仪器分析课件 第七章：MS.ppt

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1、第七章质谱分析法MassSpectroscopyMS§7-1质谱分析概述一质谱分析的基本原理：是使所研究的混合物或单体形成离子，然后使形成的离子按质量，确切地讲按质荷比m/z，进行分离。二质谱法的应用对象：同位素、无机物、有机物、生物大分子及聚合物用途：确定分子量和分子式（最常用）、有机物的结构鉴定分类：质谱仪器法按其分析对象可分为：无机质谱仪(又称原子质谱)有机质谱仪(又称分子质谱)质谱仪器按其用途可分为：同位素质谱仪(测定同位素丰度)、无机质谱仪(测定无机化合物)、有机质谱仪(测定有机化合物)等。本章主要讨论有机质谱仪及其分析方法。1

2、.样品用量少：10-9~10-14g，灵敏度最高，可达10-15mol.2.分析速度快3.四大谱中唯一可以确定分子量和分子式的方法且精确度可达小数点后3~6位.4.可提供结构信息5.可定性和定量分析6.便于联机使用如GC-MS,LC-MS,MS-MS,TG-GC-MS等7.可分析固态、液态和气态样品三质谱法的特点撞　击得到高能粒子束气态分子阳离子顺序谱图质量分析器定性结构定量分析质谱过程导入按质荷比m/e峰强度峰位置离子在质量分析器中的运动：离子在磁场中作弧形运动，其半径为：三大系统：真空系统、电学系统、分析系统进样系统、离子源／电离室、

3、质量分离器、离子检测器和记录系统。动态：质量分析器采用变化的电磁场，利用空间位置将m/e分开。静态：质量分析器采用稳定的电磁场，按照时间和空间区分m/e。§7-2质谱仪质谱仪正常工作的必要条件.质谱仪的离子源、质量分析器及检测器必须处于高真空状态(离子源的真空度应达10-3～10-5Pa，质量分析器应达10-6Pa)，若真空度低，则(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)会使背景增高，干扰质谱图；真空系统(3)引起额外的离子-分子反应，改变裂解模型，使质谱解释复杂化；(4)干扰离子源中电子束的正常调节；(5)用作加速离子的几千伏高压会引起放

4、电，等等。通常用机械泵预抽真空，然后用扩散泵高效率并连续地抽气。电学系统精度：1×10-61.质量测定范围：能够分析样品的相对原子（分子）质量范围。2.分辨本领（分辨率）：分开相邻质量数离子的能力两个相等强度的相邻峰，峰谷不大于其峰高10%时，两峰已经分开。R=m1/(m2-m1)=m1/⊿m（m1104为高分辨率分析本领由下面这些因素决定3.灵敏度绝对灵敏度：可检测的最小样品量相对灵敏度：可同时检测的大小组

5、分之比分析灵敏度：输入样品与仪器输出信号之比样品进入电离室后，被热灯丝产生的电子流轰击，气态样品中的原子或离子被电离成正、负离子。离子被狭缝A、B加速进入磁场，而根据离子质荷比的差异，产生不同的偏转角，从而达到分离。改变A、B电压和外磁场，获得MS谱图。二、工作进程1.进样系统，作用：将试样引入离子源，进样方式主要有以下几种：（1）间歇式进样：适用于气体或挥发性液体（2）直接插入探针法适用于低挥发度样品，对易分解样品，通常使用衍生法转化为稳定化合物后分析。（3）色谱进样和毛细管电泳进样三、部　件离子源的作用是将试样分子或原子转化为正离子，

6、并使正离子加速、聚焦为离子束，此离子束通过狭缝而进入质量分析器,其性能影响质谱仪的灵敏度和分辨率。（1）电子轰击源（ElectronIonization,EI）：电加热La或W，2000℃其能量为10-70ev。高速电子与分子发生碰撞，若电子能量大于试样品分子的电离电位，将引致：M+e-(高速)→M＋.+2e（低速）能量>70ev时，还发生进一步键的断裂，形成各种低质量碎片的正离子与中性自由基。用以有机化合物的结构鉴定。2.离子源或电离室硬电离源：常得到不易辨认的分子离子峰,质谱中最常用的电离源图7-1.电子轰击源示意图电子由直热式阴极(

7、多用La丝制成)发射，在电离室a(正极)和阴极(负极)之间施加直流电压(70V)，使电子得到加速而进入电离室中。当这些电子轰击电离室中的气体(或蒸气)中的原子或分子时，该原子或分子就失去电子成为正离子(分子离子)：分子离子继续受到电子的轰击，使一些化学键断裂，或引起重排以瞬间速度裂解成多种碎片离了(正离子)。在电离室(正极)和加速电极(负极)之间施加一个加速电压(800～8000V)，使电离室中的正离子得到加速而进入质量分析器。分子中各种化学键的键能最大为几十eV，电子轰击的能量远远超过普通化学键的键能，过剩的能量将引起分子多个键的断裂，

8、生成许多碎片离子，由此提供分子结构的一些重要的官能团信息。但对有机物中相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定性差的化合物。在加热和电子轰击下，分子易破碎，难于给出完整的分子离子信息，这是E