《质谱分析》PPT课件

二次世界大战时期，质谱法在化学分析中受到重视
20世纪60年代末，色谱—质谱联用技术出现
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质谱
按照离子的质量对电荷比值(即质荷比)的大小 依次排列构成的图谱。
质谱法
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。
主要作用：
质谱法是唯一可以确定物 质分子质量的方法
（1）准确测定物质的分子量
（2）据碎片特征进行化合物的结构分析
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质谱法的分类
用途
有机质谱 无机质谱 同位素质谱
原理
气质联用 联用方式
液质联用
质质联用
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单聚焦质谱 双聚焦质谱 四极质谱 飞行时间质谱 回旋共振质谱
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质谱法的特点
应用范围广。
测定样品可以是无机物、有机物；气体、液体、固体。 可做化合物的结构分析、测定原子量与相对分子量、同位素分析、 热力学与反应动力学、环境监测。
机械泵预抽真空，高效扩散泵连续抽气。
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2 进样系统
将试样转化为气态，然 后送进电离室。
•间歇式
•直接探针
•色谱—质谱联用中经分
子分离器进入
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3 电离室（离子源）
使分析物质电离为正离子、负离子或其它碎片等的装置。
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1）电子轰击离子源(electron impact;EI)：
可见，采用CI源, 易测得分子量
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3）快速原子轰击离子源 (fast atom bombard-ment;FAB) 由电场使氙（氩）原子电离并加速，产生快速离子， 再直接通过氙气室产生电荷交换得到快速原子。
Xe+(快)+Xe → Xe(快)+Xe+
• 适用高极性、大分子量、热稳定差
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三种离子源测得甲糖宁的质谱图
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三种离子源的比较
离子源
EI CI FAB
优点
缺点
重现性好
对分子量较大或稳定性差的样品， 常不能得到分子离子峰
样品需要加热气化后进行离子化， 灵敏度高，图谱复杂，获得的信息多 不适用于难挥发、热稳定性差的
化合物（重现性差 ）
有丰富的碎片Leabharlann Baidu息和成熟的离子开环理 论
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5）大气压电离（Atmospheric pressure Ionisation, API）
(1)电喷雾电离源(ESI)
多电荷离子、测定的样品分子量大
（2）大气压化学电离（APCI ）
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4 质量分析器 (Mass analyzer)
•单聚焦分析器（single focusing） •双聚焦分析器（double focusing） •四极杆分析器 (quadrupole) •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
（Fourier tranform ion cyclotron resonance）
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（1）单聚焦分析器（single focusing mass analyzer）
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（3）加合离子与样品分子反应
C H 5 R H R H 2 C H 4
} (M + 1)+ 准分子离子: (M ± 1)+ (M - 1)+
C 2H 5 R H R C 2H 6
气体分子 试样分子
准分子离子 电子
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COOC8H17 COOC8H17
M=390
第十章 质谱分析
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10.1 质谱分析概述 10.2 质谱仪器 10.3 质谱图及其应用 10.4 联用技术 10.5 环境分析中的实例
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10.1 质谱分析概述
世界上第一台质谱仪出现于1912年
早期质谱仪器:测定原子质量、同位素的相对丰度、 研究电子碰撞过程
EI源：可变的离子化能量 (10~70 eV)
电子能量 分子离子增加
电子能量 碎片离子增加
标准质谱图基本都是采用EI源(70eV)获得的
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气化区 电子轰击 离子加速区 到分析器
M + e- M• + + 2e-
EI的优点：
离子流稳定，碎片离子较丰富，应用广泛。 EI的缺点：
对于分子量较大或稳定性差的样品，常常得不到分子离子峰， 因而也不能测定其分子量。
4）场致离子源
采用强电场把冷阳极附近的样品分子的电子拉出去，形成离子。
场电离(field ionization;FI也称场致电离) ：是将气体通过 电场电离。
场解析(field desorption;FD)：是将固体样品涂在发射体表 面使之电离，适用于较大分子量和热不稳定化合物电离。
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灵敏度高，样品用量少。
有机质谱仪的绝对灵敏度可达50pg（10−12g），无机质谱仪绝对灵 敏度可达10−14 g，用微克级样品即可得到满意的分析结果。
分析速度快。 仪器结构复杂，价格昂贵，对样品有破坏性。
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10.2 质谱仪器
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.场解析 5.快原子轰击 6.高频火花 7.激光
1.单聚焦 2.双聚焦 3.四极杆 4.飞行时间 5.离子阱
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离子源
质量分 析器
进样系统
检测器
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1 真空系统
2 质谱仪的离子源、质量分析器必须处于高真空状态。
若真空度低，则： • 大量氧会烧坏离子源的灯丝； • 使本底增高，干扰质谱图； • 引起额外的离子－分子反应，质谱复杂化； • 干扰离子源中电子束的正常调节； • 用作加速离子的几千伏高压会引起放电。
样品需要加热气化后进行离子化， 属于软电离方式，准分子离子峰强度大 不适用于难挥发、热稳定性差的
化合物
易获得化合物官能团的信息
离子化过程中样品无需加热气化，适用 于强极性、大分子量、非挥发性及热稳
定性差的化合物
属于软电离方式，可获得强度较高的准 分子离子峰 精选课件ppt
重现性差 灵敏度低于EI
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2）化学离子源 (chemical ionization source;CI)
（1）甲烷电离
C 4 e H C 4 C H 3 C H 2 C H C H H
（2）甲烷离子与分子反应生成加合离子
C4 H C4H C5 H C3H C3 H C4H C 2 H 5 H 2