第十四章质谱分析

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质谱分析课件

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质谱分析课件质谱分析课件质谱分析是一种基于质谱仪的分析技术,广泛应用于化学、生物、环境等领域。

它通过测量样品中离子的质量和相对丰度,获得样品的化学组成和结构信息。

本文将介绍质谱分析的基本原理、仪器构成以及应用领域。

一、基本原理质谱分析的基本原理是将样品中的分子或原子离子化,然后通过质谱仪对离子进行分析。

离子化的方法有多种,常见的有电子轰击离子源和化学离子源。

电子轰击离子源是利用高能电子轰击样品分子,使其电离形成离子;化学离子源是利用化学反应将样品分子转化为离子。

离子化后,离子被加速器加速,然后通过质量分析器进行分离和检测。

二、仪器构成质谱仪由离子源、质量分析器和检测器组成。

离子源负责将样品中的分子或原子离子化,常见的离子源有电子轰击离子源和化学离子源。

质量分析器负责对离子进行分离,常见的质量分析器有磁扇形质量分析器、四极质量分析器和飞行时间质量分析器等。

检测器负责检测离子的信号,并将信号转化为电信号输出。

三、应用领域质谱分析在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用。

1. 化学领域质谱分析在化学领域中被广泛应用于物质的结构分析和组成分析。

通过质谱分析,可以确定有机物的分子结构和分子量,从而帮助化学家进行合成和鉴定。

此外,质谱分析还可以用于分析无机物和金属离子,有助于研究其性质和反应机理。

2. 生物领域质谱分析在生物领域中的应用非常广泛。

它可以用于蛋白质组学研究,通过质谱分析可以鉴定蛋白质的氨基酸序列和修饰,从而揭示蛋白质的功能和调控机制。

此外,质谱分析还可以用于代谢组学研究,通过分析代谢产物的质谱图谱,可以了解生物体内代谢途径的变化和代谢产物的积累情况。

3. 环境领域质谱分析在环境领域中被广泛应用于环境污染物的监测和分析。

通过质谱分析,可以对大气、水体和土壤中的有机污染物和无机污染物进行定性和定量分析,从而评估环境的污染程度和污染源。

此外,质谱分析还可以用于环境样品的溯源和污染物的迁移转化研究。

四、总结质谱分析是一种重要的分析技术,具有高灵敏度、高分辨率和高特异性等优点。

质谱分析法.ppt

质谱分析法.ppt

X
e
(快)

X
e
(热)

X
e
(快)

X
e

(热)
优点:无需进行加热气化,属于软电离方式;特别适合分析高极性、大 相对分子量、难挥发和热稳定性差的样品;既能得到强的分子离子或准 分子离子峰,也能得到较多的碎片离子峰。 缺点:重现性较差,检测灵敏度低
稳定化合物电离 缺点:不适合化合物结构鉴定;
阳极
+ +
++
+ +
++ +
++ + +
d<1mm 阴极
快原子轰击离子源(fast atom bombardment ionization source;FAB) 由电场使Xe原子电离并加速,产生快速离子,通过快原子枪产生电
荷交换得快速原子,快原子束轰击涂在金属板上的样品,使样品离子化。
缺点:重现性较差;不适合于难挥发、热不稳定的化合物
场致电离源(FI)
是采用强电场把冷电极附近的样品分子的电子拉出去,形成离子。电 场的两电极距离很近(d<1mm),施加电压为几千伏甚至上万伏稳定直流 电压。
场电离:将气体通过电场电离; 场解析:将固体样品涂在发射体表面使之电离
优点:分子离子峰强; 碎片离子峰少; 适用于较大分子量和热不
应用:质谱法测定的对象包括同位素、无机物、有机化合物、生物大 分子以及聚合物。广泛应用于化学、生物化学、生物医学、医药学、 生命科学以及工、农、林业、地质、石油、环保、公安国防等领域。
二、质谱仪及其工作原理
进样系统
离子源
质量分析器
检测器

