分析化学仪器分析课件-质谱法
合集下载
质谱法-ppt分析化学PPT优选课件
2020/10/18
16
第一节 质 谱 仪
Thermo Optek---VG PQ ExCell ICP-MS 卡式进样系统
2020/10/18
17
第一节 质 谱 仪
卡式进样系统具有极好的抗腐蚀性和快速冲洗特 征。由惰性多聚物材料构成的喷雾室以圆锥壮撞击球 设计，以降低记忆效应。
雾化室由一个Peltier半导体制冷装置冷却和精确的 温度控制，具有极高的稳定性和最少的多原子离子形 成。带有蓝宝石、氧化铝和铂制喷射管的半可拆式管 矩。
R = m/ W0.05 如果该峰是高斯型的，上述两式计算结果是一样的。
质谱仪的分辨本领由几个因素决定：
（1）离子通道的半径；
（2）加速器与收集器狭缝宽度；
（3）离子源的性质。
2020/10/18
6
第一节 质 谱 仪
2020/10/18
7
第一节 质 谱 仪
3.灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵敏度和分析
质谱图上信号的强度，与达到收集极上的离子数目 成正比。
2020/10/18
11
第一节 质 谱 仪
质谱仪框图如下：
2020/10/18
12
第一节 质 谱 仪
Agilent7500系列ICP-MS
2020/10/18
13
第一节 质 谱 仪
Thermo Optek---VG PQ ExCell ICP-MS
2020/10/18
10
第一节 质 谱 仪
入真空度高达10-5Pa的质量分析器中，根据离子质荷比的 不同，其偏转角度也不同，质荷比大的偏转角度小，质 荷比小的偏转角度大，从而使质量数不同的离子在此得 到分离。若改变粒子的速度或磁场强度，就可将不同质 量数的粒子依次焦聚在出射狭缝上。通过出质谱图。
《仪器分析》课件
汇报人：
样品保存：选择合适的保存方法， 如冷藏、冷冻、真空等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
样品处理：对样品进行预处理，如 清洗、干燥、粉碎等
样品运输：确保样品在运输过程中 的安全和完整性
实验准备： 仪器、试 剂、样品 等
实验步骤： 按照实验 规程进行 操作
实验记录： 详细记录 实验数据、 现象和结 果
实验分析： 对实验数 据进行分 析和解释
PART SIX
实验结果的图形表示：如柱状图、折线图、饼图等 数据的统计分析：如平均值、标准差、置信区间等 实验结果的解释：如误差分析、相关性分析等 实验结果的应用：如预测、决策等
实验结果的准确性：确保实验结果的准确性是解读实验结果的前提 实验结果的可靠性：确保实验结果的可靠性是解读实验结果的关键 实验结果的重复性：确保实验结果的重复性是解读实验结果的基础 实验结果的解释：根据实验结果，对实验现象进行解释，得出结论
声学原理：声波、声 速、声压等
电磁学原理：电磁场、 电磁波、电磁感应等
信号处理：傅里叶变换、快速傅里叶变 换等
统计分析：方差分析、回归分析等
数值计算：数值积分、数值微分等
优化算法：梯度下降法、牛顿法等
概率论与数理统计：概率分布、参数估 计等
线性代数：矩阵运算、向量空间等
PART FOUR
样品采集：选择合适的样品，确保 其代表性和完整性
食品农药残留检 测：检测食品中 的农药残留含量
药物成分分析：确定药物中的有效成分和杂质 药物质量控制：确保药物的质量和稳定性 药物代谢研究：研究药物在人体内的代谢过程 药物相互作用研究：研究药物与药物、食物或其他物质的相互作用
环境监测：监测大气、水质、土壤等环境因素 食品检测：检测食品中的添加剂、农药残留等 药物分析：分析药物成分、药效、副作用等 材料科学：分析材料的成分、结构、性能等
质谱分析课件PPT
2021/3/10
40
2021/3/10
41
三、芳香烃
1、特点：分子中的苯环使分子离子稳定，所以分 子离子峰强度很大。
2、裂解方式： （1）苄基裂解
(2) 特征系列离子
m/z：39、51、65、77、91、105、…… 。
2021/3/10
42
（3）麦氏重排
2021/3/10
43
2021/3/10
62
2021/3/10
63
十二、醚
1、分子离子峰 脂肪族醚的分子离子峰不稳定， 芳香族醚的分子离子峰较强。
2、断裂方式
2021/3/10
64
2021/3/10
65
2021/3/10
66
2021/3/10
67
十三、卤代烃
1、分子离子峰 脂肪族卤代烃的分子离子峰很弱， 芳香族卤代烃的分子离子峰很强。
第五章
质谱分析
2021/3/10
1
第一节 质谱法的基本原理
