质谱仪工作原理.ppt

1、质谱法、质谱法、MS、2、1、质谱法概要2、质谱法的结构和动作原理的取样系统、离子源、质谱仪、检测器、真空系统和数据处理系统3、质谱并用技术GC-MS、LC-MS、串联质谱法4、质谱法和质谱仪的性能指标质量范围， 分辨率、灵敏度、质量稳定性和精度第一节质谱仪及其工作原理，3、使测定的样品分子气化，用具有一定能量的电子束(或具有一定能量的快原子)使气体分子碰撞，气体分子失去电子，变成带正电的分子离子。 分子离子可能被各种碎片离子破坏，所有的正离子在电场和磁场的综合作用下，按质量负荷比(m/z )的大小依次排列，得到了光谱。 一、质谱法概要、四、质谱法是以离子质核比(m/z )大小分离离子进行测定的方法。 质谱法的主要作用是： (1)准确测定物质的分子量；(2)根据碎片的特征进行化合物的结构分析；5，5，1913年，J.J.Thomson制作了第一个质谱仪；有机质谱仪：无机质谱仪：同位素质谱仪气体分析仪；6， 采样系统Inlet，离子源Ionsource，质谱仪MassAnalyzer检测器Detector，数据处理系统DataSystem，HighVacuumSystem，二，质谱仪的结构和工作原理，7，采样质谱仪，检测器，1 .气体扩散2 .直接样品3 .气相色谱1 .单聚焦2 .双聚焦3 .飞行时间4 .四极棒，8，质谱分析过程中，通过碰撞对高速电子气体分子阳离子逐步光谱质谱仪的定性结构进行定量分析，导入，质量负荷比m/e，峰强度， 峰位置，9，质谱仪的结构，真空系样品系统：直接样品和色谱样品离子源：电子碰撞离子源EI，化学离子化源CI， 快速原子碰撞源FAB电子喷射源ESI、大气压化学电离源APCI、激光解吸源LD质谱仪：磁性单焦点和双焦点、四级棒、飞行时间、离子阱、傅立叶变换离子回旋谐振分析仪测量仪：光电倍增管数据处理系统，10，离子源的真空装置：机械真空泵扩散泵分子涡轮泵高真空原因大量氧烧坏离子源灯丝的数千伏加速电场引起放电，引起多馀的离子分子反应，改变分解模型，谱图复杂化。 1、真空系统、11、2、样品系统、(1)单组分、具有一定挥发性的固体或高沸点液体样品直接取样。 (2)色谱样品适用于多成分分析。 气相色谱质谱分析装置(GC-MS )液相色谱质谱分析装置(LC-MS )等12、电子碰撞离子源EI、化学离子化源CI、快原子碰撞源FAB、磁式双聚焦质谱分析装置电喷雾源ESI、大气压化学离子化源APCI、激光解吸源LD、3、离子源， GC-MS、LC-MS、13 (1)电子碰撞源(electronimpactionization，EI )、14，ABCD e-ABCD 2e-分子离子、bcdababababcdcd、分子离子、碎片离子、位错离子、加成离子、同位素离子电子碰撞法是一种通用的电离法，用高能量电子束使试样分子碰撞产生正离子，即15、EI源的特征：电离效率高，应用广泛，操作容易，EI源：可变的电离能(10240eV，常用70eV )，电子能电子能量、分子离子增加，碎片离子增加，对易电离的物质降低电子能量，对难电离的物质增大电子能量(常用70eV )。 16、离子室内反应气体(甲烷等； 10100Pa、样品的103105倍)、电子(100240eV )碰撞，产生离子，与样品分离碰撞，产生准分子离子。结构与EI相同，但在电离室中对CH4充电时，电子首先解离CH4，其电离过程如下： (2)化学电离源(chemicalionizationCI )、17、过程、18、特征：获得一系列准分子离子(M 1)、(M-1 )、(M 2)等的CI源的、19、(3)高速原子碰撞(fastatombombArdmentFAB )、高能的ar原子碰撞涂敷在靶上的样品，溅射离子流。 