质谱分析原理

质谱分析原理

质谱分析原理质谱分析是一种用来确定化合物分子结构和组成的重要方法。

它通过测量分子或原子离子的质量和相对丰度,从而得到样品的质谱图,进而推断出化合物的结构和组成。

质谱分析在化学、生物、药学、环境科学等领域都有着广泛的应用。

质谱分析的基本原理是将样品中的化合物转化为气态离子,然后通过质谱仪进行分析。

首先,样品中的化合物被加热或者化学反应,产生气态离子。

然后,这些离子被加速器加速,并进入质谱仪的质子飞行管。

在飞行管中,离子按照其质量-电荷比被分离并加速,最终到达检测器。

检测器会记录下不同质量-电荷比的离子的相对丰度,形成质谱图。

质谱图是质谱分析的结果,它是质谱仪输出的一个图形,横轴表示质荷比,纵轴表示相对丰度。

通过观察质谱图,可以得到样品中的化合物的分子量、分子结构、碳氢比等信息。

根据质谱图的特征峰,可以推断出样品中的化合物的种类和含量。

质谱分析的原理基于离子的质量-电荷比。

不同的化合物由于其分子结构和组成不同,其离子的质量-电荷比也不同。

因此,质谱分析可以通过测量离子的质量-电荷比来区分不同的化合物。

通过比对标准物质的质谱图,可以确定未知物质的组成和结构。

质谱分析的原理还包括离子化方法、质谱仪的结构和工作原理等方面。

离子化方法包括电子轰击离子化、化学离子化、电喷雾离子化等。

不同的离子化方法适用于不同类型的样品。

质谱仪的结构包括离子源、质子飞行管、检测器等部分,每个部分都有着特定的功能。

质谱仪的工作原理是基于离子在电场中运动的原理,通过加速和分离离子来得到质谱图。

总的来说,质谱分析原理是基于离子的质量-电荷比来确定化合物的结构和组成。

通过测量离子的质量-电荷比,得到质谱图,从而推断出样品中的化合物的信息。

质谱分析在化学、生物、药学等领域有着广泛的应用,是一种非常重要的分析方法。

仪器分析课件第14章质谱分析

仪器分析课件第14章质谱分析

质谱分析在各领域的应用前景
生物医学领域
利用质谱分析技术对生物样 品中的蛋白质、多肽、代谢 物等进行定性和定量分析, 为生物医学研究提供有力支
持。
01
02
食品安全领域
用于食品中添加剂、农药残 留、重金属等有害物质的检 测,保障食品安全和公众健
康。
03
04
环境监测领域
应用于大气、水体、土壤等 环境样品中污染物的定性和 定量分析,为环境监测和保
干扰峰识别与排除
利用多级质谱技术,获得更丰富的 化合物结构信息,提高解析精度。
化合物结构推测
根据已知的化合物结构和特征峰, 推测未知化合物的可能结构。
多级质谱分析
识别并排除干扰峰对质谱数据的干 扰,确保分析结果的准确性。
06
质谱分析的未来发展
质谱分析技术的改进方向
提高灵敏度和分辨率
通过改进检测器技术和信号处理算法 ,提高质谱分析的灵敏度和分辨率, 以更准确地鉴定和测量样品中的化合 物。
质谱分析的应用
质谱分析广泛应用于化学、生物学、医学、环境科学等领 域,用于分析有机化合物、高分子聚合物、生物大分子、 药物、环境污染物等物质的分子量和结构信息。
在生命科学领域,质谱分析可用于蛋白质组学、代谢组学 、药物研发等领域的研究,有助于深入了解生物体的生理 和病理过程,为疾病诊断和治疗提供有力支持。
谱图解析
对质谱图进行解析,识别和确认各峰对应的元素或化合物 。
数据分析方法
谱峰识别
利用已知的元素或化合物信息,对谱峰进行识别和匹配。
定量分析
根据已知的校准曲线或标准样品,对目标化合物进行定量分析。
谱图比较
对不同样品或不同条件下的谱图进行比较,寻找差异和规律。

