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分析化学第15章质谱法概述.pdf

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第十五章质谱法 仪器分析 质谱法概述 第十五章质谱法 仪器分析 质谱法(MassSpectrometry,MS)：应 用多种离子化技术，将物质分子转化为 气态离子并按质荷比(m/z)大小进行分离 并记录其信息，从而进行物质和结构分 析的方法。 第十五章质谱法 仪器分析 从20世纪60年代开始，质谱法普遍 应用到有机化学和生物化学领域，化 学家应用质谱图信息阐明各种物质的 分子结构。 质谱仪成为多数研究室及分析实验 室的标准仪器之一。 第十五章质谱法 仪器分析 质谱法特点 •灵敏度高 •响应时间短，分析速度快 •信息量大 第十五章质谱法 仪器分析 第一节 质谱法的基本原理和质谱仪 第十五章质谱法 仪器分析 一、质谱法的基本原理 质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品 离子按质荷比进行分离的装置。 第十五章质谱法 仪器分析 离子电离后经加速进入磁场中，其动能 与加速电压及电荷Z有关，即 z为电荷数，e为元电荷，U为加速电压， m为离子的质量，υ为离子被加速后的运 动速度。 第十五章质谱法 仪器分析 二、质谱的表示方法 (一)质谱图 以质荷比（m/z）为横坐标，以相对 强度为纵坐标，并将最强的离子峰定为基 峰，强度定为100%，其他离子峰以其对基 峰的相对强度百分值表示。 第十五章质谱法 仪器分析 15-1甲苯的质谱图 第十五章质谱法 仪器分析 (二)质谱表 甲苯的质谱表 m/z值3839455062636591929394 相对强4.4163.96.39.18.6111100685.30.21 度(基峰）（M）+(M+1)+(M+2)+ 以表格形式罗列质数据，称为质谱表。 第十五章质谱法 仪器分析 三、质谱仪 质谱仪的基本组成：真空系统、样 品导入系统、离子源、质量分析器、离 子检测器，其中离子源和质量分析器是 质谱仪的两个核心部件。 第十五章质谱法 仪器分析 样品导质量放大器 离子源检测器 入系统分析器记录器 质谱图 真空泵I m/z 15-2质谱仪的组成 第十五章质谱法 仪器分析 （一）真空系统 提供质谱仪的进样系统、离子源、质量 分析器和检测器正常工作所需的真空状态。 离子源真空度：1.3×10-4～l.3×10-5Pa 质量分析器和检测器真空度：l.3×10-6Pa 第十五章质谱法 仪器分析 （二）样品导入系统 亦称进样系统，可高效重复地将样品引 入离子源且不造成真空度的降低。 常用的进样系统：间接式进样系统 直接探针进样系统 色谱联用进样系统 第十五章质谱法 仪器分析 1.间接式进样系统 第十五章质谱法 仪器分析 通过试样管将少量(10～100μg)样品引 入试样储存器中，由于进样系统低压强及储 存器的加热装置，使试样保持气态。由于进 样系统的压强比离子源的压强大，样品离子 可以通过分子漏隙以分子流的形式渗透过高 真空的离子源中。 此种进样方式一般要求试样最好在操作 温度下具有1.3～0.13Pa的蒸气压。 主要用于气体和易挥发试样 第十五章质谱法 仪器分析 2.直接探针进样系统 主要用于热敏性固体、难挥发性固体和液体试样 第十五章质谱法 仪器分析 在直接进样杆尖端装上少许样品(1～ 10ng)，经减压后送入离子源，快速加热使之 气化并被离子源离子化。 通常将试样放入小杯中，通过真空闭锁 装置将其引入离子源，对样品杯进行冷却或 加热处理。 第十五章质谱法 仪器分析 3.色谱联用导入系统 利用与质谱仪联机的气相色谱仪或高 效液相色谱仪将混合物分离后，通过特 殊系统的联机“接口”进入离子源，依 次进行各组分的质谱分析 第十五章质谱法 仪器分析 （三）离子源 其功能是将样品导入系统引入的气态 样品分子转化成离子，同时发挥准直和 聚集作用，使离子会聚成具有一定几何 形状和能量的离子束进入质量分析器。 第十五章质谱法 仪器分析 电离模式 硬电离离方法：能给样品较大能量的电离 方法 软电离方法：给样品较小能量的电离方法， 适用于易破裂或易电离的样品 第十五章质谱法 仪器分析 1.电子轰击源 （electronimpactsource，EI） 组成：是一种硬电离方法。主要由电离 室（离子盒）、灯丝（锑或钨灯丝)、 离子聚焦透镜和一对磁极组成，只能用 于小分子（400Da以下)的检测。 第十五章质谱法 仪器分析 在离子源内，用电加热锑或钨丝到2000oC,产生高速的电子束 第十五章质谱法 仪器分析 电子轰击法是通用的电离法，是使 用高能电子束从试样分子中撞出一个电 子而产生正离子，即 M＋e→M+＋2e 第十五章质谱法 仪器分析 在灯丝和阳极之间加入70V电压，获得 轰击能量为70eV的电子束，它与进样系 统引入气体