1 原理及质谱仪.ppt

1、22:06:34,第二章 质谱分析,一、 概述 generalization 二、质谱仪与质谱分析 mass spectrometer and mass spectrometry,第一节 基本原理与质谱仪,mass spectrometry，MS,basic principle and Mass spectrometer,22:06:34,一、概述 generalization,分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具； 第一台质谱仪：1912年； 早期应用：原子质量、同位素相对丰度等；,40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物结构分析； 60年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分离分析

2、； 促进天然有机化合物结构分析的发展； 同位素质谱仪；无机质谱仪；有机质谱仪；,22:06:34,二、 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.气体扩散 2.直接进样 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,质谱仪需要在高真空下工作：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应，改变裂

3、解模型，谱图复杂化。,22:06:34,原理与结构,电离室原理与结构,仪器原理图,22:06:34,1.离子源,Electron Ionization (EI)源,22:06:34,EI 源的特点：,电离效率高,灵敏度高； 应用最广，标准质谱图基本都是采用EI源得到的； 稳定，操作方便，电子流强度可精密控制； 结构简单，控温方便；,EI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则加大电子能量（ 常用70eV ）。,电子能量,电子能量,分子离子增加,碎片离子增加,22:06:34,离子室内的反应气（甲烷等；10100Pa，样品的103105倍），电

4、子（100240eV）轰击，产生离子，再与试样分离碰撞，产生准分子离子。, 化学电离源（Chemical Ionization，CI）:,最强峰为准分子离子； 谱图简单； 不适用难挥发试样；,22:06:34,场致电离源（FI）,电压：7-10 kV；d1 mm； 强电场将分子中拉出一个电子； 分子离子峰强； 碎片离子峰少； 不适合化合物结构鉴定；得到准分子离子风,22:06:34,2. 质量分析器原理,在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行； 离心力 =向心力；m 2 / R= H0 e V 曲率半径： R= （m ）/ e H0 质谱方程式：m/e = (H02 R2) / 2V 离子在磁场

5、中的轨道半径R取决于： m/e 、 H0 、 V 改变加速电压V, 可以使不同m/e 的离子进入检测器。 质谱分辨率 = M / M （分辨率与选定分子质量有关）,加速后离子的动能 : (1/2)m 2= e V = (2V)/(m/e)1/2,22:06:34,单聚焦磁场分析器,方向聚焦； 相同质荷比，入射方向不同的离子会聚； 分辨率不高,22:06:34,双聚焦分析器,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；,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；,22:06:34, 其他类型质量分析器,双聚焦质谱仪体积大； 色谱-质谱联用仪器的发展及仪器小型化（台式）需要； 体积小的质量分析器：,四极杆质量分析器 飞行时间质量分析器 离子阱质量分析器,体积小