《质谱分析法》课件

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1、质谱分析法（MassSpectrometry,MS）第10章第一节概述第二节质谱分析法的基本原理第三节质谱仪第四节质谱及其离子峰的类型第五节质谱法的应用主要内容第一节概述质谱利用电磁学原理，将化合物电离成具有不同质量的离子，按照离子的质量对电荷比值(即质荷比)的大小依次排列所构成的图谱，称为质谱。质谱不是波谱，而是物质带电粒子的质量谱。质谱分析法利用质谱进行定性、定量分析和结构分析的方法称为质谱分析法。质谱仪的发展史1912年:世界第一台质谱装置40年代:质谱仪用于同位素测定50年代：分析石油60年代：研究G

2、C-MS联用技术70年代：计算机引入质谱法分类：按用途分有机质谱无机质谱同位素质谱按原理分单聚焦质谱双聚焦质谱四极质谱飞行时间质谱回旋共振质谱按联用方式分气质联用液质联用质质联用定性分析质谱法的应用1.化合物相对分子量的测定2．化合物分子式的确定3.分子结构的确定2.定量分析3.同位素的研究4.热力学方面的研究目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。质谱分析法与其他仪器分析法相比的优点：1、质谱法是唯一可以确定物质分子质量的方法，且可以确定化合

3、物的化学式和进行结构分析。2、灵敏度极高，鉴定最小量达10-10g，检出限可达10-14g。第二节质谱分析法的基本原理样品经导入系统进入离子源，被电离成离子和碎片离子，由质量分析器分离并按质荷比大小依次抵达检测器，信号经过放大、记录得到质谱。试样在电离室内被气化、电离。在10-5Pa高真空下，以50~100eV能量的电子流轰击试样，形成带一个正电荷的正离子，称为分子离子，即M+e–(高速)→M++2e-(低速)·M表示分子；M+表示分子正离子，·表示不成对的单电子，分子离子的化学键可以断裂，形成碎片离子，碎片

4、离子可以进一步断裂，形成多种质荷比不同的离子，提供试样结构信息。正离子被电位差为800~8000V的负高压电场加速，加速后离子的动能:m:离子质量:离子的速度z:离子所带的电荷数U:加速电压离心力=向心力；(1)若加速电压U和磁场强度B都一定时，不同m/z的离子，由于运动的曲率半径不同，在质量分析器重彼此被分开，并记录各m/z离子的相对强度。曲率半径：质谱方程式：离子在磁场中的轨道半径R取决于:m/z;B;U(2)固定R，B，连续改变加速电压U，电场扫描法。固定R，U，连续改变磁场强度B，磁场扫描法。第三节

5、质谱仪质谱分析法主要是通过对样品的离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。因此，质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离子，有质量分析装置把不同质荷比的离子分开，经检测器检测之后可以得到样品的质谱图。进样系统离子源质量分析器检测器真空系统记录系统1、进样系统气体——直接导入或用气相色谱进样液体——加热汽化或雾化进样固体——用直接进样探头电子电离源(EI)化学电离源(CI)快原子轰击(FAB)电喷雾源(ESI)大气压化学电离（APCI)基质辅助激光解吸电离（MALDI)使试样分子或原子离子化，同时具

6、有聚焦和准直的作用，使离子汇聚成一定几何形状和能量的离子束。2、离子源电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。激光解吸源是利用一定波长的脉冲式激光照射样品使样品电离的一种电离方式。比较适合于分析生物大分子，如肽、蛋白质、核酸等。得到的质谱主要是分子离子，准分子离子。碎片离子和多电荷离子较少。3、质量分析器将离子源产生的离子按m/z的大小分离聚焦。单聚焦分析器双聚焦分析器四极杆分析器离子阱分析器飞行时间

7、分析器富立叶变换离子回旋共振单聚焦质量分析器：是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因此，也称为磁扇形分析器。常见的单聚焦分析器是采用180°、90°、或60°的圆弧形离子束通道。下图为180°单聚焦质量分析器原理示意图。质量分析器射出的离子具有一定的能量，轰击电子倍增管发射出二次电子，电子在电场的作用下，多次撞击倍增极，最后可以检测到10-17A的微弱电流，经放大器放大后，用记录仪快速记录到光敏记录纸上，或用计算机处理结果。检测器的种类：电子倍增管、法拉第筒、照相板、闪烁计数器等4、检测器和记录系统电子倍增器：一

8、定能量的离子轰击阴极导致电子发射，电子在电场的作用下，依次轰击下一级电极而被放大。电子倍增器中电子通过的时间很短，利用电子倍增器可以实现高灵敏、快速测定。质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-310-5Pa）质量分析器（10-6Pa）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。一般先用机械泵或分子泵预抽真空，然后用高效扩散泵抽