有机质谱仪及MS的发展与应用
国内外质谱领域的技术发展现状和趋势研究
国内外质谱领域的技术发展现状和趋势研究质谱技术在国内外一直是科学研究和分析领域中的关键工具，经历了不断的发展和创新。以下是关于国内外质谱领域技术发展现状和趋势的一些常见方面：
1. 技术发展现状：
a. 高分辨质谱（HRMS）：
高分辨质谱技术的发展使得科学家能够更精确地分析复杂的混合物，提高分析灵敏度和分辨率。
b. 串联质谱（MS/MS）：
MS/MS技术通过在质谱仪中引入多个阶段的质谱分析，提供更详细的分析结果，有助于确定分子结构和鉴定生物分子。
c. 质谱成像（MSI）：
质谱成像技术允许在样本表面创建分子分布的图像，对于药物分发、生物标志物和组织学研究具有重要意义。
d. 环境质谱学：
应用质谱技术来监测环境中的污染物，如大气中的气溶胶成分、水体中的微量有机物等。
e. 生物质谱学：
在蛋白质组学、代谢组学等方面的研究中，质谱技术在生物医学研究和生物药物开发中发挥了关键作用。
2. 趋势研究：
a. 单细胞质谱：
越来越多的研究致力于开发单细胞质谱技术，以深入了解不同细胞的代谢和生物分子组成。
b. 人工智能与数据分析：
人工智能和机器学习的应用将在质谱数据处理和解释中发挥更重要的作用，提高分析效率和结果准确性。
c. 新型质谱仪器：
新一代质谱仪器的开发将继续提高灵敏度、分辨率和数据采集速度，拓展质谱在不同领域的应用。
d. 多组学融合：
融合多种质谱技术与其他组学技术（如基因组学、蛋白质组学、代谢组学）的研究将促进系统生物学的发展。
e. 实时质谱监测：
实时监测质谱技术的发展将有助于迅速了解化学反应过程、药物动力学等实时性要求较高的场景。
质谱仪发展历史
质谱仪发展历史
质谱仪是一种高精度的分析仪器，能够通过分析物质的质量来研究物质的成分、结构和性质。本文将介绍质谱仪的发展历史，主要涵盖以下方面：起源及早期发展、1910年、1912年、质谱学领域里程碑、1934年、1943年、技术进步与新应用、20世纪50年代、20世纪60年代末、20世纪90年代、新时代的技术突破与应用扩展、2002年以及现代发展与趋势。
一、起源及早期发展
质谱仪的起源可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始研究如何通过分析物质的质量来研究物质的成分和结构。英国物理学家汤姆森（J.J.Thomson）在1897年发现了电子，为质谱仪的发展奠定了基础。随后，英国物理学家阿斯顿（F.W.Aston）在20世纪初期发明了第一台真正意义上的质谱仪。
二、1910年
第一台实用质谱仪诞生，由阿斯顿在剑桥大学研制成功。这台仪器被用于分析有机化合物的成分，为有机化学领域的研究提供了强有力的工具。
三、1912年
英国物理学家道布森（F.W.Dobbson）发现了质谱学中的重要原理——道布森效应，为质谱仪的发展作出了重要贡献。这一发现揭示了离子在电场中的运动轨迹与质量有关，为质谱仪的进一步发展提供了理论基础。
四、质谱学领域里程碑
随着时间的推移，质谱学领域不断取得突破性进展。1927年，阿斯顿研制出第一台单聚焦质谱仪；1946年，第一台双聚焦质谱仪问世；1952年，电子捕获检测器（ECD）被应用于质谱分析；1955年，离子源被引入到质谱分析中，为后续质谱技术的发展奠定了基础。
五、1934年
在工业和化学领域，质谱仪得到了广泛应用。这一时期，人们开始利用质谱仪分析各种有机化合物和无机化合物，为化学工业的发展提供了强有力的支持。
