现代分析测试技术ppt课件

质谱是准确测定相对分子质量和分析化合物结构的重要工具。第一台质谱仪：1912年；早期应用：测量相对原子质量、同位素等。现代：有机化合物结构鉴定的重要工具；特殊性：结合技术，测定相对分子质量。1、发展历程：20世纪40年代：高分辨率质谱仪问世，有机化合物的结构分析；20世纪60年代末：色谱-质谱的出现，有机混合物的分离和分析；促进天然有机化合物结构分析的发展；20世纪90年代，基质辅助激光解吸电离源、电喷雾电离源和大气压化学电离源开辟了生物大分子质谱研究的新领域。2002年，美国科学家约翰费恩与日本科学家田中和夫因“发明生物大分子的电喷雾电离和基质辅助激光解吸电离质谱”而分享了诺贝尔化学奖。第1节质谱仪分析方法原理第2节质谱仪基本结构和主要类型第3节质谱仪重要实验技术第10节质谱仪分析技术(MS)第3节方法原理：将样品转化为移动的气态离子，通过离子的质荷比(m/z)分析、复杂化合物的结构分析实现有机和无机物质的定性和定量分析。 各种同位素比率的测定-化合物的结构分析和分子量的测定是通过诸如分子离子、碎片离子、重排离子的信息来进行的-化合物的分子量可以从分子离子峰来测定； 从碎片离子峰可以得到化合物的结构。第二，定性分析的基础：某些样品在一定电离条件下的质谱是相同的；3.根据质量分析仪，质谱仪可分为：静态仪器稳定电磁场，根据空间位置分离不同m/z的离子；动态仪器利用变化的电磁场根据不同时间区分不同m/z的离子；质谱仪分析方法原理，4，横坐标：质荷比，纵坐标：离子强度；离子的绝对强度：取决于样品体积和仪器的灵敏度；离子的相对强度与样品的分子结构-化学键有关。一种利用电磁学原理根据质荷比分离带电样品离子的装置。2 .分析样品通过直接进样或通过色谱仪进样进入质谱仪-样品气化。3、将汽化后的样品引入离子源进行电离，得到带有样品信息的离子(分子离子、碎片离子等)；4.电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析仪，离子按照质荷比M/Z分离并分开排列；5、用电子倍增器检测，得到化合物的质谱；6、质谱仪的基本工作原理，质谱仪和质谱分析原理，取样系统，离子源，质量分析仪，检测器，1。气体扩散，2。直接采样，3。气相色谱法，1。电子轰击，2。化学电离，3。场电离，4。激光，1。单聚焦，2。双聚焦，3。飞行时间，4。四极杆、质谱仪需要在高真空下工作：离子源(10-310-5pa)质量分析仪(10-6Pa)(1)大量氧气会烧坏离子源灯丝；(2)用于加速离子的几千伏高电压会引起放电；(3)引起额外的离子-分子反应，改变切割模型并使光谱图复杂化。7、原理与结构、仪器原理图、8、质量测量范围：表示质谱仪可以分析的样品的相对原子量(或相对分子质量)范围；气体质谱2 100；有机质谱一般可以达到数千个；生物医学质谱可以研究数十万的相对分子质量。分辨能力：标记质谱仪分离相邻质量数的能力(选择一个单一的峰，在峰高的5%处测量峰宽W0.05，为m)-两个峰的质量数越高，对仪器的要求越高；质谱仪的分辨率决定了仪器的价格：分辨率约为500 一般有机分析要求(四极过滤器、离子阱)；精确同位素质量和有机分子质量测定的分辨率大于10000(双聚焦磁质量分析仪)；灵敏度：绝对灵敏度-可检测的最小样品量；相对灵敏度可以同时检测的主要成分和次要成分的比率；质谱仪的主要性能指标，9，质谱仪的类型，1。