现代分析测试技术.ppt

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第一台质谱仪：1912年；
早期应用：相对原子质量、同位素等的测量；
现代：有机化合物结构鉴定的重要工具；
特殊性：联用技术，相对分子质量测定。
M+
(M–R2)+
(M–R3)+
(M–R1)+
质谱法(MS)
发展过程：
20世纪40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物结构分析；
20世纪60年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分离分析；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、大气压化学电离源，开创了质谱技术研究生物大分子的新领域。
2002年由于 “发明了用于生物大分子的电喷雾离子化和基质辅助激光解吸离子化质谱分析法”， 美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一共享该年度诺贝尔化学奖。
第一节 质谱仪分析方法原理
第二节 质谱仪基本结构及主要类型
第三节 质谱仪重要实验技术
第十章 质谱分析技术（MS）
章节一
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方法原理：将样品转化为运动的气态离子，通过对离子的质荷比（m/z）分析来实现有机物和无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、各种同位素比的测定—通过分子离子、碎片离子、重排离子等信息，进行化合物结构分析及分子量的确定—由分子离子峰可以确定化合物的分子量；由碎片离子峰可以得到化合物的结构；
定性分析基础：
一定样品，在一定电离条件下得到的质谱图是相同的；
根据质量分析器，可将质谱仪分为：
静态仪器→稳定的电磁场，按空间位置将m/z不同的离子分开；
动态仪器→采用变化的电磁场，按时间不同来区分m/z不同的离子；
质谱仪分析方法原理
横坐标：质荷比，纵坐标：离子的强度；
离子的绝对强度：取决于样品量和仪器的灵敏度；
离子的相对强度：和样品的分子结构—化学键有关；
质谱仪基本工作原理
1
利用电磁学原理，使带电的样品离子按质荷比进行分离的装置：
2
分析样品以直接进样或通过色谱仪进样方式进入质谱仪—样品气化；
5
经电子倍增器检测，即可得到化合物的质谱图；
4
电离后离子经过适当的加速后进入质量分析器，离子按质荷比M/Z分离，并排列分开；
3
气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（分子离子和碎片离子等）；
质谱仪与质谱分析原理
检测器
单聚焦
双聚焦
飞行时间
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 ）
大量氧会烧坏离子源的灯丝；
用作加速离子的几千伏高压会引起放电；
引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。
电子轰击
化学电离
场致电离
激光
进样系统
质量分析器
离子源
气体扩散
直接进样
气相色谱
原理与结构
进样系统
真空系统
离子源
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质量分析器
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仪器原理图
检测器
质谱仪主要性能指标
质量测定范围：表示质谱仪所能够进行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；有机质谱一般可达几千；生物医学质谱可以研究相对分子质量可达几十万；
分辨本领：标志质谱仪分开相邻质量数的能力（任选一单峰，测其峰高5% 作为△m）—两峰质量数越大，要求仪器越高；质谱仪的分辨本领决定了仪器的价格：分辨率500左右～一般有机分析要求（四极滤质器、离子阱）；分辨率大于10 000～进行准确的同位素质量及有机分子质量的准确测定（双聚焦磁式质量分析器）；
灵敏度：绝对灵敏度—可以检测到的最小样品量；相对灵敏度—可以同时检测的大组分与小组分含量之比；
质谱仪的类型
火花源双聚焦质谱仪（SSMS），电感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和二次离子质谱仪（SIMS）等。

小型低分辨同位素质谱仪：轻元素(H，C，S等)
大型高分辨的同位素质谱仪：重元素(U，Pu，Pb等)

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——用途最广的质谱仪
电喷雾电离质谱仪（ESI-MS），基质辅助激光解吸电离质谱仪（MALDI-MS），快原子轰击质谱仪（FAB-MS），离子喷雾电离质谱仪（ISI-MS），大气压电离质谱仪（API-MS）等。