用于进行样品分析的测试方法、测试装置和测试设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于进行样品分析的测试方法、测试装置和测试设备，属于石油化工领域。测试方法包括：获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，所述GC-FID谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱图上的保留时间，所述GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间；根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合预设公式，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间；根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间，确定GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系；记录在GC-FID谱图上已确定对应关系的色谱峰的峰面积；根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。本发明通过将定性和定量数据结合在一起，从而获得对样品的测试结果。
【专利说明】用于进行样品分析的测试方法、测试装置和测试设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种用于进行样品分析的测试方法、测试装 置和测试设备。
【背景技术】
[0002] 在石油工业中，对复杂样品如石油姪化物分析时，常常需要进行气相质谱定性数 据和气相色谱定量数据测试。
[0003] GC (Gas化romatography，气相色谱仪)是一种用毛细管色谱柱对样品中各组分进 行分离的设备。在进行数据测试时，通常是通过该GC对各组分的分离，再用检测器对各组 分进行定性和定量。下面，对不同类型的检测器W及定性和定量的性能进行介绍：
[0004] MS (Mass Spectrometry,质谱检测器）是在真空腔内采用高能电子束来撞击组分 分子，将电离后形成的正离子通过聚焦加速导入质量分析器中，然后按质荷比的大小顺序 进行记录，得到质谱图的设备。在定性方面，MS具有很强的对未知物质的鉴定能力。但是 在定量方面，其线性范围窄，不同物质的校正系数的差异较大，定量结果受各参数影响大。
[0005] FID (Flame Ionization Detector,氨火焰离子化检测器)是将氨气和空气燃烧生 成火焰为能源，有机物在高温下电离，产生与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号的 设备。在定性方面，FID必须依靠标样预先确定出保留时间才能对物质进行定性。在定量 方面，FID具有响应范围宽，校正系数稳定的特点，尤其对于石油姪类，各物质的FID校正系 数接近。在分析需求许可的情况下，各物质的峰面积百分比即可认为是各物质的实际含量。
[0006] 在对复杂样品如石油姪类样品分析时，理想的分析方案是将GC-MS的定性数据和 GC-FID的定量数据相互结合起来，该样就能一次解决样品中各组分的定性和定量问题。
[0007] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在W下问题；首先两种检测 器的出口压力不同，导致组分在GC-MS和GC-FID中的保留时间不能一致。其次由于GC-MS 和GC-FID的检测原理不同，同一组分在两种检测器上产生的谱图峰形不同，难W根据峰形 将不同检测器上的各组分对应起来。
【发明内容】
[0008] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于进行样品分析的测试方 法、测试装置和测试设备。该技术方案如下：
[0009] 第一方面，提供了一种用于进行样品分析的测试方法，包括：
[0010] 获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，该GC-FID谱图包括各个色谱峰在 GC-FID谱图上的保留时间，该GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间；
[0011] 根据该待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合预设公式，计算 待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间；
[0012] 根据该待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间，确定GC-FID谱 图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系；
[0013] 记录在GC-FID谱图上已确定对应关系的色谱峰的峰面积；
[0014] 根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。
[0015] 第二方面，提供了一种用于进行样品分析的测试装置，包括：
[0016] 谱图获取模块，用于获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，该GC-FID谱图 包括各个色谱峰在GC-FID谱图上的保留时间，该GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图 上的保留时间；
[0017] 计算模块，用于根据该待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合 预设公式，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间；
[0018] 对应关系确定模块，用于根据该待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测 保留时间，确定GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系；
