75 第二十章 质谱分析 第一节基本原理与质谱仪.ppt

第1页：基本原理与质谱仪

第二十章 质谱分析 第一节 基本原理与质谱仪

• 概述
• 质谱仪与质谱分析

第2页：概述

概述

• 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
• 同位素质谱仪
• 无机质谱仪
• 有机质谱仪

第3页：质谱仪与质谱分析原理

质谱仪与质谱分析原理

• 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；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）
• 大量氧会烧坏离子源的灯丝
• 用作加速离子的几千伏高压会引起放电
• 引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化

第4页：原理与结构电离室原理与结构仪器原理图

原理与结构电离室原理与结构仪器原理图。

第5页：离子源①

源++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)++。

第6页：EI源的特点

EI源的特点

• 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

第7页：离子室内的反应气（甲烷等

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，再与试样分离碰撞，产生准分子离子
• 化学电离源（，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)+

第8页：场致电离源

场致电离源

• FI）
• 电压：7-10kV
• d<1 mm
• 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

第9页：质量分析器原理

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
• mv2/R= H0e V
• 曲率半径：R=（mv）/e H0
• 质谱方程式：m/e= (H02R2) / 2V离子在磁场中的轨道半径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/ΔM（分辨率与选定分子质量有关）加速后离子的动能:(1/2)mv2=e Vv= [(2V)/(m/e)]1/2

第10页：单聚焦磁场分析器收集器离子源

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

第11页：双聚焦分析器离子源收集器磁场电场

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
• 质量相同，能量不同的离子通过电场和磁场时，均产生能量色散
• 两种作用大小相等，方向相反时互补实现双聚焦

第12页：其他类型质量分析器双聚焦质谱仪体积大

其他类型质量分析器双聚焦质谱仪体积大

• 色谱-质谱联用仪器的发展及仪器小型化（台式）需要
• 体积小的质量分析器：四极杆质量分析器飞行时间质量分析器离子阱质量分析器体积小，操作简单
• 分辨率中等
• 原理在第五节色谱-质谱联用仪器介绍

第13页：检测器

检测器

• 电子倍增管15～18级；可测出10-17A微弱电流
• 渠道式电子倍增器阵列

第14页：质谱分析内容选择

质谱分析内容选择

• 基本原理与质谱仪
• 离子峰的主要类型
• 有机分子裂解类型
• 质谱图与结构解析