波谱解析-质谱.doc

质谱法( Mass Spectrometry ) MS进样系统 离子源 质量分析器 检测接收器真空系统控制及数据处理系统质谱法是将样品通过离子化，产生气态离子，并按质荷比（m/z）分离、分析的技术，质谱图是按质量数大小排列起来的谱图。主要组成部分:a) .进样系统:将分析样品导入离子源的装置; 包括: 直接进样, GC, LC及 接口, 参考物或靶气气体进样等.b) .离子源: 使被测样品分子离子化成为带电离子的装置, 并对离子进行 加速使其进入分析器.c) .质量分析器: 将离子按不同质荷比(m/z)大小分离的分析部分; 离子通过分析器后,按不同质荷比分开,并将相同的质荷比离子聚焦在一起, 从而形成质谱.d) .检测分析器: 接收离子束并将电信号放大的装置.e) .控制及数据处理系统: 处理并给出分析结果, 现代计算机还可以控制 质谱仪进行各项工作.f) .真空系统: 利用机械泵, 扩散泵或分子泵等, 抽取离子源和分析器的 空气并达到高真空, 使离子从离子源到达接收器.1.质谱法的原理及新技术 1-1 发展历史质谱分析法从最初的进行各种元素质量及其天然同位素质量和丰度（存在比）的测定开始，到进行分子的质量和精确质量数测定。目前按研究领域已经发展成为三大类：同位素质谱、无机质谱和有机质谱（现分出有机质谱和生物质谱）。本课程只讨论与我们相关的有机质谱。现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子到蛋白质及DNA等生物大分子的分子量测定和结构解析，而且通过对在生化学，生物学上具有功能的有机分子的分析，还可提供有效的功能信息。正如1994年美国分析化学杂志登载的质谱学综述中所指出的那样，生物质谱学的时代已经到来。与之相应的是最近的质谱法确实在生命科学领域里很活跃，而世界科学家的兴趣从无机性的物理世界开始转向神秘的有机生命的世界，也实属现代自然科学的一种趋势。1-1-1 1910-40年代（黎明期）：从二十世纪初（1910年），J. J. Thomson（发现电子）进行“阳粒子线分析”（positive ray analysis）研究的时代开始，直到F.W. Aston和A. J. Dempster等人开创的真正质谱分析法及其应用的发展，这约40年被认为是质谱分析法的黎明期。注：J. J. Thomson因气体导电性理论及实验研究，获得物理诺贝尔奖（1906）。a).1910-1912年：J. J. Thomson等人通过改进前人的装置，研制出了最初的 抛物线型质量分析仪器，并分别测定了H，H2，O，C，Ne，Hg等的阳离子抛物线像。特别是首次发现了不具有放射性的轻元素Ne（20）亦有质量为22的同位素体存在。后来他又对仪器进行了一些改进，测定了H2，CO，CO2等混合气体的质谱。b).F.W. Aston和A.J. Dempster的时代：(1) Thomson的继承者，F.W. Aston为了改进Thomson的缺点，将电场和磁场垂直，使正离子在电场中先发生速度分散，而在磁场中得到速度聚焦，从而达到了使同样质量的离子束的强度增加的目的。他在1919年发表了第一台称为速度聚焦质量分析仪（velocity - focusing mass spectrograph）（分辨率为130）；然后，他先后进行了二次大型化改造，1927年（第二台，分辨率为600）、1937年（第三台，分辨率为2000）。Aston的仪器与Thomson的相比，可以得到与光谱类似的线型图谱，从而使不同质量的原子的测定变为可能，今日众所周知的原子量及其同位素质量和存在比的大部分是在这期间被测定的。Aston的仪器为现在的同位素质谱仪确立了基础。注：F.W. Aston 因非放射性元素的同位素和整数法则的发现获得化学诺贝尔奖（1922）。(2) 另一方面，Dempster用不同的思路方法改进了Thomson的仪器，并于1918年研制成功了新型的质谱分析仪器，称为：方向聚焦质谱分析仪（direction-focusing mass spectrometer）或者叫做单聚焦质谱分析仪（single-focusing mass spectrometer）。