[0019] 峰面积记录模块，用于记录在GC-FID谱图上已确定对应关系的色谱峰的峰面积；
[0020] 该计算模块还用于根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。
[0021] 第H方面，提供了一种用于进行样品分析的测试设备，该测试设备包括气相色谱 仪101、质谱检测器102、氨火焰离子化检测器103、色谱柱104A和色谱柱104B。
[0022] 气相色谱仪101内配置有色谱柱104A和色谱柱104B，其中，色谱柱104A的一端与 气相色谱仪101的进样口 101A连接，色谱柱104A的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101B与质谱检测器102的进样口 102A连接；色谱柱104B的一端与气相色谱仪101的进样 口 101C连接，色谱柱104B的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101D与氨火焰离子化检 测器103的进样口 103A连接。
[0023] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0024] 通过综合考虑质谱检测器在定性方面的优势W及氨火焰离子化检测器在定量方 面的优势，通过配置硬件和操作参数，利用GC-MS谱图上的色谱峰与GC-FID谱图上的色谱 峰一一对应，使得在样品分析过程中，可W利用MS强大的未知物定性能力和FID对姪类物 质稳定的响应能力，将色谱峰的定性和定量数据结合在一起，从而获得对样品的测试结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图获得其他 的附图。
[0026] 图1是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试设备结构示意图；
[0027] 图2是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试方法的流程图；
[0028] 图3是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试方法的流程图；
[0029] 图4A是本发明实施例提供的一个具体的应用实例中的待测试样品的GC-MS谱 图；
[0030] 图4B是本发明实施例提供的一个具体的应用实例中的参考样品的GC-MS谱图；
[0031] 图4C是本发明实施例提供的一个具体的应用实例中的参考样品的GC-FID谱图；
[0032] 图4D是本发明实施例提供的一个具体的应用实例中的待测试样品的GC-FID谱 图；
[0033] 图5是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试装置的结构示意图；
[0034] 图6是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0036] 图1是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试设备结构示意图。该设 备可W用于实施本实施例中提出的气相质谱定性数据和气相色谱定量数据对应识别，具体 来讲：
[0037] 该测试设备包括气相色谱仪101、质谱检测器102、氨火焰离子化检测器103、色谱 柱104A和色谱柱104B。
[003引气相色谱仪101内配置有色谱柱104A和色谱柱104B，其中，色谱柱104A的一端与 气相色谱仪101的进样口 101A连接，色谱柱104A的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101B与质谱检测器102的进样口 102A连接；色谱柱104B的一端与气相色谱仪101的进样 口 101C连接，色谱柱104B的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101D与氨火焰离子化检 测器103的进样口 103A连接。
[0039] 其中，该气相色谱仪101 W及内置的色谱柱104A和104B用于对样品中的各组分 进行分离。该质谱检测器102用于对样品进行定性检测，并记录数据；该氨火焰离子化检测 器103用于对样品进行定量检测，并记录数据。其中，色谱柱104A和色谱柱104B的规格相 同，且内载气为高纯氮气或其他适合的惰性气体；其中，气相色谱仪101的进样口 101A和 101C具备对色谱柱内载气流速进行调节的能力。
[0040] 其中，进样口 101A与进样口 101C的载气流速相等。
[0041] 其中，质谱检测器102的参数条件为：扫描质量范围覆盖样品组分的分子量。
[0042] 可选地，气相色谱仪101的升温条件为；起始温度低于样品在GC-FID谱图或 GC-MS谱图上第一个参考峰的气化温度，最终温度高于参考样品在在GC-FID谱图或GC-MS 谱图上最后一个参考峰的气化温度。升温梯度应尽可能小，一般W 2?5C为宜。逐步调整 升温程序，使得组分峰和紧邻组分峰的两个参考峰在一个单调恒温区段或一个单调升温区 段内。
[0043] 图2是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试方法的流程图。该测试 方法基于图1所示的测试设备进行，参见图2,该方法流程包括：
[0044] 201、获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，GC-FID谱图包括各个色谱峰 在GC-FID谱图上的保留时间，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间；
[0045] 202、根据该待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合预设公式， 计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间；
[0046] 203、根据该待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间，确定 GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系；
[0047] 204、记录在GC-FID谱图上已确定对应关系的色谱峰的峰面积；
