质谱分析仪 ppt课件
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质谱仪的组成PPT课件
离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这 些离子在离子光学系统的作用下，会聚成有一定几何形状和一定 能量的离子束，然后进入质量分析器被分离。
常用离子源：电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）、场致 电离源（FI）、场解析电离源（FD）、快原子轰击电离源（FA B）、激光解析电离源（LD）、电喷雾电离源（ESI）等。
电喷雾电离质谱仪（ESI-MS），基质辅助激光解吸电离 质谱仪（MALDI-MS），快原子轰击质谱仪（FAB-MS）， 离子喷雾电离质谱仪（ISI-. MS），大气压电离质谱仪（28A PI-MS）等。
有机质谱仪
1.按进样方式分类
直接进样质谱 ，气相色谱-质谱联用仪（GC-MS） ， 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。
在电子轰击下，甲烷首先被电离： CH4+ →CH4+＋CH3+＋CH2+＋CH+＋C+＋H+
甲烷离子与分子进行反应，生成加合离子： CH4+＋CH4 →CH5+＋CH3 CH3+＋CH4 →C2H5+＋H2
.
8
加合离子与样品分子反应：
CH5+ ＋M→MH+＋CH4 C2H5+ ＋M→MH+＋C2H4
产生二次电子，然后用D1，D
2，D3等二次电极使电子不断
倍增。最后为阳极A检测，可
测出微弱电流，时间常数远 小于1s，可灵敏、快速地进行
电子倍增器
检测。
.
26
质谱仪
质谱仪按用途分： 同位素质谱仪（测定同位素）、无机质谱仪（测定无机化合物）、
有机质谱仪（测定有机化合物）等。
根据质量分析器的工作原理分： 静态仪器：采用稳定磁场，按空间位置区分不同质荷比的离子 单聚焦和双聚焦质谱仪 动态仪器：采用变化的电磁场，按时空来区分不同质荷比的离子 飞行时间和四极滤质器式质谱仪
质谱分析法.ppt
X
e
(快)
X
e
(热)
X
e
(快)
X
e
(热)
优点：无需进行加热气化，属于软电离方式；特别适合分析高极性、大 相对分子量、难挥发和热稳定性差的样品；既能得到强的分子离子或准 分子离子峰，也能得到较多的碎片离子峰。 缺点：重现性较差，检测灵敏度低
稳定化合物电离 缺点：不适合化合物结构鉴定；
阳极
+ +
++
+ +
++ +
++ + +
d<1mm 阴极
快原子轰击离子源（fast atom bombardment ionization source;FAB） 由电场使Xe原子电离并加速，产生快速离子，通过快原子枪产生电
荷交换得快速原子，快原子束轰击涂在金属板上的样品，使样品离子化。
缺点：重现性较差；不适合于难挥发、热不稳定的化合物
场致电离源（FI）
是采用强电场把冷电极附近的样品分子的电子拉出去，形成离子。电 场的两电极距离很近（d<1mm），施加电压为几千伏甚至上万伏稳定直流 电压。
场电离：将气体通过电场电离； 场解析：将固体样品涂在发射体表面使之电离
优点：分子离子峰强； 碎片离子峰少； 适用于较大分子量和热不
应用：质谱法测定的对象包括同位素、无机物、有机化合物、生物大 分子以及聚合物。广泛应用于化学、生物化学、生物医学、医药学、 生命科学以及工、农、林业、地质、石油、环保、公安国防等领域。
二、质谱仪及其工作原理
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
质谱仪工作原理PPT课件
• 目前，通过采取激光脉冲电离方式，离子延迟引出技 术和离子反射技术，可以在很大程度上克服上述三个 原因造成的分辨率下降。
• 现在，飞行时间质谱仪的分辨率可达20000以上。最 高可检质量超过300,000Da，并且具有很高的灵敏度。
2021
39
（4）离子阱质量分析器（ion trap）
通过扫描射频电 压值，使阱中离子 的轨道依次变得不 稳定，因此可从将
质
谱
图
质谱表
元素图表
2021
42
四、质谱仪的性能指标
1、质量范围
指所能检测的m/z范围
四极杆质谱 m/z小于或等于2000
磁式质谱
m/z可达到几千
飞行时间质谱 m/z可达到几十万
2021
43
2、分辨率R
R M M
质谱仪把相邻两质量 组分分开的能力
例如：CO+ 27.9949 ， N2+ ，
28.R0061M
EI 源的特点：
电离效率高；应用广泛；操作方便
EI源：可变的离子化能量 (10～240eV,常用70eV )
电子能量 分子离子增加
电子能量 碎片离子增加
对于易电离的物质降低电子能量，而对于难 电离的物质则加大电子能量（常用70eV ）。
2021
15
(2) 化学电离源(chemical ionization CI)
•电喷雾源ESI,
•大气压化学电离源APCI， LC-MS
•激光解吸源LD
2021
12
(1)电子轰击源
(electron impact ionization, EI)
++
: R1
: R2
+
• 现在，飞行时间质谱仪的分辨率可达20000以上。最 高可检质量超过300,000Da，并且具有很高的灵敏度。
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（4）离子阱质量分析器（ion trap）
通过扫描射频电 压值，使阱中离子 的轨道依次变得不 稳定，因此可从将
质
谱
图
质谱表
元素图表
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四、质谱仪的性能指标
1、质量范围
指所能检测的m/z范围
四极杆质谱 m/z小于或等于2000
磁式质谱
m/z可达到几千
飞行时间质谱 m/z可达到几十万
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2、分辨率R
R M M
质谱仪把相邻两质量 组分分开的能力