利用此种仪器成功地测定了K、Li、Mg等50多种元素及其同位素的存在比（丰度）。特别是这种仪器的开发，为现在的有机质谱仪确立了基础。c) .1920年40年代： Aston和Dempster的仪器，进入20年代以后被多次进行了改进。例如：(1) 1937年，P.T. Smith等首次利用了配有自动记录计的装置。这期间，H.D. Smyth, W. Bleakney等人还进行了原子和分子的激发、离子化、分子的解离、离子与原子及分子的反应机理等多方面的研究，从而发展了质谱仪器的应用面，并且反过来也促进了仪器的不断完善。(2) Dempster、K.T. Bainbridge - E.B.Jordan、J.Mattauch - R.Herzog等人以测定原子的精确质量数为目的，成功地研制并不断改进了双聚焦质谱仪（double-focusing mass spectrograph）（分辨率从最初的1,000达到60,000）。50年代以后，随着真空技术的发展和测定技术的改善，质谱仪器趋向于大型化，达到了能测定高分辨、高精度原子量的目的。(3) 1935年以后，A.O. Nier等人通过对单聚焦质谱仪的离子源和磁场稳定回路的改装和开发，1940年研制出了由偏向角为60的扇形磁场组成的对称型（方向聚焦）的单聚焦质谱仪（Nier型）。而且，这期间对电子轰击型离子源进行了改进，1947年完成了现在常用的电子轰击离子源（EI, Electron Impact Ionization 最近改称Electron Ionization，电子照射离子化）的改造。1-1-21940-80年代（成熟期 ）：a) . 仪器开发进入40年代以后，无磁场或无聚焦的非偏向型的质谱仪亦得到了开发。(1)1946年，W.E. Stephens开发出根据离子的飞行时间差，进行质量识别和检测的质谱仪，飞行时间型质谱仪（Time of Flight Mass Spectrometer, TOF），这种仪器的主要特点是分辨率不太高，但是灵敏度非常高。(2) 1953年，W. Paul开发了另一种具有不同原理的非磁场型的仪器，既现在 比较常用的四极质谱仪（Quadrupole Mass Spectrometer, QMS）。b) . 应用开发 30年代末及40年代以后，质谱分析法开始了在更多的新研究领域里的应用被开创了。例如：(1) 1938-41年(Nier), 质谱分析法 (U-Th-Pb法) 确立了决定地质年代的基础。(2) 1939- 46年，D. Rittenberg等运用同位素稀释法，确立了极微（量）质谱分析法的基础。(3) 确立了利用质谱法进行有机化合物的定性及定量分析的基础。1940- 45年，H.W. Washburn等人进行了在当时看来比较复杂的碳原子为6的有机化合物的定性及定量分析，明确了在有机化合物的分析研究中，质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性。60年代以后，质谱分析法在有机化学中的应用研究得到了显著的发展。如：有机物的裂解机理研究、天然产物的结构研究、药物及环境、污染物的检测、代谢物的检测及研究等。从而开辟了在有机化学、农艺化学、环境化学、医药学等领域中的应用。 质谱法的特点主要为：高灵敏度，只用微量样品 (10-7-10-6, ppm; 甚至达10-9 ng )，利用高分辨仪器，同时得到分子的精确质量数，可以确定分子式等。上述的应用研究与开发，反过来又促进了新型的质谱仪器及新离子源的研制。辨证关系！c).新技术的开发50-60年代以后，真空技术、电子技术以及测试技术等技术的迅速发展，亦推动了质谱分析中新技术的开发。(1) CI-MS：1966年，F.H. Field在M.S.B. Munson的协助下，根据离子分子间多次碰撞发生高压气相离子-分子反应这一点，研制出了新型离子源，即化学电离离子源( CI, Chemical Ionization , ion source )。