质谱实验报告

质谱实验报告

一实验目的

1 了解质谱的原理，构造，及应用范围。

2 了解质谱的使用流程及其注意事项。

二实验仪器及样品

MS,GC-MS;苯仿卡因。

三实验原理

以某种方式使有机分子电离，碎裂，然后按离子的质荷比大小把生成的各种离子分离，检测它们的强度，并将其排列成谱，这种研究物质的方法叫做质谱法。质谱仪构造：

1进样系统

进样方式适用范围分类

直接进样纯化合物固体进样探头（沸点低，热稳定性好）

蠕动泵（极性化合物）

激光解吸（非极性化合物）

色谱进样混合物气相色谱（沸点低）

液相色谱（沸点高）

2离子源

离子源的作用是使被分析物质电离成离子，并将离子汇聚成有一定能量和几何形状的离子束。

种类原理适用范围及优缺点

电子轰击电离由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。主要用于挥发性样品的电离。优点：工作稳定可靠，结构信息丰富，有标准质谱图可以检索。缺点：只适用于易汽化的有机物样品分析，并且，对有些化合物得不到分子离子。

化学电离CI和EI在结构上没有多大

差别。或者说主体部件是共

用的。其主要差别是CI源

工作过程中要引进一种反

应气体。反应气体可以是甲

烷、异丁烷、氨等。反应气

的量比样品气要大得多。灯

丝发出的电子首先将反应

气电离，然后反应气离子与

样品分子进行离子-分子反

应，并使样品气电离。主要用于热稳定性好，沸点低的样品。

电喷雾电离它的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。ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱联用仪。它既作为液相色谱和质谱仪之间的接口装置，同时又是电离装置。电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。

大气压化学电离它的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H

3O+，N

2

+，

O

2

+ 和O+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。大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。有些分析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补充。APCI 主要产生的是单电荷离子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子。

3质量分析器

作用是将不同质荷比的离子分开。

种类原理适用范围及优缺点

四极杆分析器由四根棒状电极组成，形成一

个四极电场。四极场只允许一

种质荷比的离子通过，其余离

子则振幅不断增大，最后碰到

四极杆而被吸收。通过四极杆

的离子到达检测器被检测。结构简单，灵敏度高，可定量分析，但分辨率较低。

飞行时间分析器飞行时间质量分析器的主要

部分是一个离子漂移管，离子

在漂移管中飞行的时间与离

子质量的平方根成正比。也

即，对于能量相同的离子，离

子的质量越大，达到接收器所

用的时间越长，质量越小，所

用时间越短，根据这一原理，

可以把不同质量的离子分开。

适当增加漂移管的长度可以

增加分辨率。

飞行时间质量分析器的特点是质量范围宽，扫描速度快，既不需电场也不需磁场，分辨率高但是灵敏度低。

4检测器

质谱仪的检测主要使用电子倍增器，也有的使用光电倍增管。由四极杆出来的离子打到高能打拿极产生电子，电子经电子倍增器产生电信号，记录不同离子的信号即得质谱。

5真空系统

为了保证离子源中灯丝的正常工作，保证离子在离子源和分析器正常运行，消减不必要的离子碰撞，散射效应，复合反应和离子-分子反应，减小本底与记忆效应,因此，质谱仪的离子源和分析器都必须处在优于10-5 mbar的真空中才能工作。也就是说，质谱仪都必须有真空系统。

四实验结果

本实验对已知结构的苯仿卡因样品进行验证性测定，其分子式为：C9H11NO2，相对分子质量为：165.0790，结构式如下:

由图中可知：165.0789处为其分子离子峰，137.0483失去-CH2CH3的碎片峰, 120.0442为失去-OCH2CH3的碎片峰，92.0504为失去-COOCH2CH3的碎片峰。与样品相符。