有机化学中的质谱(MS)技术
有机化学中的质谱（MS）技术质谱（Mass Spectrometry，简称MS）是一种在有机化学领域中广
泛应用的分析技术。它通过测量分子或原子在电离后，在电磁场中的
轨迹曲线来获得分子的质量和结构信息。质谱技术的应用范围十分广泛，包括化合物鉴定、结构鉴定、反应机理研究等等。在本文中，我
将介绍有机化学中常见的质谱技术及其应用。
一、电离技术
质谱技术中最关键的步骤是电离，它将分析物转化为离子。常用的
电离技术包括电子轰击电离（EI）、化学电离（CI）、电喷雾电离（ESI）和大气压化学电离（APCI）等。
1.1 电子轰击电离（EI）
电子轰击电离是常见的质谱电离技术，它使用高能电子轰击分析物，将其转化为分子离子和碎片离子。EI技术广泛应用于有机化合物的结
构鉴定和定性分析。
1.2 化学电离（CI）
化学电离是一种软化电离技术，常用于高沸点化合物和易挥发的化
合物的分析。CI技术通过在离子源中引入反应气体，与分析物发生化
学反应生成共轭离子，从而得到分析物的质谱图。
1.3 电喷雾电离（ESI）
电喷雾电离是一种常用的离子化技术，适用于极性、热不稳定和大分子化合物的分析。ESI技术将样品通过电喷雾产生微滴，然后在高电压下蒸发溶剂，形成气溶胶，再经过电离，使得样品离子化。
1.4 大气压化学电离（APCI）
大气压化学电离是一种高效的电离技术，适用于极性和非极性有机化合物的分析。APCI技术中，样品与雾化气体混合形成雾化云，然后在电离源中产生离子。
二、质谱仪器
质谱仪器是进行质谱分析的关键设备，常见的质谱仪器包括质谱质谱（MS/MS）、气相质谱仪（GC-MS）和液相质谱仪（LC-MS）等。
化学分析中的质谱仪技术发展趋势
化学分析中的质谱仪技术发展趋势随着化学分析技术的不断发展，质谱仪在分析领域中扮演着越来越重要的角色。在化学分析中，质谱仪可以对样品的质量、组成、结构和反应过程进行精确快速的分析，成为分析科学的有力工具。然而，由于不断增长的分析需求和分析结果的精度要求，质谱仪技术也在不断发展。本篇文章将深入探讨质谱仪技术的发展趋势。
一、技术革新的背景和原因
在分析科学中，质谱仪是一种非常重要的仪器设备，它可以对各种复杂的样品和化合物进行分析，如有机分子、生物大分子、环境污染物等，应用广泛。质谱仪技术的不断发展，主要是由于化学分析对数据的分辨率和准确性的要求越来越高。传统的质谱分析方法已经无法满足新时代的需求，因此需要推进技术的升级和发展。
同时，在工业和生物医学领域，质谱仪科技的进步也对分析技术提出了更高要求。在工业领域，质谱分析技术应用比较广泛，如在石化、金属、塑料、纸张、医药等行业应用众多，在其中起到了至关重要的作用。而在生物医学领域，则是对药物开发和评
估的精确性提出了更高的要求。据悉，生物医学中的质谱仪技术已经具有了高分辨率和高灵敏度的特点，能够更好地发现新的蛋白质、肽等生物分子。这种技术不仅可以进一步深入研究蛋白质的结构、功能和互作关系，还能为药物的研发提供重要支持。
因此，不断革新和升级质谱技术是化学分析领域的必然趋势。下面我们重点讨论几种期望的质谱仪技术；
二、质谱仪技术发展趋势
1. 高分辨率质谱技术
高分辨率质谱技术（HRMS）是质谱仪一项非常关键的技术。HRMS 在分析大分子，例如蛋白质和聚合物等有机分子时表现出更强大的性能。HRMS 技术通过使用FT-ICR（Fourier Transform - Ion Cyclotron Resonance）和Orbitrap 系列技术等，可以使分析出来的数据质量更加可靠。这项技术因其高精度和高质量的数据而在大分子分析和质谱领域广受欢迎。