它的特点是，首先以电子轰击被称为反应气体（reactant gas）的CH4、H2、NH3等气体使其离子化，并发生离子-分子反应，产生CH5+ or C2H5+、H3+、NH4+等离子，再与样品分子发生离子-分子反应，达到使分子离子化的目的，一般常产生 M+H+、M-H+等准分子离子。因为是一种软电离技术，与EI法相比，比较容易产生分子离子峰。(2) FD-MS：1969年，H.D. Beckey开发了场解吸电离法（FD, Field desorption），这种离子源主要应用于难挥发性有机化合物的离子化。此技术比较广泛的使用了近10年，虽然，目前仍在使用，但是它的主要作用基本上被1981年发表的FAB法所取代。(3)FAB-MS：1981年，M. Barber等研制出了被称为快原子轰击电离法（Fast Atom Bombardment, FAB）。它主要用于热不稳定、难挥发性以及低极性至较高极性的有机化合物的离子化，是目前比较常用的电离技术。(4) LSI-MS：1966年，首先J.F. Hennequin等开发了主要使用于固体表面分析的二次电离质谱（SIMS: secondary ion mass spectrometry），后来又被进行多次改进。特别是1976年以后，此技术逐渐发展成为在有机质谱中常用的liquid SIMS（LSI-MS）。1982年，A.L. Burlingame等进行了FAB ( 8keV, Xe )与 LSI ( 6keV, Cs+ ) 质谱的比较研究，表明二者提供的谱图（型）基本上一致。总之，FAB与LSIMS应用至今，大大提高了质谱分析法的应用面，例如，使分子量从1,000扩大到3,000的相对大分子的测定变为现实了。(5)GC/MS：为了对混合物进行分离、分析，因此需要与具有分离能力的色谱手段连接使用。60年代首先完成了气相色谱技术与质谱仪的联用，简称色质联用仪（GC/MS）。GC/MS仪是目前最成熟、应用最广泛的联用技术，但是，该技术受气相色谱及EI对样品的极性和热稳定要求，对分析极性大、热不稳定有局限性。 1-1-3 现状（发展期 ）：进入80年代以后，质谱法的发展主要可以归纳为两个方面。1新型电离技术的不断创新和改善a) . 电喷雾（electrospray ionization, ESI），1984年前后由B.A. Thomson和 J.B. Fenn等人开发，但确立为软电离法是1987年以后，认为是目前最软电离技术。1988年由J.B. Fenn等应用于测定一万Da分子量以上蛋白质分子后引起广泛重视。b) . 大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization, APCI）， 1987年被正式确立。c) . 基质辅助激光解吸电离（MALDI, matrix-assisted laser desorption ionization），1987年以后由F.Hillenkamp和K.Tanaka等人正式确立为软电离方法。注：2002年，J.B. Fenn（约翰芬恩）和K.Tanaka（田中耕一）因为“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明对生物大分子的质谱分析法”获得了化学诺贝尔奖。2联用技术的完善a). LC-MS：为了弥补GC-MS技术难以分析极性大和难挥发性化合物的不足，经过20多年的探索，通过开发上述几种软电离技术，特别是ESI和APCI等，解决了LC与离子源接口问题（1987年完成），从而实现了LC-MS或LC-MS/MS的联用仪，是分析化学的一次重大进展。b). MS/MS：1973年由R.G. Cooks和F.W. McLafferty等人正式提出了MS/MS（CID）方法，此技术原理将在下面介绍。 另外，FT-MS在80年代被开发以后，进入90年代日益成熟了。1-2 基本原理 1-2-1 磁质谱如果在离子源被电离的样品分子质量为m，电荷为Z，(S1)加速电压为V，被加速的速度为v，获得动能为：1/2mv2。（电场中）可转化为：ZV。 1/2mv2=ZV (1)受到磁场（磁场强度B）中磁力的作用，沿磁场曲线半径R的轨道发生偏转，在做曲线运动时，此离子受到离心力作用，即mv2/R。