一、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。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 e U = 1/2 m 2
其中z为电荷数，e为元电荷（e=1.60×10-19C），U为加 速电压，m为离子的质量， 为离子被加速后的运动速度。
（4）亚稳离子
有些质谱会偶然出现一些离子峰，它比通常的离子峰 的宽度稍大，相对强度较低，而且往往不是在质荷比为整 数的地方。这些离子称为亚稳离子。
2021/3/10
10
第三节 有机质谱中裂解反应机理
一、分子电离与离子裂解的基本原理
1、分子离子的电荷——自由基定域的假说
2024版分析化学完整版课件
优点
操作简便，快速，适用于微量和常量组分分析。
分类
包括酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定等。
缺点
对标准溶液和指示剂的要求较高，易受干扰因素影响。
光度分析法
原理
基于物质对光的吸收、发射或散 射等光学性质与物质浓度之间的
关系进行分析的方法。
分类
包括分光光度法、荧光光度法、 原子吸收光度法等。
优点
分析化学的发展历程
古代分析化学
古代人们通过简单的试验和观察，积累了一些关于物质性质的经验和知识，如炼金术、医药 学等。
近代分析化学
17世纪末至18世纪初，随着工业革命的兴起和自然科学的发展，分析化学开始从经验性向理 论性转变，出现了许多重要的分析方法和理论，如重量分析法、容量分析法、光谱分析法等。
土壤污染治理技术
包括重金属、农药残留、有机物污染等。
包括现场快速检测法、实验室分析法等， 涉及色谱法、质谱法、光谱法等技术。
包括物理法（如换土、深耕翻土等）、 化学法（如淋洗、氧化还原等）和生物 法（如植物修复、微生物修复等）。同 时，针对不同类型的土壤污染，还需要 采取针对性的治理措施，如针对重金属 污染的土壤，可以采用电动修复、热解 吸等技术进行治理。
偏差
精密度与准确度的关系，系统误差与随机误差的识别与消除。
有效数字及其运算规则
有效数字概念
非零数字及其后面所有数字的总称，表示测量结 果的精确程度。
有效数字运算规则
加减法、乘除法、乘方与开方等运算中有效数字 的保留规则。
数值修约规则
四舍六入五成双等修约方法。
数据分析与统计处理方法
数据处理基本步骤 数据收集、数据整理、数据分析、结 果表达。
误差分析
操作简便，快速，适用于微量和常量组分分析。
分类
包括酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、络合滴定等。
缺点
对标准溶液和指示剂的要求较高，易受干扰因素影响。
光度分析法
原理
基于物质对光的吸收、发射或散 射等光学性质与物质浓度之间的
关系进行分析的方法。
分类
包括分光光度法、荧光光度法、 原子吸收光度法等。
优点
分析化学的发展历程
古代分析化学
古代人们通过简单的试验和观察，积累了一些关于物质性质的经验和知识，如炼金术、医药 学等。
近代分析化学
17世纪末至18世纪初，随着工业革命的兴起和自然科学的发展，分析化学开始从经验性向理 论性转变，出现了许多重要的分析方法和理论，如重量分析法、容量分析法、光谱分析法等。
土壤污染治理技术
包括重金属、农药残留、有机物污染等。
包括现场快速检测法、实验室分析法等， 涉及色谱法、质谱法、光谱法等技术。
包括物理法（如换土、深耕翻土等）、 化学法（如淋洗、氧化还原等）和生物 法（如植物修复、微生物修复等）。同 时，针对不同类型的土壤污染，还需要 采取针对性的治理措施，如针对重金属 污染的土壤，可以采用电动修复、热解 吸等技术进行治理。
偏差
精密度与准确度的关系，系统误差与随机误差的识别与消除。
有效数字及其运算规则
有效数字概念
非零数字及其后面所有数字的总称，表示测量结 果的精确程度。
有效数字运算规则
加减法、乘除法、乘方与开方等运算中有效数字 的保留规则。
数值修约规则
四舍六入五成双等修约方法。
数据分析与统计处理方法
数据处理基本步骤 数据收集、数据整理、数据分析、结 果表达。
误差分析
质谱法简介—质谱法基本原理(分析化学课件)
m/z 123 －CH3
－CO 108
80
m/z 80 离子是由分子离子经过两步裂解产生的，而不是一步形成的
质谱法基本原理
4.同位素离子
大多数元素都是由具有一定自然丰度的同位素组成。化合物 的质谱中就会有不同同位素形成的离子峰，由于同位素的存在， 可以看到比分子离子峰大一个质量单位的峰M+1；有时还可以 观察到M+2，M+3。通常把由同位素形成的离子峰叫同位素峰。