质谱的发展历程
质谱的发展历程
质谱的发展历程可以追溯到19世纪末，当时科学家们开始研究如何将物质分解成更小的粒子并测量其质量。以下是质谱技术的主要发展历程：
1.1910年：英国物理学家J.J. Thomson成功研制出世界上第一台质谱仪，这台仪器能够测量出带电粒子的质量。
2.1919年：Francis William Aston在剑桥大学卡文迪实验室设计出第一台速度聚焦型质谱仪，该仪器能够测量出同位素的质量，并发现了许多元素的同位素。
3.1920年代：质谱技术开始应用于有机化合物分析，特别是高分子化合物的分析。
4.1930年代：质谱技术开始应用于气体分析，包括气体混合物的分离和鉴定。
5.1940年代：质谱技术开始应用于生物样品的分析，如氨基酸、蛋白质和糖类的分析。
6.1950年代：质谱技术开始应用于生物大分子的分析，如DNA和RNA的分析。
7.1960年代：质谱技术开始应用于环境样品的分析，如土壤、水和空气中的污染物的分析。
8.1970年代：质谱技术开始应用于临床医学领域，如血
液和尿液中代谢产物的分析。
9.1980年代：质谱技术开始应用于药物代谢和药物动力学的研究。
10.1990年代至今：质谱技术不断发展，出现了许多新的技术，如电喷雾离子化质谱、基质辅助激光解吸离子化质谱等。这些新技术使得质谱技术在生命科学、医学、环境科学等领域的应用更加广泛。
总之，质谱技术的发展历程是一个不断创新和发展的过程，其应用范围也在不断扩大。
气相色谱质谱联用仪的发展历史
一、引言
气相色谱质谱联用仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）是一种高效、高灵敏度的分析技术，已经成为当今化学分析领域中的重要工具。在本文中，我将会从GC-MS的发展历史、原理
和应用领域等方面进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章。
二、GC-MS的发展历史
1. 早期的气相色谱技术
气相色谱技术最早可以追溯到20世纪50年代，当时的气相色谱仪虽
然具有分离能力，但是对于分析物质的鉴定能力还不够强。
2. 质谱仪的发展
与此质谱仪作为一种高分辨率、高灵敏度的分析工具，也在不断发展
壮大。20世纪60年代，质谱仪技术得到了长足的进步和发展，大大
提高了分析物质的检测能力。
3. GC-MS的诞生
随着气相色谱和质谱两种技术的不断发展，20世纪70年代初期，
GC-MS技术正式诞生。这种联用技术将气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力结合在一起，成为了当时分析化学领域的一大突破。
4. GC-MS的技术改进
在后续的发展历史中，GC-MS技术不断进行改进和优化，包括增加了对样品的前处理技术、提高了灵敏度和分辨率等方面的改进。如今，GC-MS已经成为了化学分析中的重要工具，被广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等各个领域。
三、GC-MS的原理和应用
1. GC-MS的原理
GC-MS技术的原理是将气相色谱仪和质谱仪联用，首先通过气相色谱将样品中的化合物分离出来，然后再通过质谱对分离出来的化合物进行鉴定。这种联用技术大大增强了分析的能力和准确性。
2. GC-MS的应用领域