同时，该力与磁力（向心力）evB达到相当时，此离子才能通过磁场（狭缝S2）,进入检测系统被记录。 mv2/R=ZvB (2)由(2)整理后得到：v =RZB/m (3)将(3)式代入(1)，整理后得到(4)式， m/z=R2B2/(2V) (4)（Z=1,2,3., 一般Z=1时，常用Ze表示） (4)式为磁质谱的基本公式，此式左边的m/Z(m/e)称为质荷比，为质谱的表示单位。当磁场半径R固定时（对某离子而言，R是一定的），通过改变磁场强度B或加速电压（一般固定电压）进行扫描，便可使不同质量的离子依次检测记录下来，按离子m/Z的大小顺序（先小，后大）排列，以线形峰的形式记录，横坐标为m/Z，纵坐标为离子强度（相对强度）。注*：双聚焦质谱仪提高测定灵敏度和精确度，是现在常用的仪器。使用稳定的电场和磁场作为分析器，使不同质量的离子按空间位置分开，一般改变磁场强度进行扫描。这类仪器也称做静态仪器。另外，还有一类仪器，使用交变的电场作为分析器，使不同质量的离子按时间或空间分开，这类仪器也称作为动态仪器。 1-2-2四极（型）质谱通过加在四极杆上的交变电压，改变电压和频率进行扫描。从而允许一定质量的离子通过四极场到达接受器（是电场扫描）。 M/Z=2E/v2 其中：E=电压（离子动能），v =离子速度 优点：扫描速度快，价格便宜，体积小，目前已开发出台式仪器被广泛使用。缺点：质量范围窄，分辨率有限（不能测定高分辨） 1-2-3飞行时间质谱仪利用相同能量的带电离子，由于质量的差异而具有不同速度的原理，实现不同质量的离子以不同时间通过相同的漂移距离（领域）到达接受器。 M/Z=2E/v2, v=d/t 代入左式得到 M/Z=Kt2 (k =2E/d2).其中d：飞行距离；t：飞行时间。优点：扫描速度快，灵敏度高，质量范围宽，结构简单，造价低廉等。缺点：分辨率低。但是，现在已经提高到10000以上分辨率。1-2-4FTMS在射频电场和正交（横）磁场作用下，离子做螺旋回转运动，回旋半径越转越大，当离子回旋运动的频率与补电场射频频率相等时，产生回旋共振现象，测量产生回旋共振的离子流强度，经傅立叶变换计算，最后得到质谱图。是比较新的技术，比较有利于研究高质量数，高分辨及多级离子分析。但是，目前还不太作为常规仪器使用。 1-2-5串联质谱仪 离子源-分析器 碰撞室 分析器检测器 MS1 MS2通过MS1的离子源使样品离子化后，经（第一）分析器可选择一定质量的离子作为母体离子，使其进入碰撞室，利用室内充有的靶气（碰撞气体：He、Ar、Xe、CH4等）对所选离子进行碰撞，发生离子分子碰撞反应，从而产生子离子，再经MS2的分析器及接受器得到子离子（扫描）质谱（product ion spectrum）。一般称做MS/MS-CID谱，或者简称为CID谱(collision-induced dissociation, CID)碰撞诱导裂解（谱），及MS/MS谱。另外，也有母找子离子的MS/MS谱，（MS/MS precursor ion spectrum）。研究MS/MS谱（一般指子离子质谱），可以了解到被分析样品的混合物性质和成分，对一些混合物（目前，多用最软电离的ESI或APCI的MS/MS。不必进行色谱分离可直接分析，与色谱法相比，有很快的响应速度，省时省样品省费用，具有高灵敏度和高效率的优点。另外一个特点是通过子母及母子MS/MS谱可以掌握一定的结构信息。目前作为有力的结构解析手段。因此，利用串联质谱仪进行药物研究越来越得到重视，特别是在药物代谢以及混合物的微量成分分析和结构测定等方面正在起到越来越重要的作用。可以这么说，MS/MS及LC-MS/MS技术已经成为一个不可缺少的分析手段。1-3 离子化技术 1-3-1EI法的原理和特点电子轰击电离法是最经典常规的方式，是一种硬电离方法。电离电压（能量）通常为70eV。大概原理如下：EI法是一种将样品的汽化与离子化分别发生的典型方法。首先样品在进样系统中的玻璃管或金属管中加热汽化，进入离子源电离室扩散在电子束中, 电离室处于高真空（10-4 Torr）的状态，从而使气态分子受到电子束的轰击，产生分子离子。由于电子动能的一部分转移到分子内部，是分子内部能量过剩，产生碎片离子。