2质谱分析-2-shan-v

CI的特点
• 是一种软电离方式。样品离子实质上是一种二 次离子，获得的能量较低，因此键进一步断裂 的可能性大为减少，图谱中峰的数目也随之减 少，只有准分子离子峰最强，这样可以由准分 子离子峰获得分子量，弥补EI的不足。 • 不是标准谱，不能检索。样品离子化过程仍然 需要加热汽化，因此不适用于难挥发，热不稳 定的化合物分析。
HP5972 70 eV electrons @ 300 uA emission 0 - 42.84 volts Ground potential 0 - 127.5 volts 0 - 128 mV/amu 0 - 128 volts 0 - 1023 0 - 255 0 - 218 volts 0 - 3000 volts 4999 99
基质辅助激光解析电离
Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI)
MALDI可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接变成 离子。 它是将待测物质与基质溶液混合后蒸发，将分析物
与基质成为晶体或半晶体片，然后用一定波长的脉冲式激光进行 照射，此时基质分子能有效地吸收激光的能量，使基质分子 和样品分子进入气相并得到电离。 MALDI适用于生物大分 子，如肽类，核酸类化合物。

(Electron Spray Ionization，ESI)
进样系统
气相源：先汽化再离 子化，适于沸点低于 500oC、对热稳定的 样品的离子化，包括 EI、CI源； 解吸源：固态或液态 样品不需要先汽化， 而直接在源中被转化 为气态离子，适用于 分子量高达105的非挥 发性或热不稳定性样 品的离子化。包括 FAD、ESI、MALDL 等。
通过高压电场，分离溶液中的正 负离子。辅助加热去溶剂，产生气态 离子。 比如ESI+下，电喷雾毛细针尖加 +3KV，与Samle cone之间形成电位 差；这样负电荷离子被反方向吸引， 正离子在针尖处表面聚集，形成 Taylor cone；这样表面电荷之间互 喷嘴 相排斥，随之雾化气和干燥脱溶剂气 加热， Taylor cone尖端的液滴变小， 小到表电荷的电场力大于针尖表面张 力时，于是液滴就从针尖处被溅射出 去。小液滴表面有过量的正电荷，随 着溶剂的挥发，在形成更小的液滴的 同时，不断溅射或爆炸出气态正离子， 然后正离子由sample cone进入质量 检测器。
CI与EI的结构一样，或者可
以共用部件，CI只是引入了 反应气体（一般为甲烷、氨 气、正丁烷等）。 反应气 的压力是样品气的压力的5 个数量级大。高能电子束首 先与反应气碰撞，产生稳定 浓度的反应气离子，这些离 子再与样品分子发生分子离子反应，使后者离子化。
及
很快与大量存在
分子进一步反应，即:
及 不再与 反应，而且样品进入离子源时， 它很快与样品分子（RH）反应，即：
电喷雾电离(Electrospray Ionization,ESI)
APCI(大气压化学电离）
电子轰击离子化
采用高速、高能电子束冲击样品，从而产生电子和分子离子 ，继续受 到电子轰击而引起分子离子的化学键断裂或分子重排，瞬间产生多种离子 （分子离子、碎片离子、重排离子、加合离子）。
M+e-
M + +2e
离子化室
永久磁铁 灯丝（发射） 靶（收集） 电子聚焦
入口，
并且抑制四极杆的边缘效应，防止离子外溢
15
Electron Multiplier Filament Inle t
Ion Focus
X-ray Lens
Ion Source Volume Repeller Entrance Lens, offse t AMU gain, offset Mass axis gain, offset
Filament
Drawout
Element Filament Repeller DrawOut Ion Focus Entrance Lens Entrance Lens Offset AMU Gain AMU Offset X-Ray Electron Multiplier Mass Axis Gain Mass Axis Offset
大气压化学电离源 (Atmospheric Pressure Chemical Ionization， APCI）
• 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H3O+， N2+，O2+ 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 发生气相离子化。
CI源有正、负两种方式：正模式下： CI通常没有分子离子峰 M+，而是较强的准分子离子峰(M+H)+，有时还会同时出现加 合离子峰(M+C2H5)+.
快原子轰击（FAB）
快原子枪
样品靶
FAB的特点：
FAB通常没有分子离子峰M+，而是较强的准分 子离子峰 (M+H)+或(M+Na)+等准分子离子峰；FAB 比EI容易得到分子量信息，也比CI的碎片信息丰富。 电离过程中不必加热气化，因此适合于分析极性 强、难气化、热稳定性差、分子量大的样品，例如 蛋白质等。 其缺点是溶解样品的基质溶剂也会被电离而使图 谱复杂化,在低质量数区（小于400）造成干扰;对非 极性样品灵敏度低。 FAB离子化可以溅出正、负离子，有两种模 式。。
离子源
质量分析器
检测器
电子轰击 (Elextron Impact Ionization,EI) 化学电离 (Chemical Ionization,CI)
快原子轰击 (Fast Atom Bombandment,FAD)
基质辅助激光解析电离 Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI)
针状放电电极
ESI与APCI的区别
ESI：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。 尽管都使用高电压元件和雾化气喷雾法产生离子，生成离子的方式不同， ESI：液相 离子化；APCI：气相离子化。
质谱分析
一、 质谱的解析 二、 仪器结构与原理 三、 联用仪器
离子化的方式
硬电离：电子轰击离子源 (Electron impact Ionization，EI)，离子化能量 高，伴有化学键的断裂，可得到分子碎裂的信息。