无机质谱仪火花源双聚焦质谱仪(SSMS)、电感耦合等离子体质谱仪(电感耦合等离子体质谱仪)和二次离子质谱仪(SIMS)等。2.同位素质谱仪小型低分辨率同位素质谱仪：轻元素(氢、碳、硫等)。大型高分辨率同位素质谱仪：重元素(铀、钚、铅等)。)3。有机质谱仪最广泛使用的质谱仪4。生物质谱仪、电喷雾电离质谱仪、基质辅助激光解吸电离质谱仪、快速原子轰击质谱仪、离子喷雾电离质谱仪、大气压电离质谱仪等。10，有机质谱仪，1。直接进样质谱、气相色谱-质谱和液相色谱-质谱按照进样方式进行分类。2.电子轰击质谱、化学电离质谱、快速原子轰击质谱、电喷雾电离质谱等。根据电离模式分类。3.单焦点质谱仪、双焦点质谱仪、四极质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、傅里叶变换质谱仪等。根据质量分析仪进行分类。取样装置：间歇取样系统气体、液体和中等蒸汽压的固体；直接注射系统难以气化的固体、热敏固体和非挥发性液体；通过色谱混合元件注入样品；二。电离装置：电离所需的能量差硬电离和软电离；电子电离源。化学电离源ci；快速原子轰击源FAB；大气电离源；三、质量分析装置：静态分析仪-单焦点/双焦点分析仪；动态分析器-四极分析器；飞行时间分析器；4.检测装置：离子电流计数高离子电流法拉第杯；低离子电流采用电子倍增管；隧道电子倍增器-多通道检测：真空系统：反相-双光子(分子泵)组合系统(离子源10-4-10-5pa；质量分析器10-6)；12、质谱仪器结构及关键部件、取样装置、气体扩散；插入式直喷杆：适用于具有一定挥发性的固体或高沸点液体样品；色谱被用作取样装置。GCMS-QP2010直接进样装置，电子轰击电离源：气体和挥发性固体样品；2.化学电离源：化合物分子量的测定不利于结构分析；3.激光解吸电离源：属于软电离技术，用于分析生物大分子，如肽、蛋白质、核酸等。4.快速原子轰击电离源(FAB):热不稳定、难挥发和高极性化合物的分析5。电喷雾电离源(ESI):“软电离”质谱技术可以快速准确地确定小分子到生物大分子或不稳定有机分子的分子量。6.大气压化学电离源(APCI):分析中等极性或以上的化合物；质谱分析技术基本电离模式，15，1，分子离子：样品分子被敲出一个电子，形成分子离子；2.碎片离子：分子离子进一步经历化学键断裂形成碎片离子；3.重排离子：分子离子经历结构重排形成重排离子；4.附加离子：通过分子离子反应，生成加合离子；5.同位素离子，电子轰击电离源(EI)-离子类型，16，17，2。化学酸化(CI)、反应气体(甲烷等)。)在离子室中；10 100帕，样品的103 105倍)，电子(100 240电子伏)轰击产生离子，离子与样品分子碰撞产生准分子离子。特征：最强的峰是准分子离子；谱图简单；不适用于难以挥发的样品；得到的非标准谱图。18，快速原子电离源，氩离子，加速，碰撞，电荷和能量转移高能原子束。(b)高能粒子撞击放置在涂有非挥发性基底目标上的样品分子，以电离样品分子。特别适用于分析相对分子质量大、不易挥发或热稳定性差的样品，如肽、低聚糖和天然抗生素。有很强的准分子离子峰和丰富的碎片离子信息。19，快速原子电离源(FAB)质谱，20，电喷雾喷嘴-多层套筒，液相色谱，外层：喷射气体，特征：将喷射液体分散成液滴-液滴蒸发；产生多电荷离子-受激准分子离子；很少碎片离子与质谱联用：适用于多肽、蛋白质和氨基酸的分子量测定。