离子子还可能进一步裂解成更小的碎片离子，在裂解的同时也可能
发生重排。
质谱法基本原理
3.亚 稳 离 子（m*）
在离子源中形成的碎片离子没有进一步裂解，而是在 飞行进入检测器的过程中发生自行的裂解，这样所形成的低 质量的离子叫亚稳离子。 形成过程 m1 (母离子) m2 (子离子) 中性碎片
表观质量 m m22
37
(a+b)n=(3+1)2=9+6+1
即三种同位素离子强度之比为9:6:1。 这样，如果知道了同位素的元素个数，可以推测各同
位素离子峰强度之比。 同样，如果知道了各同位素离子强度之比，可以估计
出分子中是否含有S、Cl、Br原子以及含有的个数。
质谱法基本原理 四、质谱法的特点与主要用途
❖ 特点： ❖ 1．样品用量少。灵敏度高，精密度好。 ❖ 2．分析速度快。 ❖ 3．分析范围广，适合联机。 ❖ 4．能够同时给出样品的精确分子质量和结构信息
色谱-质谱联用分析法 气质联用（GC-MS）的应用领域：
气质联用已经成为有机化合物常规检测中的
必备工具。环保领域的有机污染物检测，特别是
低浓度的有机污染物；药物研究生产质控的进出
口环节；法庭科学中对燃烧爆炸现场调查，残留
《分析化学》质谱法 ppt课件
Analyte Ions
Solvent Ion Clusters Salts/Ion pairs Neutrals
+ +
+ +
+
+
++--
+ +
+ --++ +
++ 准分子离子 +
++--++
+ 其他离子 试样离子
ppt课件
29
ppt课件
电喷雾电离
流出液在高电场下形成带电喷雾，在电场力作用下穿过气帘； 气帘的作用：雾化；蒸发溶剂；阻止中性溶剂分子
4
ppt课件
• 1957年实现了气相色谱与质谱仪的联用，GC/MS将质谱法在 有机分析中的应用推向一个新阶段；
• 60年代，有机质谱迅速发展，高分辩技术已达到实用阶段， 几乎同时出现了化学电离、场致电离、场解吸电离等技术；
• 70年代，生命科学的迅猛发展，给分子量测量的权威工具— 质谱提出挑战，将分子量大、热不稳定性的生物分子如蛋白 质、多糖等变成气相离子是质谱亟需解决的关键问题；
30
ppt课件
电喷雾电离
电喷雾产生多电荷离子， 相对分子质量Mr计算： 选相邻峰，电荷n， n +1 m1=(Mr + n)/2 m2=(Mr + n+1)/ (n+1)
计算结果如 表。 不适用于非 极性化合物
31
ppt课件
（5）APCI源
32
ppt课件
33
ppt课件
34
ppt课件
2．质量分析器
8
ppt课件
第8章-质谱法
8.2.1 质谱仪基本组成
质谱仪能产生离子，并将这离子按 m/e 比进行记录仪器。
质谱仪由五大部分:进样系统、离子源、质量分析器、检测记 录系统、真空系统组成。
大气
真空系统
样品入口
离子源
质量分析器
检测器
数据系统
1、真空系统
质谱仪离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态，若 真空度过低，则：
①大量氧会烧坏离子源灯丝； ②本底增加，干扰质谱图； ③引起额外离子一分子反应，改变裂解模型，质谱复杂化。 ④用作加速离子的几千伏高压会引起放电。 ⑤干扰离子源中电子束正常调节等。
(7)基质辅助激光解析离子源
Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)
MALDI的原理是用激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸 收能量传递给生物分子，而电离过程中将质子转移到生物分子或从生物分子得 到质子，而使生物分子电离的过程。因此它是一种软电离技术，适用于混合物 及生物大分子的测定。 MALDI常用的基质有2，5二羟基苯甲酸、芥子酸、烟酸、α-氰基-4-羟基肉桂酸等
强电场诱发样品电离。由电压梯度为 107-108V/cm的两个尖细电极组成。 价电子的量子轨道效应发生电离
FI形成的离子主要是分子 离子，碎片离子少，可提 供信息少，常与电子轰击 配合作用。
（4）场解析电离源 Field Desorption（FD）
FD中，样品溶在溶剂中，滴在场发射丝上，或将发射丝浸入溶 液中，待溶剂挥发后，将场发射丝插入离子源，在强电场作用 下，样品不经气化即被电离。
3、灵敏度
绝对灵敏度： 仪器可以检测到最小样品量。
离子源10-3~10-5 Pa，质量分析器10-6 Pa
第六章质谱分析法MSppt课件
正离子在电场作用下被加速 所有离子同时飞越长度为L的无场空间，先后到达检测器
eV 1 m v2 1 m( L )2
2
2t
m/e