同时具有一定热能量（0.10.01ev）的轰击电子，由于在分子电子亲和力（EA）作用下被捕获，形成负的分子离子。 M + e - M Z+ + (Z+1)e - (1) M + e - M- (2)产生的离子被离子源中的排斥电极推出离子源，然后被加速电压（S0）送出S1进入质量分析器。由于处于真空状态，在EI法中，一般可以忽略离子与分子间的相互碰撞，则认为EIMS中的反应是单分子反应。特点：1） 技术成熟，使用面广；2）结构简单，峰重现性好。3）离子化效率高，碎片离子多。缺点：不适合极性大、热不稳定性化合物，且分子量有限，一般1,000。 1-3-2化学电离法（CI, chemical ionization）CI法亦是一种样品的汽化与离子化分别发生的电离法典型。虽然，它也不适合对易热分解的化合物，但是，因为要利用离子分子反应来实现离子化，因此是软电离法。并且可以说是其它软电离法，FAB、MALDI、APCI、TSP等的基础，同时是气相离子化学的主要技术。从这些角度来考虑是重要的。在CI离子源中，以电子轰击导入的反应气体，使离子化，由于（反应气常用异丁烷、甲烷、氨气、氢气等）离子源中充满反应气体，而且相对为高压（1数Torr,即102级Pa），因此，发生多次离子分子碰撞，通过交换电荷发生离子分子反应，还与过量的反应气体发生二次离子。往这种气雾中提供与EI法同样的加热汽化的样品分子。从而随着样品分子(M)与反应离子的相互作用，实现电离化（离子化），则，把这种电离方法，称之为化学电离法。发生的离子分子反应主要为电荷交换反应、质子（氢原子）转移反应。（B为反应气体，M为样品分子） B + e - BZ+ + (Z+1)e - (Z1) (1) (电子电离) B+ +B (B+H)+ + (B-H) (2) (B-H)+ or (B-H)- (3) （多次反应） b- or b- (4) （碎片离子） B + e - B- (5)以上的反应离子（大量充满离子源）与样品分子在离子化能量作用下进行电荷交换反应，在质子（氢）亲和力作用下，进行质子转移等。 M + BZ+ MZ+ + B (6) （电荷交换） M + (B+H)+ (M+H)+ + B (7) （质子转移） M + (B-H)+ (M-H)+ + B (8) （脱氢） M + (B+H)+ (M+B+H)+ (9) （加合离子） M + e- M- (10) （捕获电子） M + (B-H)- (M-H)- + B (11) （质子转移） M + B- (M+B)- (12) （离子分子相互作用）根据不同反应气体的选择，可以使样品分子有所选择地电离，同样不同类型的分子能被特定的正或负反应离子有选择地电离。例如，胺和醚等含杂原子的分子通常产生大量的M+H+,而饱和烃则常产生M-H+等。特点：1）与电子轰击法的直接轰击样品相比，因为是通过发生离子分子反应来实现离子化，则它是一种软电离技术。因此，在EI法中不易产生分子离子的化合物，在CI中易形成较高丰度的M+H+或M-H+等准分子离子。2） 偶电子离子一般具有较低的内能，因此，得到碎片少，谱图简单，但结构信息少一些。3） 与EI法同样，样品需要汽化，对难挥发性的化合物不太适合。 1-3-3 FAB法(Fast Atom Bombardment)快原子轰击法LSI法（Liquid Secondary Ionization）液体二次离子化法 快原子轰击电离法是，用高速原子（离子）枪射出的数kV的高速中性原子（Ar, Xe or Cs+离子）束对溶解在底物中的样品溶液进行轰击，产生M+H+ or M+等离子的电离法。 FAB法的关键之一是，选择适当的（基质）底物，从而，可以进行从低极性到较高极性的范围较广的有机化合物测定，是目前应用比较广的电离技术。当高速中性原子轰击底物溶液后，在发生爆发性汽化的同时，发生分子间冲突、离子分子反应，从而，产生（解离性）氢质子转移反应1和2式及3式，与（电子轰击法相似）的轰击离子化反应4等。 