现代化学化工分析方法与实验技术教学教案质谱新（0226）.ppt

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1、质谱质谱质谱广泛用于有机分子结构测定。它可以与各种分离技术联用，如气相色谱－质谱联用（GC-MS）、液相色谱－质谱联用（LC-MS）等，成为复杂多组分化合物结构定性与定量分析极有效的手段。质谱分析法是通过对样品的质量与强度的测定，进行成分和结构分析的方法。质谱就是化合物分子经电子流冲击或其它手段打掉电子，进行电离而转变成快速运动的离子，在电场或磁场作用下，将其分离成按质量与电荷比值（简称质荷比，以m/z表示，以前曾用m/e表示）大小排列而形成的谱图。质谱图中，每个质谱峰代表一种质荷比离子，它的强度

2、表示该种离子的多少。根据峰的位置，可进行定性分析；根据峰的强度，可进行定量分析。一、质谱谱图的产生与质谱仪获得质谱的基本方法，是分子电离成不同质荷比的离子，然后将其加速，引进磁场。在磁场内，离子偏转轨道与其质荷比有关。质谱仪就是将化合物分子产生离子，并按其质荷比分离，同时记录和显示它们相对强度的仪器。目前有机结构分析的质谱仪，大多数只测量正离子。典型的质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、接收器和记录器组成。此外还包括真空系统与电气系统等辅助设备。1、进样系统有机质谱仪多与色谱仪联用，组成GC-M

3、S或LC-MS联用系统。色谱仪作为质谱仪的进样系统，两者之间经接口（分子分离器或传送带）装置联结。对于高沸点液体或固体有机样品，因难汽化，可直接用进样探头，将微克级或更少的样品直接送入离子源。此外还有气体直接进样。其进样系统由管道、阀门、样气存储器及分子漏孔组成。2、离子源质谱分析的对象是样品离子，因此首先要把样品分子电离成离子。产生离子的装置称离子源。虽然有各种电离方法，从而构成相应的各种离子源，但在有机质谱中，最常用的是电子电离法（简称EI）和化学电离法（CI）。（1）电子电离源：下图为电子电

4、离源示意图。灯丝一般为钨或铼丝。由它发射的电子，在正电位作用下，穿过电子狭缝进入电离室，最后到达阳极。在大约1.333×10－4Pa压力下的电离室内电子束与样品分子碰撞，使样品分子电离。产生的正离子受推斥极与第一加速狭缝间一小静电场作用，穿过第一狭缝。一、二加速狭缝间的强电场，将离子加速到最大速度后进入分析管。电子加速电压在50～100V（一般为70V）之间，这一电压范围形成的离子流比较稳定。能量为70eV的电子，使有机分子可能失去一个电子成为分子离子，也可能使分子离子进一步发生键的断裂，形成碎片

5、离子。当电子能量一定时，一种有机分子各碎片离子的相对强度是一定的，这就构成了质谱鉴定有机结构的基础。电子离子源虽然具有离子流稳定、离子产率高等优点，但当有机化合物分子量太大或稳定性差时，往往得不到分子离子，因而不能测定化合物的分子量。（2）化学电离法（CI）化学电离源因化学电离过程发生的能量转移低得多的场合，分子离子进一步碎裂大为减少，但其最突出的离子并不是分子离子，而常常是增加或减少一个氢原子所形成的所谓准分子离子，化学电离的质谱就是以这样的方式提供有关分子量的资料。化学电离是在约133.3Pa

6、的甲烷、异丁烷或氨这些特殊反应气压力下工作的。在此压力下进行电离的电子，实际上全被反应气分子碰撞吸收，而离子源内的样品分子几乎都不被电离，因其浓度极低，压力仅在1.333×10-2~-4Pa(10-4~10-6mmHg)甚至更低。由反应气电离的离子与样品分子碰撞，才使样品电离。以甲烷作反应气，它首先被电离成CH4+和CH3+离子，这些离子再与甲烷分子作用，形成过剩内能较小的二次离子。CH4++CH4CH5++CH3..CH3++CH4C2H5++CH2.二次离子与样品分子M碰撞，使样品分子电离，形

7、成相当丰富的准分子离子：CH5+＋MMH+＋CH4C2H5+＋MC2H5++CH2.3、分析器分析器（又称离子分离器）是将离子源产生的离子，按m/z分开。各种质谱仪主要区别就在于质量分析器的不同。工作原理为：E=zV=1/2mv2M/z=H2r2//2VH为磁场强度；r为偏转半径；v为加速电压。4、离子收集与记录系统有两种方法记录离子，一种是照相法，另一种是电子学方法。照相法是干板上的感光乳剂随同各单一质荷比离子束的打击点而生成图像。照相法的优点是灵敏度高，缺点是精度差。在电子系统中，到达收集器的

8、离子束，产生一股电流，强度与该离子数目成正比。用静电计放大器或电子倍增器，可以准确而灵敏地测量这股电流。二、质谱技术有关的名词术语1、质量数与质量范围在质谱中，化合物分子或原子，都是以离子形式记录的。一般离子仅带一个正电荷，对于低分辨质谱，离子的质荷比在数值上就等于它的质量数，即离子质量数是它们质荷比。质谱仪的质量范围，是指仪器能测量的离子质荷比范围。若离子只带一个正电荷，则仪器可测范围实际上就是可测分子量或原子量范围。有机质谱仪的质量范围一般是几十到几千。2、分辨率质谱仪的分辨率