例如：CO+ 27.9949 ， N2+ ，
28.R0061M
EI 源的特点：
电离效率高；应用广泛；操作方便
EI源：可变的离子化能量 (10～240eV,常用70eV )
电子能量 分子离子增加
电子能量 碎片离子增加
对于易电离的物质降低电子能量，而对于难 电离的物质则加大电子能量（常用70eV ）。
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(2) 化学电离源(chemical ionization CI)
•电喷雾源ESI,
•大气压化学电离源APCI， LC-MS
•激光解吸源LD
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(1)电子轰击源
(electron impact ionization, EI)
++
: R1
: R2
+
质谱的原理及结构ppt课件
电子电离 Electron Ionization, EI 化学离子 Chemical Ionization, CI 场电离，场解吸 Field Ionization FD, 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
在不破坏真空度的情况下，使样品进入离 子源。
气体可通过储气器进入离子源。 易挥发的液体，在进样系统内汽化后进入
离子源。
难挥发的液体或固体样品，通过探针直接 进入离子源。
离子源(Ion Source)
分子失去电子，生成带正电荷的分子离子。 分子离子可进一步裂解，生成质量更小的
碎片离子。
离子源（Ion Source）
环境、地球
化学、化工
药学、毒物学、 刑侦
质谱的特点
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。
质谱的优点
质谱法进样量少, 灵敏度高,分析速度 快。
质谱是唯一可以给出分子量,结构鉴定是至关重要的。
1.3.1概述
质谱分析法主要是通过对样品离子质 荷比的分析而实现对样品进行定性和 定量的一种方法。
把化合物分子用一定方式裂解后生成 的各种离子，按其质量大小排列而成 的图谱称为质谱（Mass Spectrometry ）。
在不破坏真空度的情况下，使样品进入离 子源。
气体可通过储气器进入离子源。 易挥发的液体，在进样系统内汽化后进入
离子源。
难挥发的液体或固体样品，通过探针直接 进入离子源。
离子源(Ion Source)
分子失去电子，生成带正电荷的分子离子。 分子离子可进一步裂解，生成质量更小的
碎片离子。
离子源（Ion Source）
环境、地球
化学、化工
药学、毒物学、 刑侦
质谱的特点
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。
质谱的优点
质谱法进样量少, 灵敏度高,分析速度 快。
质谱是唯一可以给出分子量,结构鉴定是至关重要的。
1.3.1概述
质谱分析法主要是通过对样品离子质 荷比的分析而实现对样品进行定性和 定量的一种方法。
把化合物分子用一定方式裂解后生成 的各种离子，按其质量大小排列而成 的图谱称为质谱（Mass Spectrometry ）。
质谱分析 ppt课件
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在碳元素中，除12C外，还有13C，含量12C为 98.92%,13C为1.08％。因此，在烃类化合物中，在出现分 子离子峰的同时，还伴随出现同位素峰(M+1)、(M+2)……。 甲烷的同位素峰的丰度约1.1%，其他烃类化合物的同位 素峰丰度为1.1%的倍数。
因M+1峰的丰度与分子中的碳原子数相对应成比例， 故根据M+1峰与分子离子峰(M+)相对丰度可计算出化合物 分子中的碳原子数．
（4）必须有合理的质量碎片的丢失。分子离子峰的裂解过 程中常常会失去小质量的中性碎 片和自由基。因此裂解过 程中分子离子（母离子）与子离子之间的质量差一定要合理， 例如出现质量差15或18，就丢失-CH3或一个分子水是合理的。 而丢失4~13原子质量单位是不合理的。因为分子离子
ppt课件
74
一般不会失去三个以上的氢或不够一个次甲基的碎片，即 使失去一个次甲基14个原子质量单位，在分子离子裂解中 也是极少见的。因此出现这种情况，说明该峰不是分子离 子；或者该峰是分子离子，而相邻的峰是杂质峰。同样丢 失21~26、37、38、50~53、65、66等等也是不合理的。
ppt课件
8
3、峰的类型 （1）分子离子峰 （2）基峰
丰度为100的峰为基峰。
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（3）同位素峰
质谱图中在分子离子的右边还有质荷比大于分子离子， 丰度较小的峰M+1、M+2等，这是由于由同位素存在引起 的叫做同位素峰。
（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。
ppt课件
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第九章质谱分析法(共156张PPT)
MW: 165
[M-58]
[M-17]
3 快原子轰击(fast atom bombardment FAB)
原理：快原子(Ar或Xe）轰击样品产生离子 特点：
1. 适用于极性强，难汽化，分子量大的化合物分析
2. 得准分子离子，如（M+H)+ （M+Na)+ 碎片离子很少
3. FAB一般用作磁式质谱的离子源
结构:
四根棒状电极，形成四极场 1，3棒： (Vdc +Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf ) 原理：在一定的Vdc Vrf 下 ， 只有一定质量的离子可通过四极场， 到达检测器，其他质量的离子碰到四极杆被吸收，在另外的 Vdc Vrf 下可接收到另外质量的离子。在一定的Vdc/Vrf)下，连续改 变Vrf或Vdc可实现质量扫描. 特点：扫描速度快，灵敏度高.
