色谱-质谱联用技术及其应用
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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。
二级真空系统！
15
真空系统为早期 的维护反馈提供 数字化控制
双分子涡轮泵可快 速抽真空和进行稳 定操作
16
2.3.2 进样系统
进样系统目的是高效重复地将样品引入到离子源 中并且不能造成真空度的降低。
色谱-质谱联用技术及其应用
福州大学测试中心
卢巧梅
2011.10.18
1
授课内容
色谱技术 质谱技术 气相色谱-质谱联用技术 液相色谱-质谱联用技术
2
概述
色谱：化合物分离 质谱：纯物质结构分析
色谱-质谱联用：结合共同优点 GC-MS；LC-MS；CE-MS
关键点：接口技术
43
29 15
57
71 85 99 113 142
1911年 40年代 50年代 60年代 70年代
80年代
世界第一台质谱装置（J.J. Thomson） 同位素测定和无机元素分析 有机物分析 气相色谱-质谱联用 计算机技术引入
接口技术（基质辅助激光解吸电离源， 新的质谱技术 电喷雾电离源，大气压化学电离源）
新质谱仪（液相色谱-质谱联用仪， 富立叶变换质谱仪等）
当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于 各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有 差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短 不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。
6
按分离机理分类
分配色谱：利用在流动相和固定相中分配系数的不同分离； 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异分离； 离子交换色谱：利用离子交换能力的差别分离； 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同分离…
m/z
3
一 色谱技术
色谱法由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。
将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，加入石油醚 使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱 带，因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离， “色谱”二字虽已失去原来含义，但仍被人们沿用至今。
4
色谱的原理
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、药物、刑侦、 生命科学、运动医学等各个领域。
12
2.2 质谱特点
◆ 质谱不属波谱范围； ◆ 质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量
的改变无关； ◆ 质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的 谱, 谱图与分子结构有关；
◆ 质谱法进样量少, 灵敏度高, 分析速度快； ◆ 质谱法可提供分子量, 确定分子式。
20
wk.baidu.com
21
化学电离（CI）
有些化合物稳定性差，用EI方式不易得到分子离子； 为了得到分子量可以采用CI电离方式。
特点： 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) +;
22
化学电离 CI
CI源工作过程中要引进一种反应气体。气体经过电子轰 击，产生离子，再与试样相互碰撞，产生准分子离子。
进样方式： 1 直接进样 2 仪器联用的进样 （GC、LC、CE）
17
2.3.3 离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品 信息的离子。
Note： 1. 质谱检测的是离子； 2. 离子源=接口
18
离子化方法
电子轰击电离 Electron Impact Ionization, EI 化学离子化 Chemical Ionization, CI 场电离，场解吸 Field Ionization FI, Field Desorption FD 快原子轰击 Fast Atom Bombardment, FAB 基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI 电喷雾电离 Electrospray Ionization, ESI 大气压化学电离 Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI
注意
在常用的色谱中，常是几种分离机制共同作用的 结果。
7
8
色谱法的流出曲线及有关术语
9
色谱峰所能提供的重要信息
1 样品中所含组分的最少个数 2 保留值---定性分析 3 色谱峰面积（或峰高）---定量分析 4 色谱峰的保留值和区域宽度---评价色谱柱的分离效能 5 根据相邻色谱峰之间的距离来选择合适的色谱分离条件
定义：色谱是一种把混合物中多组分分离的实验技术。 即利用物质的物理化学性质建立的分离分析方法。 实质：分离 目的：定性或定量分析
5
固定相和流动相
填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体） 称为固定相；
自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相； 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。
19
电子轰击电离 EI
• EI源应用最为广泛，它主要用于挥发性样品的电离。 • 原理：由GC或直接进样杆进入的样品，以气体形式 进入离子源，由灯丝发出的电子与样品分子发生碰撞使 样品分子电离。 • 所有的标准质谱图都是在70 eV下做出的。有机物分子 可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学 键的断裂形成碎片离子。 • 由分子离子可以确定化合物分子量，由碎片离子可以 得到化合物的结构信息。
10
二 质谱技术
• 质谱分析法是通过对被测样品离子质荷比（m/z）的测定来进 行分析的一种方法。
• 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 场运动行为的不同，把离子按m/z分开而得到质谱，并得到样品 的定性定量结果。
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29 15
71 85 99 113 142
m/z
11
2.1 质谱的发展
13
2.3 质谱仪的基本结构
质谱仪是通过对样品电离
后产生的具有不同的 m/z 的
离子来进行分离分析的。
真空系统
质谱仪包括进样系统、电 离系统、质量分析系统和检测 系统。
加速区
计算机数据 处理系统
进样系统
离子源
质量分析器 检测器
14
2.3.1 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。若 真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、图 谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等问题。
二级真空系统！
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真空系统为早期 的维护反馈提供 数字化控制
双分子涡轮泵可快 速抽真空和进行稳 定操作
