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液质联用常见的故障分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-03-11
核心提示:液质联用灵敏度受许多参数的影响,故障排除起来相对来说有点复杂。故障排除原则是先从简单的部分开始。
   常见故障之灵敏度下降
 
  液质联用灵敏度受许多参数的影响,故障排除起来相对来说有点复杂。故障排除原则是先从简单的部分开始。
 
  首先,要检查的内容包括以下三点:
 
  1. 方法
 
  “方法”包括液相方法、质谱方法、调谐文件、进样体积等这些跟数据采集相关的仪器方法及参数。仪器方法变更条件时,由于名称相同而会被覆盖,必须仔细查看文件里的参数是否与之前的条件相同。
 
  2. 流动相和样本
 
  “流动相和样本”,液相使用的流动相是否有变化,样本的浓度是否出错?溶解样本的溶剂是否变化?
 
  3. 流动相变质
 
  “流动相变质”,特别是水相流动相放置时间过长,会产生很多污染物,甚至是长菌。
 
  其次,如果能区分液质故障发生在液相仪器一侧还是质谱仪器一侧,会有助于更快的恢复故障。确认故障侧有以下两个方法:
 
  1、液质系统如果同时配置了紫外检测器,将液质系统同时连接紫外部分做测试,如UV检测的结果正常,则问题应在于MS侧。
 
  如UV检测结果中未明确显示峰值,则问题应在LC侧。LC侧影响灵敏度的主要是流动相污染或改变,以及样品进样量。样品注射器有气泡、进样针堵、液相管路有漏液都会影响灵敏度。
 
  2、流动注射标准品(通常是质谱的"setup solution",即标准性能检查溶液)进质谱,检查质谱峰的峰高(代表峰响应绝对强度)、半峰宽(代表分辨率,四极杆质谱定量方法推荐半峰宽为0.75Da左右)、峰位置(代表质量准确度)。性能检查能快速确定质谱仪是否存在峰响应强度、分辨率或质量准确度方面的问题。峰强下降可能跟离子源污染、毛细管污染或堵塞、质谱真空度不够有关。分辨率设置过高,质量数漂移会影响目标质量离子检测强度。
 
  小贴士
 
  质谱离子源
 
  质谱离子源是最易污染的区域,因而清洗离子源是经常性的工作。大量的或过浓的样品分析,会导致在锥孔处污染物的堆积和离子源通道离子轰击的沉积物留痕,结果均会造成离子传输效率下降,从而仪器灵敏度下降。离子源污染,必须进行清洗。考虑到污染的可能性顺序,清洗顺序依次是一级锥孔及锥孔套、离子源块、离子透镜。
 
  通过上述故障排查步骤,可以快速找到液质灵敏度下降的本质原因,再根据原因采取相应措施,可以让仪器的检测状态尽快恢复到正常水平。
 
  常见故障之不出峰
 
  液质联用不出峰受许多参数的影响,故障排查思路与之前灵敏度下降排查相类似,依然先从简单的部分开始。
 
  1、检查内容
 
  方法:包括液相方法、质谱方法、调谐文件等这些跟数据采集相关的仪器方法及参数。仪器方法变更条件时,由于名称相同而会被覆盖,必须仔细查看文件里的参数是否正确。例如:质谱方法电离极性,目标母离子,子离子等设置错误会造成不出峰。
 
  流动相和样本:液相使用的流动相是否有变化,样本是否出错,进样瓶位,样品量是否够进样?溶解样本的溶剂是否变化?
 
  流动相变质:特别是水相流动相,放置时间过长,会产生很多污染物,甚至长菌。污染的流动相和系统,对质谱电离效率影响很大,造成不出峰。
 
  特殊操作:即发生故障之前是否经过某项特殊操作(离子源清洗、部件更换等),故障可能是由于该操作所致 。
 
  2、确认故障侧
 
  能区分不出峰的故障发生在液相仪器一侧还是质谱仪器一侧,会有助于更快的恢复故障。
 
  确认故障侧的方法
 
  液质系统如果同时配置了紫外检测器,将液质系统同时连接紫外部分做测试。如UV检测出峰,则问题应在于MS侧;如UV检测不出峰,则问题应在LC侧。
 
  流动注射质谱性能测试标准品进质谱检查是否出峰。如果不出峰,则问题是MS侧;反之则为LC侧嫌疑更大。
 
  在确定故障侧后,如果LC侧嫌疑更大,则重点检查以下三点:
 
  a)如果液相系统压力很低,可能的原因是液相未输送液体或色谱柱前漏液;
 
  b)液相系统的色谱柱前、柱后、直至连接质谱流路阀的各管路接口,连接探头的管路接口是否有漏液;
 
  c)质谱流路阀阀位是否在waste(排废)状态?特别是质谱方法是否设置了方法事件,将出峰时间段切去waste?
 
