第二十章质谱分析ppt课件

1、第二十章第二十章 质谱分析质谱分析一、一、 概述概述generalizationgeneralization二、质谱仪与质谱分析二、质谱仪与质谱分析mass spectrometer and mass spectrometer and mass spectrometrymass spectrometry第一节第一节 根本原理与质谱仪根本原理与质谱仪mass spectrometry，MSbasic principle and Mass spectrometer一、概述一、概述 generalization 分子质量准确测定与化合物构造分析的重要工具；第一台质谱仪：1912年； 早期运用：原子质

2、量、同位素相对丰度等； 40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物构造分析；年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物构造分析； 60年代末：色谱年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分别分析；质谱联用仪出现，有机混合物分别分析； 促进天然有机化合物构造分析的开展；促进天然有机化合物构造分析的开展； 同位素质谱仪；无机质谱仪；有机质谱仪；同位素质谱仪；无机质谱仪；有机质谱仪； m/z15294357859911314271二、二、 质谱仪与质谱分析原理质谱仪与质谱分析原理mass spectrometer and mass spectrometry进样系统离子源质量分析器检测器1.气体分散2.直接进

3、样3.气相色谱1.电子轰击2.化学电离3.场致电离4.激光 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间4.四极杆 质谱仪需求在高真空下任务：离子源10-3 10 -5 Pa 质量分析器10 -6 Pa (1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；(3)引起额外的离子分子反响，改动裂解模型，谱图复杂化。原理与构造原理与构造电离室原理与构造仪器原理图1.离子源离子源Electron Ionization (EI)源源+: R1: R2: R3: R4: e+M+(M-R2)+(M-R3)+Mass Spectrum(M-R1)+EI 源的特点：源的特点：H电离效率高电离效率

4、高,灵敏度高；灵敏度高；H运用最广，规范质谱图根本都是采用运用最广，规范质谱图根本都是采用EI源得到的；源得到的；H稳定，操作方便，电子流强度可精细控制；稳定，操作方便，电子流强度可精细控制；H构造简单，控温方便；构造简单，控温方便；EI源：可变的离子化能量源：可变的离子化能量 (10240eV) 对于易电离的物质降低电子能量，而对于难电离的物质那么加大电子能量 常用70eV 。电子能量电子能量分子离子添加碎片离子添加 离子室内的反响气甲烷等；离子室内的反响气甲烷等；10100Pa，样品，样品的的103105倍，电子倍，电子100240eV轰击，产生离轰击，产生离子，再与试样分别碰撞，产生准分

5、子离子。子，再与试样分别碰撞，产生准分子离子。 化学电离源化学电离源Chemical Ionization，CI:最强峰为准分子离子；最强峰为准分子离子；谱图简单；谱图简单；不适用难挥发试样；不适用难挥发试样；+气体分子气体分子试样分子试样分子+准分子离子准分子离子电子电子(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;场致电离源场致电离源FI电压：电压：7-10 kV；d1 mm；强电场将分子中拉出一个电子；强电场将分子中拉出一个电子；分子离子峰强；分子离子峰强；碎片离子峰少；碎片离子峰少；不适宜化合物构造鉴定；不适宜化合物构造鉴定；阳极+阴极d1mm2. 质量分析器原理质量分析器原理在磁

6、场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行； 离心力离心力 =向心力；向心力；m 2 / R= H0 e V曲率半径：曲率半径： R= m / e H0 质谱方程式：质谱方程式：m/e = (H02 R2) / 2V离子在磁场中的轨道半径离子在磁场中的轨道半径R取决于：取决于： m/e 、 H0 、 V改动加速电压改动加速电压V, 可以使不同可以使不同m/e 的离子进入检测器。的离子进入检测器。质谱分辨率质谱分辨率 = M / M 分辨率与选定分子质量有关分辨率与选定分子质量有关加速后离子的动能加速后离子的动能 :(1/2)m 2= e V = (2V)/(m/e)

7、1/2单聚焦磁场分析器单聚焦磁场分析器搜集器搜集器离子源离子源BS1S2磁场磁场R方向聚焦；方向聚焦；一样质荷比，一样质荷比，入射方向不同入射方向不同的离子会聚；的离子会聚；分辨率不高分辨率不高双聚焦分析器双聚焦分析器离子源离子源搜集器搜集器磁场磁场电场电场S1S2+-方向聚焦：方向聚焦： 一样质荷比，入一样质荷比，入射方向不同的离子会射方向不同的离子会聚；聚；能量聚焦：能量聚焦： 一样质荷比，速一样质荷比，速度度(能量能量)不同的离子不同的离子会聚；会聚； 质量一样，能量不同的离子经过电场和磁场时，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； 其他类型质量分析器其他类型质量分

8、析器双聚焦质谱仪体积大；双聚焦质谱仪体积大；色谱色谱-质谱联用仪器的开展及仪器小型化台式需求；质谱联用仪器的开展及仪器小型化台式需求；体积小的质量分析器：体积小的质量分析器：四极杆质量分析器四极杆质量分析器飞行时间质量分析器飞行时间质量分析器离子阱质量分析器离子阱质量分析器体积小，操作简单；分辨率中等；原理在第五节色谱-质谱联用仪器引见；3. 检测器检测器1电子倍增管电子倍增管 1518级；可测出级；可测出10-17A微弱电流；微弱电流；2渠道式电子倍增器阵列渠道式电子倍增器阵列 内容选择： 第一节第一节 根本原理与质谱仪根本原理与质谱仪 basic principle and mass basic principle and mass spectrometerspectrometer 第二节第二节 离子峰的主要类型离子峰的主要类型 main kinds of ion peaksmain kinds of ion peaks 第三节第三节 有机分子裂解类型有机分子裂解类型 cleavage types of organic cleavage types of organic c