第1节基本原理与质谱仪.doc

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1、第十二章质谱分析massspectrometry，MS第一节基本原理与质谱仪basicprincipleandMassspectrometer一、概述generalization分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具；第一台质谱仪：1912年；早期应用：原子质量、同位素相对丰度等；40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物结构分析；60年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分离分析；促进天然有机化合物结构分析的发展；同位素质谱仪；无机质谱仪；有机质谱仪；二、质谱仪与质谱分析原理massspectrometerandmasssp

2、ectrometry进样系统---------离子源---------质量分析器------检测器1.气体扩散1.电子轰击1.单聚焦2.直接进样2.化学电离2.双聚焦3.气相色谱3.场致电离3.飞行时间4.激光4.四极杆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）(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电；(3)引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。原理与结构仪器原理图电离室原理与结构1.离子源①ElectronIonization(EI)源+++

3、+:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)+MassSpectrum(M-R1)+EI源的特点：（1）电离效率高,灵敏度高；（2）应用最广，标准质谱图基本都是采用EI源得到的；（3）稳定，操作方便，电子流强度可精密控制；（4）结构简单，控温方便；EI源：可变的离子化能量(10~240eV)电子能量¯电子能量分子离子增加----碎片离子增加对于易电离的物质降低电子能量，而对于难电离的物质则加大电子能量（常用70eV）。②化学电离源（ChemicalIonization，CI）:离子室内的反应气（甲烷等；10~10

4、0Pa，样品的103~105倍），电子（100~240eV）轰击，产生离子，再与试样分离碰撞，产生准分子离子。最强峰为准分子离子；谱图简单；不适用难挥发试样；++气体分子试样分子+准分子离子电子(M+1)+;(M+17)+;(M+29)+;③场致电离源（FI）电压：7-10kV；d<1mm；强电场将分子中拉出一个电子；分子离子峰强；碎片离子峰少；不适合化合物结构鉴定；阳极+++++++++++++阴极d<1mm2.质量分析器原理加速后离子的动能：(1/2)mu2=eVu=[(2V)/(m/e)]1/2在磁场存在下，带电离子按曲线轨

5、迹飞行；离心力=向心力；mu2/R=H0eV曲率半径：R=（mu）/eH0质谱方程式：m/e=(H02R2)/2V离子在磁场中的轨道半径R取决于：m/e、H0、V改变加速电压V，可以使不同m/e的离子进入检测器。质谱分辨率=M/DM（分辨率与选定分子质量有关）①单聚焦磁场分析器方向聚焦；相同质荷比，入射方向不同的离子会聚；分辨率不高收集器离子源BS1S2磁场R②双聚焦分析器方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚；能量聚焦：相同质荷比，速度(能量)不同的离子会聚；质量相同，能量不同的离子通过电场和磁场时，均产生能量色散；两种作

6、用大小相等，方向相反时互补实现双聚焦；离子源收集器磁场电场S1S2+-③其他类型质量分析器双聚焦质谱仪体积大；色谱-质谱联用仪器的发展及仪器小型化（台式）需要；体积小的质量分析器：四极杆质量分析器飞行时间质量分析器离子阱质量分析器体积小，操作简单；分辨率中等；3.检测器（1）电子倍增管15～18级；可测出10-17A微弱电流；（2）渠道式电子倍增器阵列