2V L2
t2
V,L不变时， t由m/e决定 一般，1-30s
25
5 飞行时间分析器
26
5 飞行时间分析器
特点： ➢简单、耐用，无质量范围限制。 ➢取样速度快，适用于快速GC/MS；分析适用于脉冲离子化
3 四极杆分析器 (quadrupole mass analyzer) 四极滤质器， quadrupole mass filter 结构: 四根棒状电极，相对的两个电极相连，形成四极场 1，3棒：+(Vdc + Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf )
特点：扫描速度快，灵敏度高。 适用于GC-MS。
数据系统：计算机 蛋白质库……
主要信息：准分子离子（单多级质谱）；子离子；母离子； 中性丢失谱（多级质谱）
软电离，得到准分子离子。结构解析需MS-MS。一般不适用于非 极性化合物。
36
3 串联质谱 (tandem mass spectrometry，MS/MS, MSn)
mass separation-mass spectra characterization 串联方式： p318 Q-Q-Q(triple quadrupole mass spectrometer) Q-TOF(quadrupole-time-of-flight tandem instruments) MSn
ESI使蛋白质产生多个带多电荷离子
11
6.2 质谱仪器
6.2.2 离子源
4 介质辅助激光解吸电离源 (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization MALDI) 常用于 •Time-of-flight mass spectrometry 特点： 用于生物大分子，尤其是蛋白质的质量测定 主要产生 [M+ H]+ [M - H]+和加和离子
eV 1 m v2 1 m( L )2
2
2t
m/e
2V L2
t2
V,L不变时， t由m/e决定 一般，1-30s
25
5 飞行时间分析器
26
5 飞行时间分析器
特点： ➢简单、耐用，无质量范围限制。 ➢取样速度快，适用于快速GC/MS；分析适用于脉冲离子化
3 四极杆分析器 (quadrupole mass analyzer) 四极滤质器， quadrupole mass filter 结构: 四根棒状电极，相对的两个电极相连，形成四极场 1，3棒：+(Vdc + Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf )
特点：扫描速度快，灵敏度高。 适用于GC-MS。
数据系统：计算机 蛋白质库……
主要信息：准分子离子（单多级质谱）；子离子；母离子； 中性丢失谱（多级质谱）
软电离，得到准分子离子。结构解析需MS-MS。一般不适用于非 极性化合物。
36
3 串联质谱 (tandem mass spectrometry，MS/MS, MSn)
mass separation-mass spectra characterization 串联方式： p318 Q-Q-Q(triple quadrupole mass spectrometer) Q-TOF(quadrupole-time-of-flight tandem instruments) MSn
ESI使蛋白质产生多个带多电荷离子
11
6.2 质谱仪器
6.2.2 离子源
4 介质辅助激光解吸电离源 (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization MALDI) 常用于 •Time-of-flight mass spectrometry 特点： 用于生物大分子，尤其是蛋白质的质量测定 主要产生 [M+ H]+ [M - H]+和加和离子
仪器分析 ppt课件
本课程的主要内容
电学分析法（21学时）
1.电分析化学导论（2学时） 2.电位分析法（6学时） 3.电解和库仑分析法（5学时） 4.极谱法及伏安法（7学时） 5.电导分析法（1学时） （单元测验）
ppt课件
19
本课程的主要内容
色谱分析法（22学时） 1.液相色谱法（6学时） 2.气相色谱法（8学时） 3.高效液相色谱法（6学时） 4.毛细管电泳法（2学时） 其他分析方法和技术（4学时） （单元测验）
ppt课件 20
参考书
1．仪器分析，方惠群等，科学出版社，2002年 2 月第一版。（主要参考书） 2. 仪器分析，赵藻藩等，高等教育出版社，1990 年5月第一版。 3．仪器分析教程，北京大学化学系仪器分析教学 组，北京大学出版社，1997年5月第一版。 4 ．基础仪器分析，金文等，山东大学出版社， 1993年12月第一版。 5 ．仪器分析，高鸿等，江苏科学技术出版社， 1987年2月第一版。