M e M 2e
软电离：离子化能量低，产生的碎片 少，可得到准分子离子。如电喷雾源
可得到分子离子峰，无明显
碎片峰。此电离方式特别适 合连接飞行时间质谱计。
电喷雾源(Electron spray Ionization，ESI)
雾化气 脱溶剂气
Sample
雾源的离子化过程是在大气压下进行的
电喷雾源(Electron spray Ionization，ESI)
喷雾气体
Sample cone
影响 电子束能量 产生电子数量 将离子推出离子源 穿过小孔进入透镜 相对丰度 相对丰度 相对丰度 峰宽 峰宽 提高 EMV 灵敏度的特殊装置 灵敏度 质量分配 质量分配
69， 219， 502
调谐参数
电离室参数
四极杆参数
电子倍增器电压
离子源参参数变化曲线
化学电离(Chemical Ionization, CI)
-
电子轰击源的特点：
●应用广泛。这种电离方法成熟，电离效率高，有丰富的碎 片离子信息和成熟的离子开裂理论，有大量的以EI源建立的 质谱标准图谱(70e) ；能量较大(70eV), 大多数有机分子共价 键的电离电位为8～15eV之间，属于硬电离，由此引出缺点， 即分子离子容易被进一步断裂成碎片分子，所以分子离子峰 变弱甚至不出现，不利于分子量的测定； ●样品必须加热汽化后才可以离子化，不适用于难挥发，热 不稳定的化合物分析。 ●结构简单，操作方便。
EI离子源部件结构
EI离子源结构 离子化室与透镜
拉出极的电压比推斥极负，一个中心带有小孔的圆片 离子源结构与离子轨道
FILAMENT
拉出极
DRAWOUT
LENS INSULATOR
离子聚焦
离子穿过拉出极后会发生散射， 让其成束
ENTRANCE LENS ION FOCUS
REPELLER
推斥极
• • • •
Sample cone
ESI离子源部件结构 （LC-三重四极杆MS）
大气压
ESI离子源部件结构 LC-ESI-QTOF-MS
大气压关闭
Sample cone
Sample cone nozzle
baffle
Sample cone Sample cone nozzle
A
B
C
D
LC effluent
Instrument Configuration: Cone (L/hr): 60 Desolvation (L/hr): 600 Polarity: ESCapillary (V): 2500.0 Sample Cone (V): 30.0 Extraction Cone (V) : 5.0 Desolvation Temp (oC): 250.0 Source Temp (oC): 100.0 Collision Energy: 5.0
HP5973 70 eV electrons @ 300 uA emission 0 - 42.7 volts Ground potential 0 - 242.0 volts 0 - 128 mV/amu 0 - 127.5 volts 0 - 4095 0 - 255 HED 0 - 3000 volts 2047 499