M：样品分子 B：底物分子 Afast：高速原子（离子） (M+B) + Afast M+H+ + B-H- + A 1 (M+B) + Afast M-H- + B+H+ + A 2 M + B+H+ M+H+ + B 3 (M+B) + Afast M+ + B + A + e- 4由上述四个主要反应可以看出，反应1、2、4亦是由于高轰击能量产生的，生成的离子具有高内部能量（甚至有些分子如C60分子可能有100ev），从而提供大量碎片信息。则有人研究认为产生的谱与EI相似，即EI-like，只有3式是相似于CI的软电离过程，即产生的谱图为CI-like谱。因此，近来有人认为FAB法不属于软电离技术。FAB法的离子化原理比较复杂，目前认为，根据样品的性质，由溶液（1、2、4支配的过程和由气相3支配的过程，二个不同过程发生电离。能提供高弹性轰击率的Xe，一般提供最高离子收量。生成的分子离子，一般常见的M+H+。另外：1）根据底物脱氢以及分解反应产生的M-H+2） 容易提供电子的芳烃化合物产生M+3） 甾类化合物、氨基霉素等还产生M+NH4+4） 糖甙、聚醚等一般可（产生）观察到M+Na+5） 由底物与粒子轰击（碰撞）诱导发生还原反应来产生M+nH+ (n1),二聚体（双分子）M+H+M+ 及M+H+B+ 等。因此，进行谱图解析时，要考虑底物和化合物的性质，盐类的混入等进行综合判断。2. 质谱的裂解类型一般质谱裂解反应属于单分子反应。 分为均裂和异裂两种情况,分别用单鱼钩（单电子转移）和双鱼钩（电子对转移）表示。ABCD ABCD+ A+ + BCD A+ BCD+ BC+ + D D+ ABC+ A + BC+ AD+ + BCa).分子离子： （EI） 必要条件；几个重要方面。不饱和度，同位素丰度的重要性，氮规则。b) 影响碎片离子丰度的主要因素。产物离子的稳定性（最主要因素）。电离能量（I 值）较低的碎片离子有较高的形成几率。但是， 有时丰度并不一定高（有竞争性）。最大烷基的丢失。中性产物的稳定性。如果反应产物能为未成对电子提供有利的位置，则 该反应途径的重要性也随之增加。（分子离子和碎片离子）2-1 裂解反应类型单（纯）一裂解反应，一个分子离子（OE+），只发生单键断裂的分解反应。另外，分子离子通过断裂两个键产生离子的反应，如重排和环开裂反应等。（1） s 键断裂: ABCD AB CD+ R + CR3 R CR3+ AB+ CD（2） a 裂解(游离基中心引发的裂解):i) 饱和中心ii)不饱和杂原子 iii)烯丙基断裂 R-CH2-CH CH2 （3）诱导断裂(电荷中心引发的裂解):属异裂 （4）环状结构的分解: 例如， 逆Diels-Alder反应(Retro RDA) （5）重排反应: 是个重要的质谱反应,重排产生的离子,其原子排列不保持原始分子的连接关系,最著名的是麦氏重排。 还有随机重排,远程重排等。质谱的解析手法：1） 确认各个峰的质量数（m/z）。2） 检验最高质量数，根据前述规则、是否给出某些特征离子（如：M-15等）以及同位素峰的丰度比等来推测分子离子峰，并明确是奇数还是偶数。3） 探讨同位素峰的丰度比，特别是Cl，Br，S，Si等特殊元素的丰度比。4） 确定分子式、计算不饱和度（环加双键数）。5） 通过产生的碎片离子的质量数，以及特征离子（如m/e M-15、77、苄基91及苯酰基105）等比较重要的、并代表分子不同部分的碎片离子峰，来推测分子的部分结构和化合物的种类。6） 通过总体质谱，对分子及碎片的稳定性和反应性进行分析，并综合以上结果，将各部分结构有效地连接起来，最后推测化合物的结构。7） 核对！尽可能与已知化合物的标准图谱进行对照，还应该参考其它理化数据和核磁共振谱等光谱分析结果。1-3-3电喷雾离子化法（electrospray ionization, ESI）大气压电离技术（atmospheric pressure ionization, API）顾名思义是一种常压电离技术，由于它不需要真空，减少了许多设备，使用方便。而且常压操作便于和其它分离技术如液相色谱和毛细管电泳联用，因而在近年来得到了迅速的发展，大大扩展了质谱仪分析化合物的范围，特别是在化学、生物、医学、药学、环境分析等领域获得了日益广泛的应用，是当今质谱界最为活跃的领域。API技术包括电喷雾（ESI）和大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization, APCI）两种离子化技术。