质谱 (MS)
主要部件是一个多层套管组成的电喷雾喷咀。最内层是液 相色谱流出物，外层是喷射气，喷射气常采用大流量的氮 气，其作用是使喷出的液体容易分散成微滴。另外，在喷 嘴的斜前方还有一个补助气喷咀，补助气的作用是使微滴 的溶剂快速蒸发。在微滴蒸发过程中表面电荷密度逐渐增 大，当增大到某个临界值时，离子就可以从表面蒸发出来。 离子产生后，借助于喷咀与锥孔之间的电压，穿过取样孔 进入分析器。
5大气压化学电离源atmosphericpressurechemicalionizationapci结构与电喷雾源大致相同不同之处在于apci喷咀的下游放置一个针状放电电极通过放电电极的高压放电使空气中某些中性分子电离产生h3on2o2和o等等离子溶剂分子也会被电离这些离子与分析物分子进行离子分子反应使分析物分子离子化这些反应过程包括由质子转移和电荷交换产生正离子质子脱离和电子捕获产生负离子等
GC-MS的原理与应用
G C-M S的原理与应用(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
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GC-MS的原理及应用
摘要：气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）检测灵敏度高，分离效果好，是检测有机物最常选用的方法。本文综述了GC-MS联用技术的原理及其在医药、环境、生物等方面的应用。
关键词：GC-MS；原理；应用
1 概述
GC-MS始于20世纪50年代后期，1965年出现商品仪器，1968年实现与计算机联用。经过几十年的发展，目前，各种联用技术中，最成熟和最完善的当属GS-MS。其发展过程分为4个阶段：解决接口和磁场快扫描问题，以填充柱色谱与磁质谱联用成功为标志；解决联用仪计算机数据处理问题，以填充柱色谱-四极质谱-计算机三机联用成功为标志；小型台式GC-MS联用，计算机开始控制联用仪主机，实现了毛细管柱GC-MS并开始了GC-MS-MS（气象色谱与磁式或四极串联质谱MS-MS的联用）；主机一体化全自动GC-MS系统和小型台式GC-MS-MS的问世。
GC-MS分析仪综合了色谱法的分离能力和质谱的定性长处，可在较短的时间内对多组分混合物进行定性分析。在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
2 GC-MS的原理和组成
GC-MS利用气相色谱作为质谱的进样系统，使复杂的化学组会得到分离；利用质谱仪作为检测器进行定性和定量的分析，主要是用于定性定量分析沸点较低、热
2
第十五章 质谱法(Mass Spectrometry, MS).
现以甲烷作为反应气，说明化学电离的过程。在 电子轰击下，甲烷首先被电离： CH4 ＋ e→ CH4+·＋2e CH4+·→ CH3+ + H· CH4+ 和 CH3+ 很快与大量存在的 CH4 分子起反应， 即 CH4+·＋ CH4 → CH5+ ＋ CH3· CH3+＋ CH4→ C2H5+＋ H2 CH5+和C2H5+不与中性甲烷进一步反应，一旦小 量样品（试样与甲烷之比为1:1000）导入离子 源，试样分子（SH）发生下列反应： CH5+＋ SH → SH2+＋ CH4 C2H5+＋ SH → S+ ＋ C2H6。 SH2+和S+然后可能碎裂，产生质谱。由(<M十H) 或(M-H)离子很容易测得其相对分子质量.