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2.3.2 进样系统
进样系统目的是高效重复地将样品引入到离子源 中并且不能造成真空度的降低。
色谱-质谱联用技术及其应用
福州大学测试中心
卢巧梅
2011.10.18
1
授课内容
色谱技术 质谱技术 气相色谱-质谱联用技术 液相色谱-质谱联用技术
2
概述
色谱：化合物分离 质谱：纯物质结构分析
色谱-质谱联用：结合共同优点 GC-MS；LC-MS；CE-MS
关键点：接口技术
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71 85 99 113 142
1911年 40年代 50年代 60年代 70年代
80年代
世界第一台质谱装置（J.J. Thomson） 同位素测定和无机元素分析 有机物分析 气相色谱-质谱联用 计算机技术引入
接口技术（基质辅助激光解吸电离源， 新的质谱技术 电喷雾电离源，大气压化学电离源）
新质谱仪（液相色谱-质谱联用仪， 富立叶变换质谱仪等）
当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于 各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有 差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短 不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。
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按分离机理分类
分配色谱：利用在流动相和固定相中分配系数的不同分离； 吸附色谱：利用物理吸附性能的差异分离； 离子交换色谱：利用离子交换能力的差别分离； 空间排阻色谱：利用排阻作用力的不同分离…
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一 色谱技术
色谱法由俄国植物学家茨维特分离植物色素时采用。
将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，加入石油醚 使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱 带，因此得名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离， “色谱”二字虽已失去原来含义，但仍被人们沿用至今。
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色谱的原理
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、药物、刑侦、 生命科学、运动医学等各个领域。
12
2.2 质谱特点
◆ 质谱不属波谱范围； ◆ 质谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量
的改变无关； ◆ 质谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的 谱, 谱图与分子结构有关；
◆ 质谱法进样量少, 灵敏度高, 分析速度快； ◆ 质谱法可提供分子量, 确定分子式。
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化学电离（CI）
有些化合物稳定性差，用EI方式不易得到分子离子； 为了得到分子量可以采用CI电离方式。
特点： 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) +;
22
化学电离 CI
CI源工作过程中要引进一种反应气体。气体经过电子轰 击，产生离子，再与试样相互碰撞，产生准分子离子。
进样方式： 1 直接进样 2 仪器联用的进样 （GC、LC、CE）
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2.3.3 离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品 信息的离子。
Note： 1. 质谱检测的是离子； 2. 离子源=接口
18
离子化方法
电子轰击电离 Electron Impact Ionization, EI 化学离子化 Chemical Ionization, CI 场电离，场解吸 Field Ionization FI, Field Desorption FD 快原子轰击 Fast Atom Bombardment, FAB 基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI 电喷雾电离 Electrospray Ionization, ESI 大气压化学电离 Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI
注意
在常用的色谱中，常是几种分离机制共同作用的 结果。
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8
色谱法的流出曲线及有关术语
9
色谱峰所能提供的重要信息
1 样品中所含组分的最少个数 2 保留值---定性分析 3 色谱峰面积（或峰高）---定量分析 4 色谱峰的保留值和区域宽度---评价色谱柱的分离效能 5 根据相邻色谱峰之间的距离来选择合适的色谱分离条件
定义：色谱是一种把混合物中多组分分离的实验技术。 即利用物质的物理化学性质建立的分离分析方法。 实质：分离 目的：定性或定量分析
5
固定相和流动相
填入玻璃管或不锈钢管内静止不动的一相（固体或液体） 称为固定相；
自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相； 装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）称为色谱柱。
19
电子轰击电离 EI
• EI源应用最为广泛，它主要用于挥发性样品的电离。 • 原理：由GC或直接进样杆进入的样品，以气体形式 进入离子源，由灯丝发出的电子与样品分子发生碰撞使 样品分子电离。 • 所有的标准质谱图都是在70 eV下做出的。有机物分子 可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学 键的断裂形成碎片离子。 • 由分子离子可以确定化合物分子量，由碎片离子可以 得到化合物的结构信息。
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二 质谱技术
• 质谱分析法是通过对被测样品离子质荷比（m/z）的测定来进 行分析的一种方法。
• 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 场运动行为的不同，把离子按m/z分开而得到质谱，并得到样品 的定性定量结果。
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29 15
71 85 99 113 142
m/z
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2.1 质谱的发展
13
2.3 质谱仪的基本结构
质谱仪是通过对样品电离
后产生的具有不同的 m/z 的
离子来进行分离分析的。
真空系统
质谱仪包括进样系统、电 离系统、质量分析系统和检测 系统。
加速区
计算机数据 处理系统
进样系统
离子源
质量分析器 检测器
14
2.3.1 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。若 真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、图 谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等问题。