第十四章质谱分析法

第十四章质谱分析法

无机质谱仪
① 火花源双聚焦质谱仪。 ②感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)。 ③二次离子质谱仪(SIMS) 同位素质谱仪。 气体分析质谱仪。主要有呼气质谱仪,氦质 谱检漏仪等。

22


从质谱仪所用的质量分析器的不同,把质谱仪分为 双聚焦质谱仪,四极杆质谱仪,飞行时间质谱仪, 离子阱质谱仪,傅立叶变换质谱仪等。 质谱分析法主要是通过对样品的离子的质荷比的分 析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。因此, 质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离子,有质 量分析装置把不同质荷比的离子分开,经检测器检测 之后可以得到样品的质谱图,由于有机样品,无机样 品和同位素样品等具有不同形态、性质和不同的分 析要求,所以,所用的电离装置、质量分析装置和检 测装置有所不同。但是,不管是哪种类型的质谱仪, 其基本组成是相同的。都包括真空系统、进样系统、 离子源、质量分析器、离子检测器及计算机自动控 23 制和数据处理系统。


离子源的作用使样品离子化,并使离子汇聚成具 有一定形状和能量的离子束。它是质谱仪的心脏。 离子源的结构和性质对质谱仪的分辨率、灵敏度 影响很大 使物质电离的方法很多: 电子轰击,化学电离、火花电离、ICP离子源等。
有机物分析 无机物分析
最常用的是电子轰击离子源
35
将引入的样品转化成为碎片离子的装置。根据样品
M
M e M 2e
M—分子




M —分子离子 M + 表示正离子,·表示不成对的单电子
化学键可以断裂,形成碎片离子,其进一 步断裂,形成各种质荷比不同的离子
17

各种正离子受到800~8000V的高压电场加 速,加速后的动能等于离子的位能

第十四章质谱分析法习题解答

第十四章质谱分析法习题解答
第十四章质谱分析法习题解答
4.比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。
解:(1)电子轰击源,电子轰击的能量远高于普通化学键的键能,因此过剩的 能量引起分子多个键的断裂,产生许多碎片离子,因而能够提供分子结构的一 些重要的官能团信息,但对于相对分子质量较大、或极性大,难气化,热稳定 性差的有机化合物,在加热和电子轰击下,分子易破碎,难以给出完整分子离 子信息。(2)在场致电离源的质谱图上,分子离子峰很清楚,但碎片峰则较弱, 因而对于相对分子质量的测定有利,但缺乏分子结构信息。(3)场解析电离源, 电离原理与场致电离相同,解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量,因而 有机化合物不会发生热分解,即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子 峰,分子中的C-C 键一般不会断裂,因而很少生成碎片离子。总之,场致电离 和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充,使用复合离子源,则可同时获 得完整分子和官能团信息。
第十四章质谱分析法习题解答
2.双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率? 解: 在双聚焦质谱仪中,同时采用电场和磁场组成的质量分析器,因而不仅可以 实现方向聚焦,即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦,而且可以实现速度 聚焦,即将质荷比相同,而速度(能量)不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比 单聚焦质谱仪(只能实现方向聚焦)间质谱计的工作原理,它有什么特点? 解: 飞行时间质谱计的工作原理很简单,仪器如下图所示: 飞行时间质谱计
第十四章质谱分析法习题解答
第十四章质谱分析法习题解答
飞行时间质谱计的特点为: (1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场,又不 需要场,只需要直线漂移空间,因此,仪器的机械结构较简单,增长漂移路程L就 可以提高分辨本领。 (2)快速。在约20ms时间内,就可以记录质量为0— 200a.m.u.的离子。 (3)要在短时间内快速记录微弱的离子流,只能采用高灵敏、 低噪音的宽频带电子倍增管,因此仪器的电子部分要求高。 (4)质量分析系统需 处于脉冲工作状态,否则就无法确定离子的起始和到达时间,无法区分到达接受 器的不同质量。