本方法适用于高极性、大分子量、低蒸汽压、热稳定性差样品，使用20、(4)现场电话离子源(FI )、电压：7-10kV； d1mm； 强电场从分子中引出电子的分子离子的峰强，不适合于碎片离子的峰少的化合物结构的鉴定，21、ESI是表面电离技术。 首先在溶液中离子化，通过电场雾化。 气幕的作用：雾化蒸发溶剂； 阻止中性溶剂分子，(5)电分散源(ElectronsprayIonization，ESI )，22，ESI为软电离源，通常片段较少，准分子离子只能提供未知化合物的分子量信息，不能提供结构信息。 23、(6)大气压化学电离源(atosphericpressurchechiceemicalonization，APCI )、24、4、质谱仪原理、磁性分析仪单焦点分析仪双极分析仪飞行时间分析仪离子阱分析仪回旋共振分析仪等25、(1)磁性质谱仪、26、电离室原理和结构、设备加速后动能与势能相等，即其中m:离子质量； v:离子速度z:离子电荷； V:的加速电压为(1)、28，加速后的离子进入磁分析器后，磁场再次作用于离子，各离子在一定的弯曲轨道上持续前进。 其运行轨道的曲率半径由各离子的质量与带电电荷之比m/z决定。 此时，由离子动能产生的离心力(mv2/R )与由磁场产生的向心力(Hzv )相等：但是，由于r的曲率半径h为磁场强度，因此代入式(2) :质谱的基本方程式，如果在设备设定的状态下改变加速电压或磁场强度，则不同的m/z的离子依次通过狭缝而被检测30、方向焦点相同质量负荷比，入射方向不同的离子会聚的分辨率不高，31、双聚焦磁场分析器，方向会聚：相同的质量电荷比，入射方向不同的离子会聚的能量会聚：相同的质量负荷比，速度(能量)不同的离子会聚的质量相同， 当能量不同的离子通过电场和磁场时，产生能量分散的两个作用的大小相等，方向相反的情况下相辅相成地实现双聚焦，32、(2)四极棒分析器、33、四极棒质量分析器、34、直流电压Vdc交流电压Vrf、35、 四个棒状电极，即，36，结构：形成四极场1，3条： (vdcvrf ) 2，4条：-(Vdc Vrf )原理：恒定的VDC vrf，只有恒定质量的离子通过四极场，能够到达检测器。 以一定的(Vdc/Vrf )变更Vrf即可扫描。 特征：扫描速度快，灵敏度高的是GC-MS，37，(4)飞行时间分析仪TimeofFlightAnalyzerTOF，38，试料入口，电子发射，栅极1-270V，栅极2-2.8kV， 假设e :离子的电荷量v :离子加速电压离子进入自由空间(漂移区域)，飞行时间为t，漂移区域的长度为l，则速度v:T=L/v=L(m/2eV)1/2离子飞行时间与离子质量的平方根成比例地适当增加漂移管的长度，由此能够提高分辨率。 39，TOF，特点：质量范围广，扫描速度快，无电场无磁场。 缺点：分辨率低的原因：离子进入漂移管前的时间分散、空间分散和能量分散。 目前，采用激光脉冲离子化、离子延迟引出技术和离子反射技术，大大克服了上述三个原因引起的分辨率下降。 目前飞行时间质谱仪的分辨率达到20000以上。 最高可检查质量超过300，000 da，具有很高的灵敏度。而且，(4)离子阱质谱仪(iontrap )通过扫描高频电压值而使阱中的离子的轨道依次变得不稳定，因此能够将离子从低的m/z依次分配至高的m/z来进行检测。41、5、检测器(detector )、42、3、质量分析图的构成、质量分析图由横轴、纵轴和棒线构成。 横轴表示离子质量比(m/z )的数值，纵轴表示各峰的相对强度，棒线表示质量比的离子。 图像中最强的峰被称为基峰，其强度为100。甲乙酮质谱图、质谱表的元素分析图、43、1、质谱范围为可测定的m/z范围的四极棒质谱m/z为2000磁质谱m/z以下、数千飞行时间质谱m/z为数十万、四、质谱仪的性能指标、44、2、分辨率r例如CO 27.9949、n2、28.0061， 四极质谱仪刚