质谱分析与质谱仪.ppt

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1、*第五章质谱分析一、概述generalization二、质谱仪与质谱分析massspectrometerandmassspectrometry第一节基本原理与质谱仪massspectrometry，MSbasicprincipleandMassspectrometer2021/9/15一、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；8

2、0年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进一步促进了MS的发展；90年代：由于生物分析的需要，一些新的离子化方法得到快速发展。同位素质谱仪；无机质谱仪；有机质谱仪。癸烷烃2021/9/15质谱基本原理质谱解析有机分子分子离子碎片离子亚稳离子同位素离子…….轰击、分离、收集、检测、记录等分子离子峰的形成及识别开裂方式及类型碎片离子峰亚稳离子峰N规律…….2021/9/15*二、质谱仪与质谱分析原理massspectrometerandmassspectrometry2021/9/15**二、质谱仪与质谱分析原理massspectrometerandmassspectrome

3、try进样系统离子源质量分析器检测器1.气体扩散2.直接进样3.气相色谱1.电子轰击2.化学电离3.场致电离1.单聚焦2.双聚焦3.飞行时间4.四极杆质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-310-5Pa）原因：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;(4)干扰离子源正常调节。e-+e-e-+4000V0V+e-e-heavylightMagneticand/orelectricfieldsamplevapouriseioniseaccelerate

4、separate+A+B+CA+B+C+vacuumMassspectrometry2021/9/156*原理与结构电离室原理与结构仪器原理图2021/9/15*1.离子源①ElectronIonization(EI)源++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)+MassSpectrum(M-R1)+2021/9/15*EI源的优点：电离效率高，灵敏度高；应用最广，标准质谱图基本都是采用EI源得到的；稳定，操作方便，电子流强度可精密控制；结构简单，控温方便.EI源：可变的离子化能量(10~240eV)对于易电离的物质降低电子能量，而对于难电离

5、的物质则加大电子能量（常用70eV）。电子能量电子能量分子离子增加碎片离子增加缺点：能量高，某些分子不易得到分子离子峰；气态下被离子化，不适合热不稳定物质。2021/9/15离子室内的反应气（甲烷等；10~100Pa，样品的103~105倍），电子（100~240eV）轰击，产生离子，再与试样分子碰撞，产生准分子离子。②化学电离源（ChemicalIonization，CI）: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)+;反应气和样品共同决定产物的形式缺点：重复性差；气态下离子化，

6、热不稳定物质不适用。2021/9/15③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<1mm适用于挥发度高，容易气化的样品。④场解吸（FD）：原理与FI相同，但样品是被沉积在电极上。FD适用于难汽化的、热不稳定样品。FD的准分子离子峰比FI的强，质谱图比FI的还要简单。2021/9/15*2.质量分析器原理在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；离心力=向心力；m2/R=H0e曲率半径：质谱方程式：m/e=(H0R)/v=(H02R2)/2V离子在

7、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/M（分辨率与选定分子质量有关）加速后离子的动能:(1/2)m2=eV=[(2V)/(m/e)]1/22021/9/15①单聚焦磁场分析器收集器离子源BS1S2磁场R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(m/e)=H2R2/2V改变V，H实现质量分离和鉴别。2021/9/15*②双聚焦分析器离子源收集器磁场电场S1S2+-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