质谱分析完整版.ppt

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质谱分析
Mass Spectrometry,MS
Company
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分子
质谱分析
1
质谱发展史
2
质谱分析的过程与原理
3
质谱分析仪的操作
4
质谱分析的应用与分类
质谱发展史
• 质谱仪的发展史 • 1912年: 世界第一台质谱装置 • 40年代: 质谱仪用于同位素测定 • 50年代: 分析石油 • 60年代: 研究GC-MS联用技术 • 70年代: 计算机引入
量约70eV),撞击使分子电离形成正离子; • M —— M+ + e
• 或与电子结合,形成负离子 • M + e —— M—
电子电离源(electron ionization EI) 化学电离源(chemical ionization CI) 快原子轰击(fast atom bombardment FAB) 电喷雾源(electronspray ionization ESI) 大气压化学电离(atmospheric pressure chemical ionization APCI) 基质辅助激光解吸电离(matrix assisted laser Desorption ionization MALDI)
鸣谢!!
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过程与原理
质谱法是一种按照离子的质核比(m/z)大 小对离子进行分离和测定的方法。
过程与原理
进样系统
离子源 质量分析器
检测器
过程与原理
1、进样 化合物通过汽化引入离子化室;
气体——直接导入或用气相色 谱进样
液体——加热汽化或雾化进样 固体——用直接进样探头
过程与原理
• 2、离子化 • 在离子化室,组分分子被一束加速电子碰撞(能

第十四章 质谱分析

第十四章  质谱分析

1) 电子轰击源(Electron Impact,EI)
作用过程: 采用高速(高能)电子束冲击样品,从
而产生电子和分子离子M+,M+继续受到 电子轰击而引起化学键的断裂或分子重排 ,瞬间产生多种离子。
水平方向:阴极发射电子—灯丝与阳极间 (70V电压)—高能电子 —冲击样品—正离 子
垂直方向:G3-G4加速电极(低电压)---较 小动能---狭缝准直G4-G5加速电极(高电 压)---较高动能---狭缝进一步准直--离子进 入质量分析器。
磁分析器质谱方程式
是设计质谱仪器的主要依据。
离子在磁场中的轨道半径R取决于: m/z、 B、 U
5 、 检测器
质谱仪常用的检测器有电子倍增器及闪烁计数 器、照相底片等。
特点:实现高灵敏度、快速测定
§14-3 质谱图及离子峰的主要类型
一、质谱图 质谱图是以质荷比(m/z)为横坐标、相对强度为纵
坐标构成,将原始质谱图上最强的离子峰定为基峰并 定为相对强度100%,其他离子峰以对基峰的相对百分 值表示。
§14-1 质谱分析概述
一、 质谱仪的发展简史 1912年: 世界第一台质谱装置 1940年代: 质谱仪用于同位素测定 1950年代:MS商品化广泛用于有机物结构分析 1960年代:研究GC-MS联用技术 1980年代:研究LC-MS联用技术 1990年代:生物分析的需要,新的离子化方法
二、 质谱分析法 将样品转化为运动的气态离子并按质荷比(m/z)大
低分辨质谱仪给出的是离子的标称质量,而高分辨 质谱仪给出的是离子的精确质量
四、 质谱仪的分类
按用途分:有机质谱;无机质谱;同位素质谱
按原理分:单聚焦质谱;双聚焦质谱;四极滤质器;飞 行时间质谱;离子阱质谱