大气压电离电喷雾电离电喷雾电离法，21，6，激光解吸电离源，主要分子离子，准分子离子。碎片离子和多电荷离子较少。常见底物：2，5-二羟基苯甲酸、芥子酸、烟酸、-氰基-4-羟基肉桂酸等。将分析样品置于涂有基质的样品靶上；基质分子吸收激光能量，与样品分子一起蒸发，并电离样品分子。它属于软电离技术，用于分析生物大分子，如肽、蛋白质、核酸等。单聚焦磁场分析仪，定向聚焦：具有相同质荷比和不同入射方向的离子会聚；分辨率不高，缺乏能量聚焦。23，2，双聚焦分析器，定向聚焦：具有相同质荷比和不同入射方向的离子会聚；能量聚焦：具有相同质荷比和不同速度(能量)的离子会聚。当具有相同质量和不同能量的离子通过电场和磁场时，它们都会产生能量色散。这两个动作大小相等，并且在相反的方向上互补，以实现双聚焦。静电分析器(扇形电场)-能量分析器、离子源狭缝、相同质量和不同能量的离子束、磁分析器(扇形磁场)-质量分析器、接收器狭缝、聚焦离子束、静电场能量色散和磁场能量色散大小相等方向相反、双聚焦质量分析器、单聚焦质量分析器、25、双聚焦质量分析器、26、三极和四极杆质量分析器，具有高分辨率和极快的分析速度(适用于组合仪器)；缺点：精度和精确度低于双焦点类型。1。它由四个棒状电极组成-镀金陶瓷或钼合金2。高电压被施加到两个电极上。其中Vdc是dc电压；Vrf是射频电压四极电场；3.离子进入四极场-产生振动-只允许某些M/z离子通过(离子振幅增加并遇到四极杆被吸收；4.改变Vrf让其他M/z离子通过四极场质量扫描；27，四极质量分析器，28，5，飞行时间质量分析器，假设离子在漂移区的飞行时间为t，长度为t，离子以速度v进入自由空间(漂移区)同样的能量，质量越大，到达接收器的时间就越长。T=L(m/2zV)1/2，29，飞行时间质量分析器，离子探测器，电离室，气体，格栅，L，真空环境，电子接收器，灯丝，离子漂移管，灯丝，1，漂移管中离子的飞行时间与离子质量的平方根成正比-e相同，m越大，t越长；2.影响分辨率的原因：时间分散；空间分散；能量分散；3.改进技术：激光脉冲电离模式-离子延迟提取技术-离子反射技术；(1)在标准条件下获得光谱图：通过电子轰击电离获得光谱图(快速原子、电喷雾等没有标准光谱图。)；第二，可能性分析：通过计算机搜索，未知化合物是定性的搜索结果可以给出几种可能的化合物，并按匹配度的顺序列出它们的名称、分子式、分子量和结构式。三、化合物的初步鉴定：匹配度大于900(1000)，可以鉴定(不能选择较好的)；几个匹配度都很好结构紧密，必须使用其他辅助识别方法；4.最终确定：根据校对结果找到标准样品；质谱定性分析技术，31，1。气相色谱-质谱法：混合物分析-化学、化学工业、环境、食品-适用于可蒸发样品；气相色谱-一个很好的分离装置，但它不能用来表征化合物。质谱-良好的定性分析仪器，但需要纯样品；第二，液相色谱-质谱适用于极性强、分子量大的化合物。关键技术-接口：去除溶剂和电离样品-每种类型的接口设备只适合一种类型的分析对象；(3)质谱-质谱：增加碎片离子的产量；-质谱/质谱4。毛细管电泳-质谱：高效液相分离和质谱；生物的检测；医学分析领域；头发中药物的分析：通过切片定量测定药物使用史-不能检测到短期停药的吸毒者的尿液；2.新型高效睡眠和镇静药物分析：麻醉和抢劫药效强，熔点高，对气相色谱等仪器反应低；容易漏检；3.爆炸后残留物分析：痕量成分鉴定-分子量和化合物结构-化学电离源和负化学电离；电子干