本节重点介绍ESI技术。ESI是一种软电离技术，电喷雾原理的最初发现可以追溯到1917年，而应用在质谱上是1984年以后，80年代末开始逐渐被广泛重视。ESI技术不仅在上述几大领域发挥着极大作用，在常规化学、合成及天然药物分析方面也得到了广泛的应用，尤其是解决了液相色谱与质谱离子源的接口问题，从而真正实现了LC-MS或LC-MS/MS的联用技术。ESI是在液滴通过逐渐蒸发产生离子发射的过程中形成的，这种过程也称为“离子蒸发”。当样品溶液由泵输送从毛细管流出的瞬间，在雾化气（N2）、强电场（25kV）和近于大气压的干燥气体（N2）的作用下，溶剂在毛细管端口发生喷雾，产生高电荷的液体微粒（液滴），所以称之为电喷雾。随着液滴中溶剂的挥发液滴逐渐缩小，当电荷间的斥力克服了液滴的内聚力时，发生“库仑爆炸”（Coulomic explosion）。较小的液滴继续蒸发，电场增强，离子向表面移动，表面的离子密度越来越大，最终导致离子从表面蒸发，产生单电荷或多电荷离子。当用正电场时，在ESI温和的条件下样品分子通常带上质子、碱金属离子或铵离子生成正离子的加合离子。当用负喷雾电场时，通过除去质子或其它阳离子而生成负离子。所带电荷的多少取决于所得的带正电荷或负电荷的分子中酸性或碱性基团的体积和数量。通常小分子得到M+H+ 或M-H- 单电荷离子。而生物大分子产生z1的多电荷离子。由于质谱仪测量的是质量电荷比（质荷比，m/z），因此质量范围只有几千质量数的质谱仪，利用ESI法能够检测质量数十几万的生物大分子。在ESI法中样品分子实现离子化可分为以下几步过程。（1）在溶液中形成正负离子对溶液中m个溶剂分子（B）与样品分子（M）在溶剂亲和作用下，通过相对质子接受能力大小，以及对应于M的n个碱性部位或者酸性部位，可形成以下正负离子对：mB + M (m-n) B + n(B-H)- / (M+nH)n+ (1)mB + M (m-n) B + n(B+H)+ / (M-nH)n- (2) 内表示离子对，其中（1）式表示溶剂为酸性、（2）式溶剂为碱性作用。（2）溶液在毛细管端口高电场作用下正负离子对分离溶液由泵输送从毛细管流出的瞬间，在端口高电场（25kV）作用下发生电荷分离，从而在溶液中生成正离子富有部分和负离子富有部分：n(B-H)- / (M+nH)n+ n(B-H)- / (M+nH)n+ (3)n(B+H)+ / (M-nH)n- n(B+H)+ / (M-nH)n- (4)/ 表示正负离子在溶液中被分离。这时通过对抗电极的库仑引力作用，溶液从毛细管端口被引出，在同轴方向的气压流作用下发生雾化。如果施加正电场时，可以发生以下的雾化：n(B-H)- / (M+nH)n+ / (M+nH)n+ / (5)n(B+H)+ / (M-nH)n- / n(B+H) + / (6)/ ( ) + / 表示富有正离子的微小液滴。随后，如上所述在具有一定温度的气氛环境下从液滴表面溶剂逐渐蒸发，最终产生单电荷或多电荷离子。总之，ESI的原理可以概括为在高电场作用下溶液中的正负离子分离和通过喷雾自发性的离子蒸发过程。ESI法的主要特点1它是最软的电离技术，通常只产生分子离子峰，因此可以测定不稳定的极性化合物，并可直接测定混合物。2多电荷离子的形成，可以分析大分子，如蛋白质和寡核苷酸等。3通过调节离子源参数（改变取样锥体电压），可以控制离子在离子源内的断裂，从而给出结构信息（源内CID）。1-3-4基质辅助激光解吸离子化法（matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI）虽然，激光解吸（laser desorption, LD）质谱法（1963年）早已用于难挥发、热不稳定化合物的分析，但是，LD法至到采用基质辅助之后，才开始被广泛重视。MALDI法是1987年以后被正式确立的一种新型软电离技术，目前，MALDI-TofMS已经广泛地应用于多肽及蛋白质等大分子的分析。MALDI技术是将大分子样品溶于适宜的溶剂中，与大量的基质相混合，其目的是限制激光直接照射样品，以防止样品被破坏。