联用分析技术：
1.气相色谱—质谱法（GC—MS） 2.气相色谱—质谱法—质谱法（GC—MS—MS） 3.气相色谱—原子发射光谱法（GC—AES） 4.气相色谱－傅立叶变换红外光谱（GC-FTIR） 5.液相色谱—质谱法（LC—MS ） 6.液相色谱—傅立叶变换红外光谱（LC-FTIR） 7.液相色谱—核磁共振波谱（LC-NMR）
ppt课件 15
分析化学的作用
分析化学又是一门工具科学，在科学研究
上，起着眼睛的Байду номын сангаас用。
ppt课件
16
分析化学在医药卫生领域中的作用
临床医学、法医学、预防医学和药学 都以分析化学的理论和技术作为基础 和研究手段。如配合诊断和治疗疾病 的临床检验；协助侦破刑事案件的法 医检验；药物的质量检验及药物在体 内代谢产物的检验；预防医学领域内 的环境监测、职业中毒检验、食品的 营养成分和卫生分析、毒物检验等。
分析化学15质谱法
第十五章
质谱法
仪器分析
FAB源的优缺点：
优点：
(1)广泛应用的软电离技术，易得到较强的分 子离子或准分子离子，由此获得化合物分子量 的信息 ； (2)在离子化过程中样品无需加热气化，离子 化能力强，对强极性、 难气化化合物也能电离， 故适合于热不稳定、强极性分子、生物分子及 配合物的分析。
第十五章
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 入系统
离子源
质量 分析器
检测器
放大器 记录器
真空泵
I
质谱图
m/z
15-2 质谱仪的组成
离子阱质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
离子阱由一环形电极 上下各一端罩电极构成
第十五章
质谱法
仪器分析
以端罩电极接地，在环电极上施以变化 的射频电压，此时处于阱中具有合适的m/z的 离子将在环中指定的轨道上稳定旋转，若增 加该电压，则较重离子转至指定稳定轨道， 而轻些的离子将偏出轨道并与环电极发生碰 撞。当电离源产生的离子由上端小孔进入阱 中后，射频电压开始扫描，陷入阱中离子的 轨道则会依次发生变化而从底端离开环电极 腔，从而被检测器检测。
第十五章
质谱法
仪器分析
缺点：
(1)CI图谱与实验条件有关，不同仪器 获得的CI图不能比较或检索，因此一般 不能制作标准图谱
(2)碎片离子少，缺少样品的结构信息
(3)样品需加热气化后进行离子化，故
《分析化学实验》课件
实验数据处理和结果分析
1 数据收集
准确记录实验中所获得的数据。
2 据处理
使用统计方法和数学模型对数据进行分析和处理。
3 结果解释
根据数据和分析结果得出结论，并进行解释。
实验安全注意事项
1 佩戴防护用品
包括实验室大衣、手套和 护目镜等。
2 遵循操作规程
按照实验操作规程进行实 验操作。
3 正确处理废弃物
广泛用于质量分析、纯度测定和新药研究等方 面。
常见实验室试剂
1酸
用于酸碱滴定、酸解样品等实验。
3 指示剂
改变颜色以指示溶液的酸碱度或终点。
2碱
常用于中和酸性溶液、调节溶液酸碱度。
4 络合剂
用于形成稳定的配合物。
常见分析方法
重量法分析
通过称量样品和计算 质量的方式进行分析。
液体体积分析
通过加入溶液到定指 示剂终点进行分析。
《分析化学实验》PPT课 件
这份《分析化学实验》PPT课件将带你全面了解分析化学实验的概述、仪器设 备、实验室试剂、分析方法等内容。让我们开始探索吧！
仪器与设备
天平
精确测量样品质量的常用仪器。
气相色谱仪
通过分离、检测和定量分析混合物中的成分。
分光光度计
用于测量溶液中物质的浓度和吸光度的仪器。
高效液相色谱仪
3 引言
介绍实验背景、目的和重要性。
分析化学实验的应用与前景
分析化学实验在医药、环境、食品等领域有着广泛的应用，并为科学研究和 工业发展提供了强有力的支持。
按照规定的方法正确处理 实验废弃物。
误差分析与数据处理方法
系统误差
由于仪器、操作等因素引起的 误差。
随机误差
20《仪器分析》质谱法
然后在磁场中得到分离后加以收集和记录，从所得 到的质谱图推断出化合物结构的方法。 分析速度快 灵敏度高 样 品 量 少 （ 几 微 克 -
10-12g）
要求纯样： GC-MS ，
提供样品分子的相对
分子质量和丰富的结构
LC-MS
信息
质谱仪的基本结构
真空系统 离子产生及经过系统必须处于高真空状态
场解吸源（field desorption, FD） 类似于场电离源，最弱的电离技术，一般只