  反之,如果是MS侧的故障,则重点检查以下三点:
 
  a)一级锥孔处的真空隔离阀位置是否处于关闭;
 
  b)观察质谱离子源的喷雾,正常的喷雾应该是连续稳定的;
 
  c)质谱电压反馈值,特别是诊断界面的电压参数,重点检查毛细管反馈电压、光电倍增器的反馈电压等。
 
  通过上述的故障排查具体步骤,可以快速找到液质联用不出峰的本质原因。然后再根据原因采取相应措施,即可让液质联用仪器的检测状态尽快恢复到正常水平。

  液相色谱压力异常
 
  液相系统压力产生的原因在于流动相流经管路及色谱柱时会有阻力,即所谓的反压或系统压力。
 
  漏液会引起系统压力的降低,而堵塞会引起系统压力的飙升。
 
  系统压力的单位有:巴(Bar)、兆帕(Mpa)和磅/平方英寸(psi),它们之间的换算关系为1 Bar=0.1 Mpa=14.5 Psi。
 
  1. 影响因素
 
  影响系统压力的因素主要有流动相的溶剂组成、温度及流速这三方面:
 
  1)流动相的粘度是产生反压的主要原因,下图为有机溶剂-水的粘度随组成与压力的关系图:
  由上图可以看到,乙腈-水比例为(20:80)、甲醇-水比例为(40:60至50:50)时,系统的压力最大。因此,在做实验时应尽量避开这个比例范围。另外,异丙醇粘度大,一般不作流动相使用。
 
  2)流速对反压的影响是线性关系,流速增加,反压亦增大。
 
  3)温度对反压的影响是反比关系,温度升高,反压降低,对某些流动相的影响更大一些。
 
  4)液相色谱仪各模块之间的连接管路也会产生压力,系统压力与管路的长度成正比,与管路直径的四次方成反比(1/D4)。上述考虑的是柱外因素对系统压力的影响,色谱柱对系统压力的影响也很大,反压与色谱柱长度成正比,与填料颗粒度的平方成反比(2.5μm填料比3.5μm填料反压高)。
 
  2. 压力原因
 
  具体到压力问题的表现形式上,主要有压力高、压力低或没有压力以及压力不稳:
 
  ①造成压力高问题的主要原因有:
 
  1)温度太低;
 
  2)流速太高;
 
  3)流动相粘度大;
 
  4)管路堵塞;
 
  5)仪器或色谱柱堵塞;
 
  6)压力传感器问题。
 
  系统压力高的故障排除流程图如下:
 
  
 
  ②产生压力低情况的可能原因:
 
  1)系统内有渗漏处;
 
  2) 单向阀堵塞;
 
  3)入口管路有气泡;
 
  4)溶剂滤头堵塞;
 
  5)所用溶剂不正确,储液瓶中无溶剂;
 
  6)温度太高,流速太低;
 
  7) 泵未输送流动相;
 
  8)泵关闭或保险丝断了。
  以上为仪器单向阀的结构示意图,如果某些原因造成宝石球与球基座发生黏结,造成液体不能进入到泵中,从而造成泵的压力偏低。
 
  3. 造成压力波动可能的原因有:
 
  1)脱气机排气不充分;
 
  2)流动相未正确脱气;
 
  3)所用溶剂不混溶或易挥发;
 
  4)压力传感器及泵问题。
 
  其中,大多数的压力波动都是由于气泡引起的(如下图):
  基线噪音问题
 
  1.基线噪音大
 
  1)流动相中有气体 – 溶剂脱气;
 
  2)流动池中有气泡 – 在出口处使用0.009”的管路;
 
