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第16章质谱法
(Mass Spectrometry, MS)
质谱分析原理及质谱仪
一、基本原理概述
二、质谱仪性能指标
三、仪器组成
质谱图及其应用
一、质谱图
二、质谱峰类型
三、质谱定性分析
四、质谱定量分析
发展历史:
1813年:Thomson使用MS报道了Ne是由22Ne和24Ne两种
同位素组成;随后,同位素分析开始发展
20世纪40年代初:开始将MS用于石油工业中烃的分析,
并大大缩短了分析时间
20世纪50年代初:质谱仪器开始商品化,广泛用于各
类有机物的结构分析。同时质谱方法与NMR、
IR等方法结合成为分子结构分析最有效的手段
20世纪80年代:非挥发性或热不稳定分子的分析进
一步促进了MS的发展;
20世纪90年代:由于生物分析的需要,一些新的离
子化方法得到快速发展;
目前一些仪器联用技术如GC-MS,HPLC-MS,GC-MS-MS,ICP-MS等正发挥重要作用。
应用
质谱是应用最为广泛的化合物结构分析方法之一,它可以为我们提供以下信息:
a)  样品元素组成;
b) 无机、有机及生物分子的结构---结构不同,分子或原
子碎片不同(质荷比不同)
c) 复杂混合物的定性定量分析---与色谱方法联用(GC-
MS,LC-MS);
d) 固体表面结构和组成分析---激光烧蚀等离子体---质谱
联用;样品中原子的同位素比。
质谱分析原理及质谱仪
一、基本原理概述
离子源
轰击样品
带电荷的
碎片离子
电场加速(zeU)
获得动能(1/2mV2)
磁场分离
(m/z)
检测器记录
质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子,于磁场中按质荷比(m/z)大小分离并记录的分析方法。

其过程为可简单描述为:
其中,z为电荷数,e为电子电荷,U为加速电压,m为碎片质量,V为电子运动速度。
指质谱仪分辨相邻质量数离子的能力。定义为:两个相等强度的相邻峰(质量分别为m1和m2),当两峰间的峰谷不大于峰高的10%时,则可认为两峰已分开,其分辨率R为:
可见在质量数小时,分辨率亦较小。
二、质谱仪的分辨率
实际工作中很难找到上述两相等的峰,常以下式表示:
%处的峰宽。

R与离子通道半径r、加速器和收集器狭缝宽度、离子源的性质和质量等因素有关。
三、仪器组成
按质量分析器(或者磁场种类)可分为静态仪器和动态仪器,即稳定磁场(单聚焦及双聚焦质谱仪)和变化磁场(飞行时间和四极杆质谱仪)。
MS仪器:
进样系统
电离源
质量分析器
真空系统
检测系统
1. 真空系统
如图所示,质谱仪中所有部分均要处高度真空的条件下(10-4-10-6Torr), 其作用是减少离子碰撞损失。真空度过低,将会引起:
a)大量氧会烧坏离子源灯丝;
b)引起其它分子离子反应,使质谱图复杂化;
c)用作加速离子的几千伏高压会引起放电;
d)干扰离子源正常调节。