产生分子离子峰和准分子离子峰。 适合于热不稳定
和非挥发性化合
物。
激光解吸源（laser desorption，LD）
短周期、强脉冲激光轰击，产生共振吸收获
得能量。低浓度样品分散在液体或固体基质中 （摩尔比 1:100-50000 ），而该基质能强烈吸收光， 从而使能量间接转移给样品分子，避免样品分子 的分解。
质谱法
基本要求： 1. 理解质谱法原理和质谱仪主要部件功能 2. 理解各种电离源和质量分析器的原理和优缺点
3. 掌握各类化合物的裂解规律
4. 掌握从质谱图或四谱联用正确பைடு நூலகம்析有机化合物
的结构
质谱法：将样品分子置于高真空中（<10-3Pa），并 受到高速电子流或强电场等作用，失去外层电子而
生成分子离子，或化学键断裂生成各种碎片离子，
准分子离子峰，即 (M ＋ 1) ＋ 峰很强，仍 可提供相对分子质量这一重要信息。
场离子源
阴阳极间电压达为10KV，距离约10-4cm，电压
梯度达为107～108V· cm-1
偶极矩大和极 化率的样品分 子与阳极碰撞， 电子给阳极， 离子被阴极加 速而拉出 ~12eV，分子离子峰强度大 阳极前端必须非常尖锐才能达到电离所要求的电压梯度，采用特 殊处理的电极，在电极表面制造出一些微探针（＜ 1μm），大量 的微碳针电极称为多尖陈列电极。
10-12g）
要求纯样： GC-MS ，
提供样品分子的相对
分子质量和丰富的结构
LC-MS
信息
质谱仪的基本结构
真空系统 离子产生及经过系统必须处于高真空状态
场解吸源（field desorption, FD） 类似于场电离源，最弱的电离技术，一般只
产生分子离子峰和准分子离子峰。 适合于热不稳定
和非挥发性化合
物。
激光解吸源（laser desorption，LD）
短周期、强脉冲激光轰击，产生共振吸收获
得能量。低浓度样品分散在液体或固体基质中 （摩尔比 1:100-50000 ），而该基质能强烈吸收光， 从而使能量间接转移给样品分子，避免样品分子 的分解。
质谱法
基本要求： 1. 理解质谱法原理和质谱仪主要部件功能 2. 理解各种电离源和质量分析器的原理和优缺点
3. 掌握各类化合物的裂解规律
4. 掌握从质谱图或四谱联用正确பைடு நூலகம்析有机化合物
的结构
质谱法：将样品分子置于高真空中（<10-3Pa），并 受到高速电子流或强电场等作用，失去外层电子而
生成分子离子，或化学键断裂生成各种碎片离子，
准分子离子峰，即 (M ＋ 1) ＋ 峰很强，仍 可提供相对分子质量这一重要信息。
场离子源
阴阳极间电压达为10KV，距离约10-4cm，电压
梯度达为107～108V· cm-1
偶极矩大和极 化率的样品分 子与阳极碰撞， 电子给阳极， 离子被阴极加 速而拉出 ~12eV，分子离子峰强度大 阳极前端必须非常尖锐才能达到电离所要求的电压梯度，采用特 殊处理的电极，在电极表面制造出一些微探针（＜ 1μm），大量 的微碳针电极称为多尖陈列电极。
质谱法(MS)PPT课件
2022/3/23
2022/3/23
2022/3/23
(一)真空系统
质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高 真空状态（离子源真空度应达l．3×10-4～ l．3×10-5Pa，质量分析器中应达l．3×10-6Pa）。 若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底 增高、到反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离 子源的调节、加速极放电等问题。一般质谱仪都 采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续 地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
磁场方向 电荷运动方向
洛仑兹力方向
2022/3/23§3 质谱仪Fra bibliotek2022/3/23
一、质谱仪的基本结构
质谱仪是通过对样品电离后产生的 具有不同m／z的离子来进行分离分析的。 质谱仪须有进样系统、电离系统、质量 分析器和检测系统。为了获得离子的良 好分析，必须避免离子损失，因此凡有 样品分子及离子存在和通过的地方，必 须处于真空状态。
离子源是质谱仪的心脏，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降解反 应，分解作用在很短时间（～1μs）内发生，所以可 以快速获得质谱。