第一节 质谱分析原理及质谱仪
第二节 质谱中的主要离子及裂解类型
第三节 质谱分析法 第四节 综合解析
第一节质谱分析原理及质谱仪
质谱：样品的分子或原子在外部能量作用下电离或电离后进 一步分解生成各种质量与电荷之比值（m/z）不同的离子，然 后在分析器（通常是电场或磁场）作用下按其质荷比不同排 列形成的谱。
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 式中M为待测分子，M+为分子离子或母体离子。 电子束产生各种能态的M+。若产生的分子离子带有较大的内 能（转动能、振动能和电子跃迁能），可以通过碎裂反应而消去， 如 M+1 → M+3 M+ …… M+2 → M+4 式中M+1，M+2…为较低质量的离子
质谱仪的简述及应用
图4-9 肌红蛋白电喷雾质谱图
（5）大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization APCI)
图4-10 大气压化学 电离接口示意图
结构与电喷雾源大致相同，不同之处在于APCI喷咀的下游 放置一个针状放电电极，通过放电电极的高压放电， 使空气中某些中性分子电离。
图4-4 雾化进样
Sweep Gas In
Heater
Water Vapor
HEN Nebulizer
Heated Gas
Dry Aerosol
Water Vapor
Nebulizer Gas
Sample Flow In
Makeup Gas
Sweep Gas Out
图4-5 雾化进样系统
对于蒸汽压低的样品进行衍生化后进样
3、质量分析器(mass analyzer)
质量分析器的作用是将离子源产生的离子按m/z顺序 分开并排列成谱。 单聚焦分析器（single focusing mass analyzer） 双聚焦分析器（double focusing mass analyzer） 四极杆分析器 (quadrupole analyzer) 飞行时间分析器(time of flight） 离子阱分析器 (Ion trap) 富立叶变换离子回旋共振分析器（Fourier tranform ion cyclotron resonance）
质谱仪技术发展与应用
质谱仪技术发展与应用
摘要:通过对当前质谱仪领域文献的分析,总结质谱仪发展与应用的特点,在此基础上对其未来的发展趋势进行了讨论。方法:本文对质谱仪原理进行了介绍,并叙述了质谱仪的发展过程,重点对质谱仪技术在各个领域的应用进行了综述,并对其发展提出了展望。结论:首先,质谱仪技术不断更新、发展越来越快;其次,其应用领域越来越广泛,几乎关系国计民生的方方面面都离不开质谱仪;第三,与其它技术不断融合,质谱仪技术已经发展为一门融合多学科的交叉科学。
关键词:质谱仪;技术;原理;发展应用
质谱分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。质量是物质的固有特性之一,不同的物质有不同的质量谱——质谱,利用这一性质,可以进行定性分析;谱峰强度也与它代表的化合物含量有关,利用这一点,可以进行定量分析。[1]检测原理[2]:质谱分析仪按照质荷比对物质进行分离。仪器的离子探测系统可以选择出不同种类的气体,根据高稳定的能被测量的质谱可以确定气体混合物的成分[3]。
1 产生与发展
1910年,英国剑桥卡文迪许实验室的汤姆逊研制出第一台现代意义上的质谱仪器。这台质谱仪的诞生,标志着科学研究的一个新领域一质谱学的开创。1934年诞生的双聚焦质谱仪是质谱学发展的又一个里程碑。在此期间创立的离子光学理论为仪器的研制提供了理论依据。双聚焦仪器大大提高了仪器的分辨率,为精确原子量测定奠定了基础。
2 应用领域
最近30年质谱学在各个方面都获得了极大的发展。新的离子化方法如场致电离(FI)、场解吸电离F(D)、化学电离(CI)、激光离子化、等离子体法等不断出现。复杂的、高性能的商品仪器不断推出,如离子探针质谱仪、磁场型的串联质谱仪、离子回旋共振一傅立叶变换质谱仪等。液相色谱与质谱的联用在近10年来有突破性进展,己进入实用阶段。另一方面,低价位、简易型仪器的推出,对扩大和普及质谱分析的应用起了很大的作用。据文献记载,质谱技术已经应用到了各个领域:
ms
3.3.1 GC-MS联用仪器 联用仪器
HEWLETT PACKARD 5972A Mass Selective Detector
