质谱仪工作原理资料.ppt

质谱法 一、质谱法概述 二、质谱仪的结构和工作原理 进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统和数据处理系统 三、质谱联用技术 GC-MS,LC-MS,串联质谱法 四、质谱图与质谱仪性能指标 质量范围、分辨率、灵敏度、质量稳定性和精度 使待测的样品分子气化，用具有一定能量的电子束（或具有一定能量的快速原子）轰击气态分子，使气态分子失去一个电子而成为带正电的分子离子。分子离子还可能断裂成各种碎片离子，所有的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比（m/z）大小依次排列而得到谱图。 质谱过程 　　　　　撞击　　　　　　　 得到 高速电子　 　 　气态分子　　　阳离子　　　 顺序谱图　　　　 质量分析器 定性结构 定量分析 质谱仪的结构 真空系统 进样系统：直接进样和色谱进样 离子源： 电子轰击离子源EI，化学电离源CI, 快原子轰击源FAB,电喷雾源ESI, 大气压化学电离源APCI，激光解吸源LD 质量分析器： 磁式单聚焦和双聚焦、四级杆、飞行时间、离子阱、傅里叶变换离子回旋共振分析器 检测器：光电倍增管 数据处理系统 2、进样系统 （1）直接进样 适用于单组份、有一定挥发性的固体或高沸点液体样品。 （2）色谱进样 适用于多组分分析。 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS） 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）等 (6)大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI) 4、质量分析器原理 磁式分析器 单聚焦分析器 双聚焦分析器 四极杆分析器 飞行时间分析器 离子阱分析器 回旋共振分析器等 （1）磁式质量分析器 当 R为仪器设置不变时，改变加速电压或磁场强度，则不同m/z的离子依次通过狭缝到达检测器，形成质量谱，简称质谱。 双聚焦磁场分析器 四极杆质量分析器 TOF 特点：质量范围宽，扫描速度快，既不需电场也不需磁场。 缺点：分辨率低；原因：离子进入漂移管前的时间分散、空间分散和能量分散。 目前，通过采取激光脉冲电离方式，离子延迟引出技术和离子反射技术，可以在很大程度上克服上述三个原因造成的分辨率下降。 现在，飞行时间质谱仪的分辨率可达20000以上。最高可检质量超过300,000Da，并且具有很高的灵敏度。 方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚； 能量聚焦：相同质荷比，速度(能量)不同的离子会聚； 离子源 收集器 磁场 电场 S1 S2 + - 质量相同，能量不同的离子通过电场和磁场时，均产生能量色散；两种作用大小相等，方向相反时互补实现双聚焦； （2） 四极杆分析器 (quadrupole analyzer) + Electron Beam A B C Sample in Ion Beam 直流电压Vdc 交流电压Vrf + + - 结构: 四根棒状电极，形成四极场 1，3棒： (Vdc +Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf ) 原理： 在一定的Vdc Vrf 下 ， 只有一定质量 的离子可通过四极场，到达检测器。 在一定的（Vdc/Vrf)下，改变Vrf 可实 现扫描。 特点： 扫描速度快，灵敏度高 适用于GC-MS （4）飞行时间分析器 Time of Flight Analyzer TOF 试样入口 电子发射 栅极1 -270V 栅极2 –2.8kV 接收器 抽真空 v=(2eV/m)1/2 m：离子的质量；e：离子的电荷量；V：离子加速电压 离子进入自由空间（漂移区），假定飞行时间为T，漂移区长度为L，速度v ：T=L/v=L(m/2eV)1/2 离子飞行时间与离子质量的平方根成正比 适当增加漂移管的长度可以增加分辨率。 * * Mass Spectrometry, MS 第一节 质谱仪及其工作原理 一、质谱法概述 质谱法是一种按照离子的质核比（m/z）大小对离子进行分离和测定的方法。 质谱法的主要作用是： （1）准确测定物质的分子量 （2）根据碎片特征进行化合物的结构分析 1913年，J.J. Thomson 制成第一台质谱仪 有机质谱仪： 无机质谱仪： 同位素质谱仪 气体分析质谱仪 Ionizer Sample + _ Mass Analyzer Detector 进样系统 Inlet 离子源 Ion source 质量分析器 Mass Analyzer 检测器 Detector 数据处理 系统 Data System High Vacuum System 二、质谱仪的结构和工