许多方法可以将气态分子变成离子，它们已被应 用到质谱法研究中，表1列出了各种离子源的基本特 征。
2022/3/23
2022/3/23
（一）电子轰击
场致解吸是通过浸渍或注射被测样品在场致电离 源的阳极表面形成一层液膜而进行的场致电离。该方 法能用于电离不挥发或热不稳定的化合物。其缺点是 所得到的总离子流比其它电离方法较低。
(5)快原子轰击(FAB)
快原子轰击是用2~10eV氩快原子轰击聚集态样品
对溅射离子作质量分析获得快质谱。其过程是用一个 离子源将输入的氩气电离成离子，然后使氩离子与中 性氩气碰撞，用所发出的谐振电荷迁移过程，获得与 氩离子的能量相近的快原子束
2022/3/23
2022/3/23
(一)真空系统
质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高 真空状态（离子源真空度应达l．3×10-4～ l．3×10-5Pa，质量分析器中应达l．3×10-6Pa）。 若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底 增高、到反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离 子源的调节、加速极放电等问题。一般质谱仪都 采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续 地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
磁场方向 电荷运动方向
洛仑兹力方向
2022/3/23§3 质谱仪Fra bibliotek2022/3/23
一、质谱仪的基本结构
质谱仪是通过对样品电离后产生的 具有不同m／z的离子来进行分离分析的。 质谱仪须有进样系统、电离系统、质量 分析器和检测系统。为了获得离子的良 好分析，必须避免离子损失，因此凡有 样品分子及离子存在和通过的地方，必 须处于真空状态。
离子源是质谱仪的心脏，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降解反 应，分解作用在很短时间（～1μs）内发生，所以可 以快速获得质谱。
许多方法可以将气态分子变成离子，它们已被应 用到质谱法研究中，表1列出了各种离子源的基本特 征。
2022/3/23
2022/3/23
（一）电子轰击
场致解吸是通过浸渍或注射被测样品在场致电离 源的阳极表面形成一层液膜而进行的场致电离。该方 法能用于电离不挥发或热不稳定的化合物。其缺点是 所得到的总离子流比其它电离方法较低。
(5)快原子轰击(FAB)
快原子轰击是用2~10eV氩快原子轰击聚集态样品
对溅射离子作质量分析获得快质谱。其过程是用一个 离子源将输入的氩气电离成离子，然后使氩离子与中 性氩气碰撞，用所发出的谐振电荷迁移过程，获得与 氩离子的能量相近的快原子束
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
80
100 120 m/z
横坐标：质荷比 m/z —— 定性；
纵坐标：离子的相对强度 ( 以基峰为100% )—— 定量； 全谱图：综合所有 MS 信息 —— 结构分析
§1 概 述
CAE
地质
运动 医学
化工
生命 科学
……
化学
药物
环境
MS
材料
能源
刑侦
MS的应用
§1 概 述
点特
1．应用范围广
2．灵敏度高、用样量少 10-12g
样品离子
反应气：CH4 ( CH4+· 和 CH3+ )、N2、He、NH3 反应气浓度为样品浓度的 103 – 105 倍 气体压强: 26.7 – 267 Pa 电子流轰击能量：100 – 240 eV
§2 质谱仪及基本工作原理
3. 其它离子源（ others ）
快原子轰击离子源 （fast atom bombardment, FAB）
§1 概 述 §2 质谱仪及工作原理 §3 质谱中的离子与分裂类型 §4 质谱法测定分子结构原理 §5 几类化合物质谱的裂解特征 §6 应用与示例
本章小结 思考题
§1 概 述
质谱法（MS） 定义：
通过样品离子质量和强度的测定，来进行成分和结构分析
的一种分析方法。
Inlets
Ion Source
Mass Analyzer
本章小结 思考题
§2 质谱仪及基本工作原理 MS 的构成 1 —— 离子源
Inlets
Ion Source
Mass Analyzer
Detecto r
Data
§2 质谱仪及基本工作原理
离子源（Ion Source）：（包括离子化区和加速区）
