

헬륨과 질소를 GC 캐리어 가스로 하여 열분해/GC-HRTOFMS를 이용하여 아크릴 수지 시료를 측정하고 그 결과를 서로 비교하였다. 피크 모양과 크로마토그래피 분리는 헬륨과 질소 간에 동일했습니다. 질소를 GC 캐리어 가스로 사용할 때 우려되는 감도 수준은 EI/FI 이온 소스를 측정에 사용했을 때와 같거나 약 1/2로 감소했습니다.

msFineAnalysis는 상위 100개의 피크에 대한 분자식을 추정하는 데 사용되었습니다. 식별된 후보 물질의 수는 헬륨과 질소 간에 거의 같았으며, 이는 질소가 GC 운반 가스로 사용되었을 때 질량 정확도가 손상되지 않았음을 시사합니다. 이러한 결과는 당사의 GC-TOFMS를 사용한 정확한 질량 분석이 질소를 운반 가스로 사용할 때 효과적임을 보여줍니다.