1.0 DEG/MI N
MS
HEWLETT PACKARD
5890
Sample
Gas Chromatograph (GC)
B
Mass Spectrometer
A B C D
在GC/MS分析中，常用的离子源有电子轰 击离子源（EI），化学电离源（CI）， EI/±CI复合源，场致电离源（FI），大气 压化学电离源（APCI）等。
仪器结构
色谱-四极杆质谱仪结构示意图
四极杆质量分离器
பைடு நூலகம்
仪器与结构
3.3.2 LC-MS液质联用仪
大多数高效液相色谱的组分是非挥发性的 或热分解性的，这使得由液相转化为气相 的任务更具有挑战性，尤其是要保证组分 的完整性。 最常用的三种连接方式是热喷雾(TSP）法、 电喷雾（ESI）法和大气压电离（APCI）法。
不适合的溶剂和缓冲液 a 不挥发的盐 b 表面活性剂/洗涤剂 c 无机酸 其它溶剂和调节剂 a 异丙醇、2-甲氧基乙醇及乙醇等 b 三氟醋酸（TFA）常用于LC-MS分析肽和蛋白质 的化合物 c 三乙胺（TEA） d 四氢呋喃（THF)
属于二次离子质谱，以高能量的初级离子轰击表面，再对 由此产生的二次离子进行质谱分析。 以液体基质负载样品，使用中性原子束作为初级高能量粒 子。 理想的基质必须蒸汽压低，同时是被分析样品的良好溶剂， 甘油是最常用的一种基质。
浅谈质谱技术及其应用
浅谈质谱技术及其应用摘要：质谱分析灵敏度高，分析速度快，被广泛应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑事科学技术，生命科学，材料科学等各个领域。本文对质谱仪原理进展了介绍，并表达了质谱仪的开展过程，对质谱仪技术在各个领域的应用进展了综述，并对其开展提出了展望。
关键词：质谱仪应用开展
1 质谱技术
质谱〔又叫质谱法〕是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、别离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的构造信息，将别离技术与质谱法相结合是别离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。
质谱分析是一种测量离子质荷比〔质量-电荷比〕的分析方法，其根本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
1.2 质谱技术的开展
1910年，英国剑桥卡文迪许实验室的汤姆逊研制出第一台现代意义上的质谱仪器。这台质谱仪的诞生，标志着科学研究的一个新领域一质谱学的开创。第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。1934年诞生的双聚焦质谱仪是质谱学开展的又一个里程碑。在此期间创立的离子光学理论为仪器的研制提供了理论依据。双聚焦仪器大大提高了仪器的分辨率，为准确原子量测定奠定了根底。
GCMS在现代科研现代检验监测领域中的进展和应用技术(共61张PPT)
• 气质联用仪对于样品的试剂的干净程度与普通气相实验没什么区别，只要能上ECD的样品 ，气质就肯定没问题。
• 最要注意“干净”的是液质联用仪，主要表现在（1）流动相要干净。国产的试剂就想也不要 想了，进口的都不能保证一定好用，特别是流动相用的水，一定要干净。（2）样品前处理 要尽量干净。(当然干净与效率和回收是成反比的，要综合考虑)。最好能配上十通阀，将非 出峰时间的流动相排除于质谱之外。（3）在满足灵敏度的前提下，流动相的用量也要尽量 少(摸索条件时尽量考虑普通液相)，进样量尽量小，进样浓度尽量低，在针泵模式时，浓度 最好不要超过1 ppm，而做样品时的样液浓度应该更低。（4）离子源要常清洗干净，样品 量大时，每天清洗一次也不过分。（5）做完样品后，在冲柱开始前，记得把柱出口的管路 拧下来，毕竟让这些废液进入质谱腔中是毫无意义的。
1、现代有机质谱小型化、自动化、智能化、专用化是特点 2、现代有机质谱向提高灵敏度的方向发展，近十几年来GC/MS的灵敏度迅速提高，列 表如下：
年代
硬脂酸甲酯
六氯苯
八氟萘
80年代初
500 pg/μl
100 pg/μl
80年代末
100 pg/μl
20 pg/μl
90年代初
10 pg/μl
2 pg/μl