将样品的分子或原子电离成离子，进而断裂成各 m/z 的碎片离子，在离子加速区加速。
质谱法 （Mass Spectrometry,
MS ）
CE-MS
GC-MS
分析化学教研室
LC-MS
质 谱 法 （MS）
§1 概 述 §2 质谱仪及工作原理 §3 质谱中的离子与分裂类型 §4 质谱法测定分子结构原理 §5 几类化合物质谱的裂解特征 §6 应用与示例 本章小结 例题与思考题
质 谱 法 （MS）
电喷雾离子源 （ electrospray ionization source, ESI）
其它离子源 （APCI, MALDI, …… ）
§2 质谱仪及基本工作原理 MS 的构成 2 ——质量分析 器
Inlets
Ion Source
Mass Analyzer
Detecto r
Data
§2 质谱仪及基本工作原理
质量分析器（Mass analyzer）
将不同质荷比的离子分离的单元
1. 磁偏转式（ magnetic-sector ）
2. 四极杆式（ quadrupole，Q ）
3. 离子肼
（ ion trap，IT）
4. 飞行时间 （ time-of-flight，TOF）
5. 傅里叶变换 （ FT ）
6. 其它质量分析器 （QQQ、IT-TOF、Q-TOF）
§1 概 述
质谱与光谱比较： 过程相似，机理不同
质谱从本质上讲不是光谱，也不是波谱，而是质量谱 但 MS 往往与 IR，UV，NMR 联合使用，统称为四大“谱”
光源
单色器
检测器
§1 概 述
质谱图：棒图 ( bar graph )
100
57
43
71
50
29 41
27
55
99 113
128(M.+)
电子轰击源
优点：离子流稳定性好，离子产额高，应用广泛
缺点：某些样品不能获得分子离子峰（ M ）
例如：相对分子质量较大、稳定性差的样品
§2 质谱仪及基本工作原理
2. 化学电离源（ chemical ionization source, CI ）
反应气体
电子流轰击
M M +· 电子流轰击
EI
反应气体离子 碰撞 CI
( 可用于色谱-质谱联用)
§1 概 述
CE-MS
GC-MSຫໍສະໝຸດ LC-MS§1 概 述
MS 的用途：
1. 测定相对分子质量 2. 鉴定化合物（ 确定分子式 ） 3. 推测未知物结构 4. 测定分子中 Cl、Br 等原子数 5. 与色谱联用
质 谱 法 （MS）
§1 概 述 §2 质谱仪及基本工作原理 §3 质谱中的离子与分裂类型 §4 质谱法测定分子结构原理 §5 几类化合物质谱的裂解特征 §6 应用与示例
分子
高速电子 分子离子 低速电子
电子轰击源
（2）离子加速区 (ion accelerating region)
阳离子进入加速区所获动能与加速电压关系
1 mv2 zV 2
v — 离子运动速度
V — 加速电压（1-8 kV） z — 离子电荷数 m — 离子质量
将荷电阳离子聚焦，并用几千伏电压使离子加速成高速离子流
1. 电子轰击源（electron impact source, EI） 2. 化学电离源（chemical ionization source, CI）
3. 快原子轰击离子源 （fast atom bombardment, FAB） 4. 电喷雾离子源 （ electrospray ionization source, ESI） 5. 其它离子源 （APCI, MALDI, …… ）
3．扫描速度快 1～2秒/张图，最快 1/1000秒
目前较先进的仪器：GC-MS联机，因GC本身样 品应气化，所以G-M联机非常节省且有用.
§1 概 述
微量农药残留检查----灵敏度高
§1 概 述
点
1．应用范围广 特
2．灵敏度高、用样量少
10-11g
3. 扫描速度快
1-2 s/张图，最快 1/1000 s
Detecto r
Data
样品导入离子化室，电离为各质荷比（m/z）的离子，而后被加速进 入质量分析器，不同m/z的离子被分离后依次被检测，得到质谱。
§1 概 述
电子流轰击
M
-e
M.+ 离 解
分子离子
碎片离子
电场作用下
按质量大小排列 而成的图谱为质谱
质谱主要用于:
1. 分子量的确定 2. 分子式的确定 3. 分子结构的推断 4. 测定Cl，Br等原子数
§2 质谱仪及基本工作原理 1. 电子轰击源（electron impact source, EI）
§2 质谱仪及基本工作原理 1. 电子轰击源（electron impact source, EI）
（1）离子化区（ionization region） 使样品蒸气分子离子化成各种m/z的离子。
M + e M+• + 2e