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12.7质谱基本原理

一般获得质谱的基本方法是将分子离解为不同质量带电荷的离子，将这些离子加速引入

磁场，由于这些离子的质量与电荷比（简称质荷比，m/z)不同，在磁场中运行轨道偏转不同，使

它们得以分离并被检测。一、质谱仪

化合物的质谱是由质谱仪完成的。最常见的一种为单聚焦（磁偏转）质谱仪。结构如图12-26所示。

整个体系是高真空的，一般压力为1.33xl0-4〜1.33xlO-5Pa。气体样品从a进入离解室内，样品分子被一束加速电子b撞击，这些电子的能量约70eV，结果使分子发生各种反应。其中之一是分子中的一个电子被击出，形成一带正电荷的自由基分子离子。如甲烷能生成质荷比为16的自由基分子离子[CH4]+•。而该离子可继续反应形成碎片离子，碎片离子可进一步分裂成新的碎片离子。这样，一种化合物在离子室内可以产生若干质荷比不同的离子。如甲烷可产生m/zA为16、15、14等的离子碎片。

这些离子进入一个具有几千伏电压的区域c加速后，通过狭缝d进人磁场f。质量为m的离子在电场加速后，动能与势能相等，这个关系可由式（12-6)表示。

在磁场中离子运动的向心力（Hzv）应与它的离心力（mv2/r)相等[式（12-7)]。由此可得到式

(12-8)。

从式（12-8)可知，在一定速度和一定磁场强度时，不同质荷比的离子运行半径r不同。质荷比大的离子将有大的运行半径。图12-27表示不同质荷比离子的运行轨道。在图12-27(a)图中m/z为y的离子按它的运行轨道通过狭缝q进入离子收集器i。若把式（12-6)代入式（12-8)，消去速度v可得到式（12-9)，为直观起见可将式（12-9)稍做变化得（12-10)。

从式（12-10)可清楚地看到，质荷比一定的离子运行（或偏转）半径r可由提高加速电压V和减

小磁场强度H而增大。图12-27(b)是增大加速电压或减小磁场强度后各离子运行轨道变化的情况。此时x离子通过狭缝q进入离子收集器i，而y离子因增大运行半径而不能通过。在操作中可以固定磁场改变加速电压（电扫描），也能固定加速电压改变磁场强度（磁扫描），使不同质荷比的离子改变运行轨道，使它们逐一进入离子收集器。离子收集器内光电倍增管被撞击后产生微电流，该电流的大小与碎片离子的多少成正比。信号放大后由记录仪记录而获得化合物的质谱图。二、质谱图

一般质谱图横坐标为不同离子的质荷比m/z，纵坐标为各峰相对强度。图12-28是甲烷质谱图。在不同的m/z值处有高低不等的竖线，为强度不同的各峰。最高的峰称做基峰，如图中m/z16的峰为基峰，把它的强度定为100,其他峰高相对于它的百分数为各峰相对强度。峰的相对强度表示不同质荷比离子的相对含量。图中m/z16的基峰是甲烷打掉一个电子生成的[CH4]+.所显亦的峰，叫做分子离子峰，用M+

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