[0048] 205、根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。
[0049] 本发明实施例提供的方法，通过综合考虑质谱检测器在定性方面的优势W及氨火 焰离子化检测器在定量方面的优势，通过配置硬件和操作参数，利用GC-MS谱图上的色谱 峰与GC-FID谱图上的色谱峰一一对应，使得在样品分析过程中，可W利用MS强大的未知物 定性能力和FID对姪类物质稳定的响应能力，将色谱峰的定性和定量数据结合在一起，从 而获得对样品的测试结果。
[0050] 图3是本发明实施例提供的一种用于进行样品分析的测试方法的流程图。该测试 方法基于图1所示的测试设备进行，参见图3,该方法流程包括：
[0051] 301、获取参考样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，其中，GC-FID谱图包括各个色谱 峰在GC-FID谱图上的保留时间，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间；
[0052] 在开始测试之前，先对气相色谱仪101、质谱检测器102、氨火焰离子化检测器103 进行参数配置和装配。
[0053] 其中，参数配置包括对气相色谱仪101的升温条件设置W及质谱检测器102的参 数条件和氨火焰离子化检测器103的参数条件等的参数进行设置。具体地，气相色谱仪101 的升温条件为：起始温度应低于样品在GC-FID谱图或GC-MS谱图上第一个参考峰的气化温 度，最终温度高于参考样品在GC-FID谱图或GC-MS谱图上最后一个参考峰的气化温度。升 温梯度应尽可能小，一般W 2?5C为宜。逐步调整升温程序，使得组分峰和紧邻组分峰的 两个参考峰在一个单调恒温区段或一个单调升温区段内。质谱检测器102的参数条件为： 扫描质量范围应覆盖样品组分的分子量。其他条件能保证质谱检测器正常工作。氨火焰离 子化检测器103的参数条件为氨气进气速率能保证氨火焰离子化检测器正常工作。
[0054] 其中，装配过程包括：将色谱柱104A的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101B 与质谱检测器102的进样口 102A连接；色谱柱104B的一端与气相色谱仪101的进样口 101C连接，色谱柱104B的另一端通过该气相色谱仪101出样口 101D与氨火焰离子化检测 器103的进样口 103A连接。调节色谱柱104A和104B的内载气流速，使两个进样口载气流 速相等，从而消除系统误差。
[00巧]在测试过程中，参考样品通过自动进样器同时送入进样口 101A和101C，并流入色 谱柱104A和104B中，在色谱柱中完成组分分离，最终从出样口 101B和101D进入MS和FID， MS获取参考样品的GC-MS谱图，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间； FID获取参考样品的GC-FID谱图，GC-FID谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱图上的保留时 间。
[0056] 302、获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，其中，GC-FID谱图包括各个色 谱峰在GC-FID谱图上的保留时间，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS上的保留时间；
[0057] 在测试过程中，待测试样品通过自动进样器同时送入进样口 101A和101C，并流入 色谱柱104A和104B中，在色谱柱中完成分离，最终从出样口 101B和101D进入MS和FID， MS获取待测试样品的GC-MS谱图，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间； FID获取参考样品的GC-FID谱图，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱图上的保留时 间；
[0058] 303、根据待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合参考样品各个 色谱峰在GC-MS谱图和GC-FID谱图上的保留时间，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID 谱图上的预测保留时间；
[0059] 具体的，待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间由W下公式确 定：
[0060]
【权利要求】
1. 一种用于进行样品分析的测试方法，其特征在于，包括： 获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，所述GC-FID谱图包括各个色谱峰在 GC-FID谱图上的保留时间，所述GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间； 根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合预设公式，计算待 测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间； 根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间，确定GC-FID谱图 上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系； 记录在GC-FID谱图上已确定对应关系的色谱峰的峰面积； 根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-MS 谱图上的保留时间，结合预设公式，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保 留时间包括；待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间由W下公式确定：
