LC-MS(液相色譜-質譜聯用)對於氮氣源的要求主要集中在氮氣的純度、流量、壓力以及穩定性上,因為氮氣在LC-MS中扮演了關鍵角色,例如:作為噴霧氣(nebulizing gas)、乾燥氣(drying gas)或幕氣(curtain gas),用來幫助樣品離子化、去除溶劑並保護質譜的真空系統。以下是具體要求:
純度要求
LC-MS通常需要高純度的氮氣,以避免雜質影響分析的準確性和靈敏度。根據業界標準,大多數LC-MS應用建議氮氣純度至少達到95%,但更常見的要求是99% ~ 99.5%。因為氧氣、水分或其他污染物(如:phthalates或BHT)可能會干擾樣品離子化或污染質譜系統,導致數據不準確。雖然有些研究指出,少量氧氣(例如5%)對分析影響不大,但高純度氮氣仍然是首選,以確保結果的可重現性。此外,在LC-MS/MS中,若使用碰撞池(collision cell),可能需要更高純度的氮氣(例如99.9%或更高),以確保樣品離子的進一步碎片化不會受到干擾。
流量要求
LC-MS對氮氣的流量需求因儀器型號和應用而異,但通常需要較高的流量來滿足噴霧和乾燥的需求。一般來說,LC-MS每分鐘可能需要20到131升的氮氣流量。例如,某些儀器(如:Waters Xevo TQ MS)要求氮氣流量在34-75 L/min之間,而更高階的系統可能需要更多。如果是多台LC-MS共用一個氮氣源,流量需求會更高,可能需要選擇能提供更大流量的氮氣發生器,例如某些型號可提供高達200 L/min鐘的流量。
壓力要求
氮氣的壓力需要穩定且符合儀器要求,通常在6.5 bar左右,具體取決於儀器製造商的建議。例如,某些型號分析儀要求出口壓力控制在這個範圍內,並使用雙級調壓器來確保穩定性。壓力過低可能導致噴霧效果不佳,影響離子化效率;壓力過高則可能損壞儀器。
乾燥度和潔淨度
氮氣必須是乾燥且無油的,壓力露點(dew point)通常需要低於-40°C,以防止水分進入質譜系統,影響真空或導致污染。此外,氮氣中不能含有微粒或其他化學污染物,這對於保護LC-MS的敏感組件(如:四極桿或檢測器)至關重要。
穩定性和連續性
LC-MS需要穩定的氮氣供應,因為任何中斷(例如更換氣瓶)都可能導致實驗暫停,影響樣品分析的效率和結果一致性。這也是為什麼許多實驗室選擇使用現場氮氣發生器(nitrogen generator),因為它們可以按需提供連續的氮氣供應,避免了氣瓶更換的麻煩。

氮氣產生器與氣瓶的比較
傳統上,實驗室可能使用高壓氮氣瓶來供應氮氣,但這種方式有安全風險(例如氣瓶洩漏可能導致窒息),而且需要頻繁更換和運輸,增加了成本和不便。相比之下,現場氮氣發生器有以下優勢:
- 安全性:氮氣發生器只按需生成氮氣,儲存量少,壓力低,減少了洩漏風險。
- 成本效益:雖然初期投資較高,但氮氣發生器的運行成本低,通常在12個月內即可收回成本(根據使用頻率和型號)。
- 便利性:無需更換氣瓶,節省空間和人力,特別適合需要大量氮氣的實驗室(例如:每天使用8,000L以上氮氣的LC-MS系統)。
潔淨乾燥壓縮空氣源
氮氣產生器的原料是潔淨乾燥的壓縮空氣,而具備經濟效益使用氮氣產生器的場域通常需要運轉數小時製氮, 加上產生氮氣的純度越高需要的潔淨乾燥壓縮空氣量越大;因此多會採用工業級設計的無油式空壓機,搭配後置乾燥過濾設備與裝置以提供氮氣產生器全天候運轉製氮使用。
筆者在空壓機產業數十年的經驗不建議採用氮氣產生器內置空壓機系統的機型,原因很簡單:內置在氮氣產生器內部的空壓機會是商用型的、空壓機是產生高溫的壓縮熱機械需要良好的通風散熱、空壓機需要維護的頻率較高不容易在極小空間執行良好維護、空壓機故障則整台氮氣產生器失效無法有效備援…。
雖然無內置空壓站的氮氣產生器建置時佔的空間較大,需要引入外部的潔淨乾燥的壓縮空氣源,但是在系統穩定性與備援機制能力上還是具有最佳的優勢的;雖然Chromalytic有HF-30A與HF-30P內置空壓站的機型,我們仍舊以無內置空壓站的氮氣產生器HF-30N或HF-60N為唯一推薦。

每一個品牌的氮氣產生器對於輸入材料:壓縮空氣品質的要求不太相同,以Chromalytic HF-30N / HF-60N氮氣產生器來看,潔淨乾燥壓縮空氣的各種要求規範如下–
- 壓縮空氣品質:ISO 8573-1 Class 1.4.1 (乾燥程度壓力露點3℃以下且含油量0.01mg/m3以下)。
- 操作壓力:7.0 ~ 8.0 bar。
- 輸入流量:HF-30N需求流量100L/min;HF-60N需求流量200L/min。
我們會推薦搭配的空壓機會是取得ISO 8573-1 Class 0級認證百分之百無油的日本岩田SLP22EFD (三馬力風量255L/min.) 或 SLP37EFD (五馬力風量425L/min) 內置乾燥機無油渦卷式空壓機,下圖是五馬力的尺寸規格 (三馬力為453*682*875mm) :

結論與建議
LC-MS對氮氣源的要求可以概括為:純度95%-99.5%(視應用而定)、流量20-131升/分鐘(視儀器而定)、壓力約6.5 bar、乾燥且無油、供應穩定且連續。選擇氮氣發生器時,建議根據具體儀器型號(例如:Agilent、Shimadzu、Waters或Thermo Fisher…等)確認流量和純度需求,並考慮實驗室的空間和使用頻率,挑選合適的型號(如:Chromalytic HF-30N或HF-60N)。如果 您的LC-MS系統有特殊需求,例如更高的純度或流量,可以進一步與我們聯繫確認定制方案。
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