第十四章质谱分析

第十四章质谱分析

(2)质量差是否合理 质量差是否合理
06:25:40
3. 分子离子的获得
(1)制备挥发性衍生物 (1)制备挥发性衍生物
ROH (CH3)3SiCl CH2N2 ROSi(CH3)3 RCOOCH3
RCOOH
(2)降低电离电压,增加进样量 (2)降低电离电压, 降低电离电压
70ev 84 12ev 85 84 98
90 C C H 3 57
C H3 H 3 C C H2 C H2
06:25:40
H 3 C C H C H3 43
内容选择: 内容选择:
• 第一节 基本原理与质谱仪
basic principle and Mass spectrometer
• 第二节 离子峰的主要类型
main kinds of ion peaks
06:25:40
1. 分子离子峰的特点
一般质谱图上 质荷比最大的峰为 分子离子峰; 分子离子峰;有例 由稳定性判断。 外,由稳定性判断。 由稳定性判断 形成分子离子 需要的能量最低, 需要的能量最低, 一般约10电子伏特 电子伏特。 一般约 电子伏特。 质谱图上质荷比最大的峰一定为分子离子峰吗?。 质谱图上质荷比最大的峰一定为分子离子峰吗?。 一定为分子离子峰吗 如何确定分子离子峰?。 如何确定分子离子峰?。
C9H10 O2 9.96
三、碎片离子峰
fragment ion peaks
一般有机化合物的电离能为7- 电子伏特 电子伏特, 一般有机化合物的电离能为 -13电子伏特,质谱中常用 的电离电压为70电子伏特 使结构裂解,产生各种“碎片” 电子伏特, 的电离电压为 电子伏特,使结构裂解,产生各种“碎片”离 子。
M+2 0.49 1.0 1.06 1.06 0.72 0.55 化合物 C7H11N4 C8H6 O3 M+1 9.25 8.36 M+2 0.38 0.95 0.78 0.61 0.45 0.84
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B
离子源
2021/1/17
磁场
R
S2 收集器
②双聚焦分析器
方向聚焦: 相同质荷比,入 电场
磁场
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;
S1 离子源
S2 收集器
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;
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③ 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Байду номын сангаас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;
2021/1/17
3. 检测器
(1)电子倍增管 15~18级;可测出10-17A微弱电流;
第十四章 质谱分析
mass spectrometry,MS
第一节 基本原理与质谱仪
basic principle and Mass spectrometer
一、 概述 generalization 二、质谱仪与质谱分析
mass spectrometer and mass spectrometry
2021/1/17
质谱方程式:m/e = (H02 R2) / 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 / M (分辨率与选定分子质量有关)
2021/1/17
①单聚焦磁场分析器
方向聚焦; 相同质荷比, 入射方向不同 的离子会聚; S1 分辨率不高
(2)渠道式电子倍增器阵列
2021/1/17
内容选择:
• 第一节 基本原理与质谱仪
basic principle and mass spectrometer
• 第二节 离子峰的主要类型
main kinds of ion peaks
• 第三节 有机分子裂解类型
cleavage types of organic compounds
• 第四节 质谱图与结构解析
mass spectrograph and structure determination
2021/1/17
结束
阳极
+ ++
+ ++
++ +
++ + +
d<1mm 阴极
2021/1/17
2. 质量分析器原理
加速后离子的动能 :
(1/2)m 2= e V = [(2V)/(m/e)]1/2
在磁场存在下,带电离子按曲线轨迹飞行;
离心力 =向心力;m 2 / R= H0 e V 曲率半径: R= (m )/ e H0
EI源:可变的离子化能量 (10~240eV)
电子能量
电子能量
分子离子增加
碎片离子增加
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 )。
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② 化学电离源(Chemical Ionization,CI):
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。
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) +;
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③场致电离源(FI)
电压:7-10 kV;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;
原理与结构 仪器原理图
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电离室原理 与结构
1.离子源
①Electron Ionization (EI)源
++
: R1
: R2
+
: R3
: R4
++
:e
(M-R2)+
(M-R1)+
(M-R3)+
M+
Mass Spectrum
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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;
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