其中，TSM为待测试样品的色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，TRM。和TRMw为参考样 品色谱峰中紧邻待测试样品色谱峰的前后两个峰在GC-MS谱图上的保留时间，TRF。和TRFw 为参考样品的色谱峰中紧邻待测试样品色谱峰的前后两个峰在GC-FID谱图上的保留时 间，n为色谱峰的序号。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-MS 谱图上的保留时间，结合预设公式，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保 留时间之前，所述方法还包括： 获取参考样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，GC-FID谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱 图上的保留时间，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述待测试样品各个色谱峰在 GC-FID谱图上的预测保留时间，确定GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系包 括： 根据计算得到的待测样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间和预设时间窗 口，确定GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各个组分对应的峰面积，计算各个组 分的实际含量包括：根据各个组分对应的峰面积及其校正系数，计算各个组分的实际含量。
6. -种用于进行样品分析的测试装置，其特征在于，包括： 谱图获取模块，用于获取待测试样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，并将待测试样品的 GC-FID谱图和GC-MS谱图送至计算模块；所述GC-FID谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱图 上的保留时间，所述GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间； 计算模块，用于根据所述待测试样品各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，结合预 设公式，计算待测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间，并送至对应关系确 定模块； 对应关系确定模块，用于根据计算模块计算出的所述待测试样品各个色谱峰在GC-FID
谱图上的预测保留时间，确定GC-FID谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系； 峰面积记录模块，用于记录由对应关系确定模块确定对应关系的色谱峰的峰面积； 所述计算模块还用于根据各个组分对应的峰面积，计算各个组分的实际含量。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于根据W下公式确定待 测试样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间：
其中，TSM为待测试样品的色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间，TRM。和TRMw为参考样 品色谱峰中紧邻待测试样品色谱峰的前后两个峰在GC-MS谱图上的保留时间，TRF。和TRFw 为参考样品的色谱峰中紧邻待测试样品色谱峰的前后两个峰在GC-FID谱图上的保留时 间，n为色谱峰的序号。
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 参考样品谱图获取模块，用于获取参考样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图，并将待测试 样品的GC-FID谱图和GC-MS谱图送至计算模块；GC-FID谱图包括各个色谱峰在GC-FID谱 图上的保留时间，GC-MS谱图包括各个色谱峰在GC-MS谱图上的保留时间。
9. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述对应关系确定模块用于根据计算得 到的待测样品各个色谱峰在GC-FID谱图上的预测保留时间和预设时间窗口，确定GC-FID 谱图上与GC-MS谱图上各个色谱峰对应关系。
10. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块还用于根据各个组分对应 的峰面积及其校正系数，计算各个组分的实际含量。
11. 一种用于进行样品分析的测试设备，其特征在于，所述测试设备包括气相色谱仪 (101)、质谱检测器（102)、氨火焰离子化检测器（103)、色谱柱（104A)和色谱柱（104B)， 气相色谱仪（101)内配置有色谱柱（104A)和色谱柱（104B)，其中，色谱柱（104A)的一 端与气相色谱仪（101)的进样口（ 101A)连接，色谱柱（104A)的另一端通过所述气相色谱仪 (101)出样口（101B)与质谱检测器（102)的进样口（102A)连接；色谱柱（104B)的一端与气 相色谱仪（101)的进样口（ 101C)连接，色谱柱（104B)的另一端通过所述气相色谱仪（101) 出样口（101D)与氨火焰离子化检测器（103)的进样口（103A)连接。
12. 根据权利要求11所述的测试设备，其特征在于，所述进样口（101A)与所述进样口 (101C)的载气流速相等。
13. 根据权利要求11所述的测试设备，其特征在于，质谱检测器102的参数条件为：扫 描质量范围覆盖样品组分的分子量。
14. 根据权利要求11所述的测试设备，其特征在于，所述气相色谱仪（101)的升温条件 为；起始温度低于参考样品在气相色谱-氨火焰离子检测器（GC-FID)谱图或气相色谱-质 谱联用仪（GC-MS)谱图上第一个参考峰的气化温度，最终温度高于参考样品在在GC-FID谱 图或GC-MS谱图上最后一个参考峰的气化温度。
【文档编号】G01N30/86GK104422745SQ201310392160
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】王文祥, 孙枫, 徐宏坤, 李建辉, 李玮明, 周慧, 张江锋, 张锡娅 申请人:中国石油天然气股份有限公司