武汉大学分析化学课件第23章分子质谱法

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1、质谱法是通过将样品转化为运动的气态离子并按质荷比(M／Z)大小进行分离并记录其信息的分析方法。所得结果以图谱表达，即所谓的质谱图（亦称质谱，MassSpectrum）。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。从20世纪60年代开始，质谱法更加普遍地应用到有机化学和生物化学领域。化学家们认识到由于质谱法的独特的电离过程及分离方式，从中获得的信息是具有化学本性，直接与其结构相关的，可以用它来阐明各种物质的分子结构。正是由于这些因素，质谱仪成为多数研究室及分析实验室的标准仪器之

2、一。第二十三章分子质谱法（MolecularMassSpectrometry）http://www.2345.com/?kdanxifeng23.1.2.分子质谱与原子质谱比较分子质谱和原子质谱的原理和仪器总体结构基本相同，但因研究对象不同，其仪器各部分结构、技术和应用与原子质谱有很大差别。1.获得的信息量大2.进样方式多样化3.多种离子化技术4.质量范围不同5.发展历程差异23.1.3.分子质谱表示法23.2.质谱法的基本原理和方程质谱不是光谱，是物质的质量谱。质谱中没有波长和透光率，而是离子流或离子束的运动，有类似于光学中的聚焦和色散等离子光学概念。分子电离后形成的

3、离子经电场加速从离子源引出，加速电场中获得的电离势能zeU转化成动能[KineticEnergy，KE，SI单位为焦尔(J)]1/2m2，两者相等，即具有速度的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中，就存在沿着原来射出方向直线运动的离心力(m2/R)和磁场偏转的向心力(Bze)作用，两合力使离子呈弧形运动，二者达到平衡：23.2.质谱法的基本原理和方程整理后得：离子在磁场作用下运动轨道半径为：23.3.质谱仪器分子质谱仪器仪器由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统及电子、计算机控制和数据处理系统等组成。23.3.2.进样系统进样系统的目的是在不破坏真空环境、

4、具有可靠重复性的条件下，将样品引入离子源。23.3.2.1.加热进样23.3.2.进样系统23.3.2.2.直接进样23.3.2.进样系统23.3.2.3.色谱进样质谱仪通常会与气相色谱、液相色谱等仪器联用，用于分离和检测复杂化合物的各种组分。将色谱分离后的流出组分通过适当的接口引入质谱系统，称之为色谱进样。23.3.2.4.标准进样有机质谱一般以全氟煤油(Perfluorokerosene，PFK)为仪器质量标准样品。PFK从69至1200分子相对质量以上，几乎每隔12个质量有一个特征峰，主要特征峰的精确质量均已测定。由于PFK的记亿效应较强，如用加热进样或直接进样系

5、统进样，容易造成污染。因此，不少仪器装有专用PFK标准样进样系统。23.3.3.离子源按照样品的离子化过程，离子源（IonSources）主要可分为气相离子源和解析离子源。按照离子源能量的强弱，离子源可分为硬离子源和软离子源。分子质谱仪器的离子源种类繁多，现将主要的离子源逐一介绍。23.3.3.1.电子轰击源电子轰击源(Electron-ImpactSoures，EI)应用最为广泛，主要用于挥发性样品的电离。电子轰击源电离效率高，能量分散小，结构简单，操作方便，工作稳定可靠，产生高的离子流，因此灵敏度高。23.3.3.2.化学电离源化学电离源(ChemicalIoniz

6、ationSources,CI)和电子轰击电离源主要差别在于CI源工作过程中要引进一种反应气体。23.3.3.3.场电离源场电离源(FieldionizationSources,FI)是应用强电场诱导样品电离的一种离子化方式。23.3.3.4.场解吸电离源场电离源分子需气化后电离，不适用于难挥发、热不稳定的有机化合物。因而发展出场解吸电离源(FielddesorptionIonizationSources,FD)，使用了和场电离源相似的多针尖发射场。样品无需气化再电离，特别适于非挥发性、热不稳定的生物样品或相对分子质量高达100,000的高分子物质。样品的电离行为较为简

7、单，所获得的质谱信号也大大简化，常常只看到分子离子峰或是质子化的准分子离子峰。23.3.3.5.快原子轰击源快原子轰击源（FastAtomicbombardmentSources,FAB）主要用于极性强、高分子量的样品分析。23.3.3.6.激光解吸电离源激光解吸电离源（LaserDesorptionIonizationSources，LD）是一种结构简单、灵敏度高的新电离源。它利用一定波长的脉冲式激光照射样品使样品电离，被分析的样品置于涂有基质的样品靶上,脉冲激光束经平面镜和透镜系统后照射到样品靶上,基质和样品分子吸收激光能量而气化，激