九、试剂、标样的纯度分析与选择－－不可轻信标签
十、做好GC/MS分析应重视的问题
质谱的发展原理及应用论文
质谱的发展原理及应用论文
1. 质谱的基本原理
质谱是一种用于分析样品的重要技术，它利用质谱仪将样品中的化合物分子分离、离子化并进行质量分析的过程。质谱仪由离子源、质量分析器和检测器组成。其基本原理如下：
•离子化：样品中的分子会通过不同的离子化方式转化为离子，常见的离子化方式包括电子轰击离子化（EI）、化学电离（CI）和电喷雾离子化
（ESI）等。
•分离：离子化后，质谱仪会将离子按照其质量-荷比（m/z）比值进行分离。常见的分离方式包括质量过滤器、磁扇区和飞行时间法等。
•检测：分离后的离子会到达检测器，产生信号，信号的强度与样品中各种化合物的相对丰度成正比。
2. 质谱的发展历程
质谱作为分析技术的一种重要手段，也经历了较长时间的发展。
•1919年，J.J. Thomson发现了质谱的基本原理，他首次测定了氢气的原子质量，并使用磁扇区质谱仪进行了分析。
•1927年，Aston鉴定了许多元素的同位素，并发展了质谱的应用。
•1950年代，随着仪器和技术的进步，质谱的应用范围逐渐扩大，开始应用于有机化学和天然产物的研究。
•1970年代，质谱开始应用于生物分析、环境污染物检测等领域。
•1990年代以后，随着质谱仪器的性能不断提高，质谱的应用领域进一步扩展，涉及药物分析、食品安全等。
3. 质谱的应用领域
3.1 药物研究
质谱在药物研究中起着重要作用。药物的结构鉴定、代谢途径研究以及药物溶液的稳定性研究等都离不开质谱技术的支持。
•质谱在药物研究中可以用于药物的结构鉴定和确认。通过质谱仪的高分辨率，可以准确地确定药物的分子式和分子结构，为药物的合成和研究提供依据。
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有机质谱仪及MS的发展与应用
……专业聂荣健学号：………指导老师：……
摘要：质谱方法是一种有效的分离、分析方法。质谱仪器和光谱仪、色谱仪、核磁共振波谱仪等仪器，都是能用一台仪器分析多种物质的谱仪，都是不可缺少的近代分析仪器。有机质谱仪的应用是非常广泛的，特别是在化学及生物领域。本文介绍了质谱仪的主要组成离子进样系统及质量分析器，以及MS的发展与应用。
关键词:有机质谱离子进样系统质量分析器应用
Development and application of organic mass spectrometry and
MS
Name Nie Rongjian
Abstract: Mass spectrometry method is an effective separation of analysis method. Mass spectrometer、 Optical measuring equipment、Chromatographic instrument、Nuclear magnetic resonance spectral instrument and so on are all the equipments that indispensability. Organic mass spectrometry has a very wide range of applications, especially in chemical and biological field. This article introduced the major composition of Mass spectrometry about Ion Injection system and Mass Analyzer and the development of MS.
Key words:Organic Mass SpectrometryIon Injection System Mass Analyzer Application
引言
质谱学与质谱技术是当今分析科学领域最为前沿、最为活跃的学科之一。
在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备特异性和高灵敏
度的分析方法，已被广泛应用于化学、化工、环境、能源、医药、运动医学、
刑侦科学、生命科学和材料科学等领域。质谱技术的发展对基础科学研究、国防、航天以及其他工业、民用等诸多领域均有重要意义。
一、概述质谱及质谱仪
