《质谱分析法 》ppt课件

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1、第十四章质谱分析法Massspectrometry质谱分析法原理和仪器质谱峰和主要离子峰质谱分析法应用1.质谱分析法的优点:(1)它是至今唯一可以确定分子质量的方法,在高分辨率质谱仪中能够准确测定质量,而且可以确定化合物的化学式和进行结构分析。(2)质谱法的灵敏度极高,鉴定的最小量可达10-10g,检出限可达10-14g。2.质谱仪的发展简史1912年：世界第一台质谱装置1940年代:质谱仪用于同位素测定1950年代：分析石油1960年代：研究GC-MS联用技术1970年代：计算机引入3.质谱仪的分类有机质谱仪：气-质液-质富变质谱仪激光

2、解吸飞行时间变质谱仪无机质谱仪：ICP-MS同位素质谱仪一质谱分析法原理1.质谱图质谱分析是用高速电子来撞击气态分子或原子,将电离后的正离子加速导入质量分析器,然后在磁场中按质荷比(m/z)大小进行收集和记录,及得到质谱图。根据质谱峰的位置进行物质的定性和结构分析,根据峰的强度进行定量分析。第一节质谱分析法原理和仪器2.原理试样从进样器进入离子源,在离子源中产生正离子。正离子加速进入质量分析器,质量分析器将离子按质荷比大小不同进行分离。分离后的离子先后进入检测器，检测器得到离子信号，放大器将信号放大并记录在读出装置上。试样在离子源内被气化

3、、电离。用电子轰击法在10-5Pa高真空下,以50100eV能量的电子流轰击试样,有机物常常被击出一个电子,形成带一个正电荷的正离子，称为分子离子()M+e-+2e-在质谱仪中,各种正离子被电位差为8008000V的负高压电场加速,加速后的动能等于离子的位能zU,即加速后的离子进入磁场中,由于受到磁场的作用,使离子作弧形运动,此时离子所受的向心力Bz和运动的离心力m2/R相等,得:离子质荷比与运动轨道曲线半径R的关系:或质谱分析法的基本公式叫质谱方程式。若加速电压U和磁场强度B都一定时，不同m/z的离子，由于运动的曲线半径不同，

4、在质量分析器中彼此分开。质谱仪器通常有六部分组成：真空系统，进样系统，离子源，质量分析器，离子检测器，记录显示系统。（一）高真空系统质谱仪中所有部分均要处高度真空的条件下(10-4-10-6Pa),其作用是减少离子碰撞损失。真空度过低，将会引起：1)大量氧会烧坏离子源灯丝2)引起其它分子离子反应，使质谱图复杂化3)干扰离子源正常调节4)用作加速离子的几千伏高压会引起放电一般质谱仪都采用机械泵预抽空后，再用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获得更高的真空度。（二）进样系统对进样系统的要求：重复性、不引起真空度降低。1间

5、接进样适于气体、沸点低且易挥发的液体、中等蒸汽压固体。如图14.1所示。注入样品(10-100g)—贮样器(0.5L-3L)—抽真空(10-2Pa)并加热—样品蒸汽分子(压力陡度)—漏隙—高真空离子源。图14.1进样系统2直接探针进样：高沸点液体及固体探针杆通常是一根规格为25cm6mmi.d.,末端有一装样品的黄金杯(坩埚)，将探针杆通过真空闭锁系统引入样品，如图所示。优点：1)引入样品量小，样品蒸汽压可以很低；2)可以分析复杂有机物；3)应用更广泛。3色谱进样：利用气相和液相色谱的分离能力，进行多组份复杂混合物分析。图14.2直接探

6、针进样系统(三)电离源(室)将引入的样品转化成为碎片离子的装置。根据样品离子化方式和电离源能量高低，通常可将电离源分为：气相源：先蒸发再激发，适于沸点低于500oC、对热稳定的样品的离子化，包括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源。解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，适用于分子量高达105的非挥发性或热不稳定性样品的离子化。包括场解吸源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源等。硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到分子官能团的信息。软源：离子化能量低，产生的碎片少，谱图简单，可得到分子量信

7、息。因此，可据分子电离所需能量不同可选择不同电离源。1.电子轰击源(ElectronBombIonization，EI)作用过程：采用高速(高能)电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子，继续受到电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排，瞬间产生多种离子。水平方向：灯丝与阳极间(70V电压)—高能电子—冲击样品—正离子。垂直方向：G3-G4加速电极(低电压)---较小动能---狭缝准直G4-G5加速电极(高电压)---较高动能---狭缝进一步准直--离子进入质量分析器。特点：使用最广泛，谱库最完整；电离效率高；结构简单，操作方便；但分子离子峰强

8、度较弱或不出现(因电离能量最高)。2.化学电离源(ChemicalIonization,CI)作用过程：样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(通常是甲烷)稀释，稀释比例约为103:1，因此样