  3)色谱柱上的污染物被洗脱 – 平衡系统,直至基线稳定;如样品中有保留非常强的组分,可设置强洗脱程序;
 
  4)渗漏 – 此时应修复渗漏,重新连接或更换接头;
 
  5)检测器灯能量低 – 更换灯;
 
  6)灵敏度太高 – 使用合适的采样频率,调节增益(如ELSD检测器);
 
  7)检测器流动池脏 – 清洁流动池;
 
  8) 电噪音 – 除去电噪音的来源:屏蔽电缆,清洁触点;
 
  9)采样频率设置过大 – 一味追求高采样频率,可能对灵敏度没有任何帮助,同时也会产生比较大的噪音:UV检测器推荐降低采样频率,HPLC推荐1-5HZ,UPLC推荐20HZ。
 
  2.同步的基线噪音
  1)大多数情况下都是泵引起的,泵头中存在空气 – 将溶剂脱气,并重新灌注泵;
 
  2)单向阀问题 – 超声清洗单向阀或更换;
 
  3)柱塞杆断裂 – 更换;
 
  4)混合问题 – 更换一个体积更大的Mixer,以增加系统体积;
 
  5)电噪音 – 改变电路,除去来源。
 
  3.不同步的基线噪音
  1)气泡 — 流动相要脱气;
 
  2)检测器中有气泡/空气 — 流动相脱气,或在检测器的后面加反压(不适用于RI检测器) ;
 
  3)渗漏 — 特别是肉眼无法发现的微漏或者泵的内漏,会造成流速的变化和混合比例的变化,从而导致基线噪音,此时应修复渗漏,重新连接或更换接头;
 
  4)管路堵塞 — 除去堵塞,冲洗系统;
 
  5)电噪音 — 除去来源,改变电路。
 
  4.基线漂移:上漂或者下漂
  1)梯度变化引起,如溶剂B的吸收值高于溶剂A – 使用基线差减,或尝试新的流动相;
 
  2)化合物从色谱柱上洗脱 – 平衡系统,直至基线稳定;如样品中有保留非常强的组分,可设置强洗脱程序;
 
  3)溶剂改变(气体吸附,蒸发) – 氦气脱气,隔离溶剂;
 
  4)溶剂渗漏 – 拧紧或者更换接头;
 
  5)检测器温度影响(尤其是示差,电化学以及电导检测器) – 流动池温度调节;
 
  6)柱温波动 – 等待柱温平稳,使用柱预加热器;
 
  7)压力变化 – 过滤溶剂以及样品,或样品太粘稠;
 
  8)混合问题 – 更换一个体积更大的Mixer,以增加系统体积。
 
  5.Cyclic基线
  1)温度影响 – 隔离热源,或搬离临近的通风口,或增加流动池温度;
 
  2)混合问题 – 更换一个体积更大的Mixer,以增加系统体积;
 
  3)流动相中的气体 – 溶剂脱气;
 
  4)泵不稳定 – 检查维修泵;
 
  5)管路堵塞 – 冲洗系统,排除并除去堵塞源头;
 
  6)电问题 – 改变电路,或除去根源。
 
  6.基线上的毛刺
  1)气泡 – 溶剂脱气,并重新灌注泵,流动相脱气越好,基线就会越好;
 
  2)信号连接不好,连线变松 – 清洁并拧紧检测器上的导线,或检查连线是否有损坏,或更换铲形接线片;
 
  3)灯继电器试图点燃熄灭的灯 – 更换灯;
 
  4)电噪音 – 更换电路,或除去根源。
 
  7.小结
 
  1)确保无电源及电噪音干扰;
 
  2)为避免基线噪音,确保仪器系统内无气泡或空气,流动相首选过滤脱气;排尽管路、进样器、检测池中的气泡;选择合适的接头和管路,防止渗漏;
 
  3)在编辑方法时,针对HPLC和UPLC仪器UV检测器设置合适的采样频率,HPLC推荐1-5HZ,UPLC推荐20HZ;
 
  4)保持良好的操作习惯,如UPLC仪器水相流动相每天更换,添加了缓冲盐的流动相过0.2 μm溶剂过滤膜等,都会减小基线噪音的产生。
 
 
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