（一）质谱
1.1 质谱分析技术的定义
质谱（MS）是通过一定方式使待测组分电离，不同质荷比的离子进入质量
分析器可以进行分离，最后到达检测器检测，得到质谱图。在质谱分析过程中，被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果[1]。
（二）质谱仪
1.2 质谱仪的定义
质谱仪是一种测量带电粒子质荷比的装置。通常的质谱仪由离子源、质量
分析器、检测器和真空系统四部分组成。它利用带点粒子在电场和磁场中的运
动行为（偏转、漂移、振荡）进行分离和测量。在离子源中样品粒子被电离和
解离，电离后成为带电单位电荷的分子离子。其解离后则生成一系列的碎片，
这些碎片可能形成带正电荷的碎片离子，或带负电荷或呈中性。将分子离子和
碎片离子引入到一个强的正电场中，使之加速，加速电位通常为6～8kV，此时，所有带单位正电荷的离子都将获得动能。但是不同质荷比的离子则具有不同的
速度，利用离子不同的质荷比及其速度差异、质量分析可将其分离，然后由检
测器测量其强度记录后获得一张以质荷比为横坐标、以相对强度为纵坐标的质
谱图[2]。
二、有机质谱仪
2.1 工作原理
通过合适的进样装置将样品导入离子源，在离子源中以某种方式电离成为分子离子，同时也可能伴随着碎裂，生成各种碎片离子，它们经过加速电极加速，以一定的速度进入质量分析器，离子在磁场或电场的作用下，按不同的质核比进行分离，依次到达离子检测器，信号放大后进入计算机，处理后以MS图或表格形式输出[3]。
2.2 质谱中的离子类型
2.2.1分子离子
有机物分子经电子轰击失去一个电子所形成的正离子成为分子离子。
-e
→
M
+
-
+2e
+
M
其中M+是分子离子。由于分子离子是化合物失去一个电子形成的，因此，分子离子是自由基离子，分子离子一定是奇电子离子。
2.2.2 准分子离子
由软电离技术产生的质子或其他阳离子的加和离子如[M+H]+、[M+Na]+、[M+K]+以及去质子化或其他阴离子的加合离子如[M-H]+、[M+X]+等称为难分子离子。
2.2.3 多电荷离子
一些带有多个极性官能团的分子在离子化过程中，可以失去两个或两个以上的电子形成多电荷离子。当离子带有多电荷[M+nH]n+时，其质荷比下降，因此可以用常规的质谱检测器来分析相对分子质量大的化合物[3]。
2.2.4 碎片离子
碎片离子是分子离子碎裂产生的。
2.2.5 同位素离子
大多数元素都是有具有一定自然丰度的同位素组成。这些元素形成化合物后，其同位素就以一定的丰度出现在化合物中，因此，化合物的质谱中会出现同位素形成的离子峰，称为同位素峰。
2.2.6 亚稳离子
在飞行过程中发生裂解的母离子称为亚稳离子。由于母离子中途已经裂解生成某种离子和中性碎片，记录器中只能记录到这种离子，也称这种离子为亚稳离子。
2.3 有机质谱仪的组成
2.3.1 高真空系统
为避免整个过程离子的损失要求质谱仪中离子的产生及经过的系统（包括离子源、质量分析器、检测器）必须处于高真空状态。离子源应达到1.3*10-4～1.3*10-5Pa，质量分析器中应达到1.3*10-6Pa。若真空度过低，会造成离子源灯丝损坏，本底增高，副反应变多，从而使图谱复杂化，干扰离子源的调节、加速及放点等问题。现代质谱仪采用分子泵可以获得更高的真空度。
2.3.2 进样系统
目的是高效重复地将样品引入到离子源中，不能造成真空度的降低。目前常用的进样系统装置有三种装置：间歇式进样系统、直接探针进样系统、色谱进样系统。
2.3.3 离子源（离子化系统）
离子源是将进样系统引入的气态样品分子转化成离子，是质谱仪的心脏，可以将离子源看作是比较高级的反应器，其中样品发生一系列的特征电离、降解反应，其作用在很短时间内发生，可以快速获得质谱。由于离子化所需要的能量随分子不同差异很大，因此，对于不同的分子应选择不同的电离方法。常用的有电子轰击离子源（EI）、化学电离源（CI）、场电离源（FI）、场解析源（FD）、基质辅助激光解析源（MALDI）、大气压化学电离源、快原子轰击电离源、电喷雾离子源等。能按给予样品能量的大小可将电离方法分为硬电离和软电离。
(1) 电子轰击离子源（EI）
如图 1.1 所示EI 源是灯丝发出一定能量的电子与样品分子发生碰撞使样品分子发生电离。一般情况下灯丝发出的电离的能量为70e V，这一能量下很多分子都会产生碎片离子。对于一些不稳定的化合物，为了得到分析物的分子