质谱分析法课件.ppt

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1、质谱分析法第一节质谱分析概述利用离子化技术，将物质分子转化为离子，按其质荷比（m/z）的差异进行分离，从而进行物质成分分析和结构解析的方法称为质谱法（MassSpectrum，MS）。质谱以前常用于测定小分子化合物，随着各种新的离子化技术的出现，现在可用于大分子物质的分析。Thomson使用MS报道了Ne是由22Ne和20Ne两种同位素组成的，随后，同位素分析开始发展。1919年，阿斯顿制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计，用来测定同位素的相对丰度，鉴定了许多同位素。20世纪30年代末至40年代：将MS用于石

2、油工业中烃的分析，可以大大缩短分析时间。20世纪50年代初，质谱仪器开始商品化，并被广泛应用于各类有机物的结构分析中。同时质谱方法与NMR、IR等方法结合成为分子结构分析的最有效的手段。20世纪60年代出现了气相色谱-质谱联用仪，使质谱仪的应用领域大大扩展，开始成为有机物分析的重要仪器。20世纪80年代，出现了新的电离技术和新的质谱仪，如快原子轰击电离子源、基质辅助激光解吸电离源、电喷雾电离源、大气压化学电离源。到了20世纪90年代，一些仪器联用技术如GC-MS、HPLC-MS、GC-MS-MS、ICP-MS、C

3、E-MS、SFC-MS等已经得到了比较广泛的应用。一、质谱法的特点1、适用范围广：既可以是无机物，也可以是有机物；既可以是气体、液体，也可以是固体等。2、既可以用来定性，也可以用来定量。3、是目前唯一可以用来确定相对分子质量的方法；在高分辨质谱中，不仅可以准确测定相对分子质量，而且还可以确定化合物的化学式和进行结构分析。4、灵敏度高，只需要几个微克。可作为高灵敏度的检测器，这也是色谱-质谱联用技术的飞速发展的原因之一。5、分析速度快，一次分析只需要1秒或几秒，并可同时检测多个组分。6、易于色谱联用，可快速分析混合

4、物；7、结构复杂，价格昂贵，维护困难。二、质谱仪的分类质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大区别。1、从应用角度，质谱仪可分为下面几类。(1)有机质谱仪气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)、基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)傅里叶变换质谱仪(FT-MS)等。(2)无机质谱仪火花源双聚焦质谱仪(SSMS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、二次离子质谱仪(SIMS)等。(3)同位素质谱仪轻元素(H、C、S)同位素：小型低分辨率同位素质谱仪重元素(U

5、、Pu、Pb)同位素：大型高分辨率同位素质谱仪(4)气体分析质谱仪主要有呼气质谱仪、氦质谱检漏仪等。2、按性能，质谱仪可以分为以下3类。(1)低分辨质谱仪，分辨率从几百到几千，质量数精确到整数，单聚焦质谱仪和四极杆质谱仪均属此类。(2)中分辨质谱仪，分辨率为1×104～3×104，质量数可精确到小数点后第3位。(3)高分辨质谱仪，分辨率在5×104以上。3、按质量分析器的工作原理，可分为静态仪器和动态仪器两大类。静态仪器：单聚焦仪器及双聚焦仪器动态仪器：飞行时间质谱仪及四极滤质器等。三、基本原理从本质上讲，MS与

6、IR、NMR和UV-VIS不同，它不是波谱，而是物质带电粒子的质量谱。由于图谱中离子的质量及相对强度是各物质所特有的，即代表了物质的性质和结构特点，所以可进行成分和结构分析。一般过程为：试样进入离子源，然后被高速电子进行轰击，形成离子，离子在电场作用下进入质量分析器。运用电磁学原理对荷电分子、亚稳分子碎片进行分离、分析。按质荷比（m/z）大小有顺序地实现按时间分离或按空间分离电离生成分子离子，分子离子由于具有较高的能量，会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂，生成一系列组成确定的碎片离子。(一般为正离子)不管是哪

7、种类型的质谱仪，其基本组成是相同的，都包括进样系统、离子源、质量分析器、真空系统和检测系统。四、质谱仪进样系统离子源质量分析器检测器1.直接进样2.色谱进样1.电子轰击2.化学电离3.场致电离4.激光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）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。电离室原理与结构仪器原理图1、进样系统作用是按电离方式的需要

8、，将样品送入离子源的适当部位。1）直接进样在室温和常压下，气态或液态样品可通过一个可调喷口装置以中性流的形式导入离子源。对于固体样品，常用进样杆直接导入。将样品置于进样杆顶部的小坩埚中，通过在离子源附近的真空环境中加热的方式导入样品。（or金属丝）2、色谱进样常常将质谱仪与气相色谱、高效液相色谱或毛细管电泳色谱联用，使它们兼有色谱法的优良分离能力和质谱法强有力的鉴定能力。