质谱仪的基本原理

1、质谱仪的基本原理 质谱法是将样品离子化，变为气态离子混合物，并按质荷比(m/z)分别的分析技术，也是液质联用仪的核心部件。在有机混合物的分析讨论中，质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有越发卓越的优越性，当代讨论有机化合物已经离不开质谱仪。 一、基本原理 质谱仪的分析原理各不相同，下面主要对四极杆质谱仪、飞翔时光质谱仪、离子阱质谱仪和多级串联质谱仪的基本原理举行容易介绍。 (一) 四极杆质谱仪 四极杆质谱仪由两组对称的电极组成。电极上加有直流电压和射频电压±(u+vcos t)。相对的两个电极电压相同，相邻的两个电极上电压大小相等，极性相反。带电粒子射入高频电场中，在场半径限定的空间

2、内振荡。在一定的电压和频率下，惟独一种质荷比的离子可以通过四极杆达到检测器，其余离子则因振幅不断增大，撞在电极上而被“过滤”掉。利用电压或频率扫描，可以检测不同质荷比的离子。其优点是扫描速度快、比磁式质谱价格廉价、体积小、常作为台式进入常规试验室，缺点是质量范围及辨别率有限 (二) 飞翔时光质谱仪 飞翔时光质谱仪(tof)利用相同能量的带电粒子，因为质量的差异而具有不同速度的原理，不同质量的离子以不同时光通过相同的漂移距离到达接收器。其优点为扫描速度快、敏捷度高、不受质量范围限制以及吉构容易、造价低廉等，缺点是定量较差。 (三) 离子阱质谱仪 离子阱质谱仪(trap)由一个环形电极和上下两个端

3、盖电极组成，加上前端的离子源入射和检测器。离子阱能够储存(捕捉)离子，按照马修方程，当离子在r径向和z轴向两个方向都稳定时，离子就能够被离子阱稳定地捕捉。当扫描射频电压时，每个离子的q逐渐由小变大，直到离子脱离稳定区，跑出离子阱，即可被检测。其最大的优点是可以举行时光串联，从而举行ms/ms分析。即可以挑选一个母离子保留在离子阱里，赋予一定能量打碎，获得它的二级质谱，然后这些二级碎片离子继续保存在离子阱里，有挑选性的打碎特定的二级离子，得到它的三级碎片，依此类推得到多级离子。其缺点是线性范围较窄，不适合作定量分析。 (四) 多级串联质谱仪 多级串联质谱仪(ms/ms)可分为两类，第一类仪器利用

4、质谱在空间中的挨次，是由两台质谱仪串联组装而成，如四极+tof，三重四极杆，tof+tof、trap+四极等；其次类利用了一个质谱仪时光挨次上的离子储存能力，由具有存储离子的分析器组成，如离子盘旋共振仪(icr)和离子阱质谱仪。 样品分析时，挑选一定质量的离子作为母体离子，进入碰撞室，室内充有靶反应气体(碰撞气体：n1、he、ar、xe、ch4等)，发生离子-分子碰撞反应，从而产生“子离子”，再经ms2的分析器及检测器得到子离子质谱。普通称为cid谱，或者称为ms/ms谱。 二、仪器组成 其基本结构主要包括进样系统、离子源、质量分析器、检测接收器、数据及供电系统和真空系统等(图10-5)。 (

5、一) 进样系统 进样方式的挑选取决于样品的性质、纯度及所采纳的离子化方式，样品导入应不影统大致可分为两类，挺直进样和色谱联用导入样品。 图10-5 质谱仪的基本组成 1. 挺直进样适用于单组分、挥发性较低的固体或液体样品分析。用挺直进样杆尖端装上少许样品经减压后送入离子源，迅速加热使之气化并被离子源离子化。若是气体试样或低沸点液体试样，则常采纳储罐进样方式 2. 色谱联用导入试样适用于多组分混合物样品分析：利用与质谱仪联机的气相色谱仪或高效液相色谱仪将混合物分别后，通过联机的接口进入质谱仪的离子源，依次举行各组分的质谱分析。 (二) 离子源 离子源使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并对离子举行加速使其进入分析器，按照离子化方式的不同，常用的有ei、ci、fd、fab、appi、esi、apci、maldi等离子源。 (三) 质量分析器 质量分析器是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分，离子通过分析器后，按不同质荷比(m/z)分开，将相同的m/z离子聚焦在一起，组成质谱。 (四) 检测接收器 接收离子束流的装置，主要包括光电倍增管和微通道板。 (五) 数据及供电系统 放大接收的电信号、处理并给出分析结果及控制质谱仪各部分工作。 (六) 真空系统 由机械真空泵(前极低