Chapter 8质谱学的发展与应用 FTICR.ppt

第八章付立叶变换离子回旋共振质谱仪（FourierTransformIonCyclotronResonanceMassSpectrometry，FTICRMS),FTICR-MS,FTICR-MS,本节课内容：1，FTICRMS结构和原理2，FTICRMS特点3，FTICRMS应用,(1)，FTICRMS的基本结构,(2)，FTICRMS基本原理利用不同质荷比的离子在一稳定磁场中的回旋运动所产生的与质荷比对应的映像电流推断其离子种类。,离子在磁场中的运动示意图,离子在均匀磁场中的运动,假定磁场强度为B，B=-B0k离子质量为m，电荷为q，速度为v，则有：又，离子作圆周运动时离子角速度为,所以有：或得到：,由可以看出：1，质荷比为m/z的离子，其在磁场B中的回旋运动频率f仅与磁场强度和其质荷比有关，而与其初始速度无关。2，磁场B越强，其回旋运动频率f越大,离子回旋运动频率与磁场强度的关系,离子在不同磁场中的回旋运动频率,由得到：所以可以看出：1，质荷比为m/z的离子，其在磁场B中的回旋运动轨道半径与其初始速度，磁场强度，和其质荷比都有关。2，磁场B越强，其回旋运动轨道半径越小。,离子回旋运动的圆周半径特征,质量为m的离子,在温度T下的热运动速度约为：所以：室温下，质荷比m/z=100的离子，其在磁场B=3Tesla中的回旋运动轨道半径r=0.08mm,而m/z=10000的离子，其在磁场B=3Tesla中的回旋运动轨道半径r=0.8mm,离子在不同磁场中的离子回旋运动半径,具有较高初始动能，即较高运动速度v的离子，其运动参数,不同磁场强度下，离子初始动能与回旋运动轨道半径的关系,小结：1，在FTICR中，离子在磁场B中的回旋运动频率f仅与磁场强度和其质荷比有关，而与其初始速度无关,磁场B越强，其回旋运动频率f越大2，离子在磁场B中的回旋运动轨道半径r与其初始速度，磁场强度，和其质荷比都有关,磁场B越强，其回旋运动轨道半径越小。3,质荷比在一定范围内的离子，其在磁场B=3Tesla中的回旋运动轨道半径都很小，故离子回旋共振运动的真空腔体无需很大。,(3)，离子激发和ICR信号的产生和测量离子回旋运动本身并不能给出有用的信号，必须用一与特定离子运动频率同步的电场去激发此离子，并测量其“映象”电流。,三种离子激发方式A，把离子加速到一个较大的运动半径，以便可以测量出所需电流信号；B，把离子能量加速到碰撞解理限以上；C，把离子加速到更大的运动半径使之可以溢出离子池.,三种离子激发方式示意图,A，B，C，,离子在被激发过程中，在两块电极板上所产生的“映象”电荷差为：,ICR信号与诱导的电流成比例，因此与磁场强度无关，即：,离子激发和信号测量示意图,离子激发和信号测量线路示意图,FTICRMS电路示意图,测量所得到的所有“映象”电流，后通过FT处理得到所对应的离子信号离子,2，FTICRMS特点(1),质量分辨率高，可达几百万或更高，为目前所有质谱仪中最高的,由,得,或,因此,FTICRMS的质量分辨能力正比于磁场强度，和离子回旋运动频率的准确性，即离子激发频率的准确性，也即离子激发电源的质量。一般来讲，电源的频率准确度很容易达到毫Hz或更小。,不同条件下，FTICRMS的理论质量分辨能力,(2),同样地，FTICRMS具有所有质谱仪中最高的质量测量精度。,(3),FTICRMS的离子测量上限（质量范围）其上限由离子池的尺寸决定，即离子的运动半径必须小于池半径：,室温下，若磁场强度为7特斯拉，对于直径为25.4mm(1inch)的离子池，可测量的最大离子（单电荷离子）为5.89*106Dalton,不同条件下FTICRMS的质量测量上限,其他结构的FTICR离子池,(4),整台仪器结构庞大，造价昂贵。,3，FT