检测器（detecter）
真空系统（Vacuum system）
9.2.1 有机质谱仪的构成
GC LC 直接进样探头
进样系统
四极质量分析器 Quadrupole 四极离子阱 IT 扇形场质谱量分析器 Sector 飞行时间质谱仪 TOF-MS 离子回旋共振质谱仪 ICR-MS
离子源
质量分析器
离子检测器
某化合物的组成式为C8H8O2，其质谱图如图，确定化合物结构式。
m* 亚稳离子
它们的存在从质谱图中很容易判别。
酯可以发生α-裂解丢失 或OR自由基产生m/z59＋n×14和29＋n×14的离子.
根据精密质量就可以将这些物质区别开来
1960年代：研究GC-MS联用技术
分子离子一般指由天然丰度最高的同位素组合的离子，相应的有相同元素的其他同位素组成的离子称为同位素离子，在质谱中称为同位素峰.
[M-58]
[M-17]
3 快原子轰击(fast atom bombardment FAB)
原理：快原子(Ar或Xe）轰击样品产生离子 特点：
1. 适用于极性强，难汽化，分子量大的化合物分析
2. 得准分子离子，如（M+H)+ （M+Na)+ 碎片离子很少
3. FAB一般用作磁式质谱的离子源
结构:
四根棒状电极，形成四极场 1，3棒： (Vdc +Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf ) 原理：在一定的Vdc Vrf 下 ， 只有一定质量的离子可通过四极场， 到达检测器，其他质量的离子碰到四极杆被吸收，在另外的 Vdc Vrf 下可接收到另外质量的离子。在一定的Vdc/Vrf)下，连续改 变Vrf或Vdc可实现质量扫描. 特点：扫描速度快，灵敏度高.
检测器（detecter）
真空系统（Vacuum system）
9.2.1 有机质谱仪的构成
GC LC 直接进样探头
进样系统
四极质量分析器 Quadrupole 四极离子阱 IT 扇形场质谱量分析器 Sector 飞行时间质谱仪 TOF-MS 离子回旋共振质谱仪 ICR-MS
离子源
质量分析器
离子检测器
某化合物的组成式为C8H8O2，其质谱图如图，确定化合物结构式。
m* 亚稳离子
它们的存在从质谱图中很容易判别。
酯可以发生α-裂解丢失 或OR自由基产生m/z59＋n×14和29＋n×14的离子.
根据精密质量就可以将这些物质区别开来
1960年代：研究GC-MS联用技术
分子离子一般指由天然丰度最高的同位素组合的离子，相应的有相同元素的其他同位素组成的离子称为同位素离子，在质谱中称为同位素峰.
【正式版】质谱仪仪器分析PPT
第一步 解析分子离子区
图1 单聚焦质谱仪
图2是丙酮的质谱。图中的竖线称为质谱峰，不同 的质谱峰代表有不同质荷比的离子，峰的高低表示产生 该峰的离子数量的多少。质谱图的质荷比（m/z）为横 坐标，以离子峰的相对丰度为纵坐标。图中最高的峰称 为基峰。基峰的相对丰度常定为100%，其它离子峰的 强度按基峰的百分比表示。在文献中，质谱数据也可以 用列表的方法表示
三、举例
第 （二2）步注解意某析分碎子未片离离子知子有区何物重要经碎片测脱去定是只含C、H、O的有机化合物，红外光谱
显示在3 100～3 第一步 对分子离子区进行解析（推断分子式）
M-34
H2S
600
c硫m醇−1之间无吸收，其质谱如图，
试推测其结构。 （3）连接部分结构单元和剩余结构，可得下列两种可能的结构式：
图1为单聚焦质谱仪的示意图。
M-28
C2H4，CO，N2C2H4，
麦氏重排，CO
（2）根据M+1/M=9%，可知该样品约含8个C原子，查贝农表（一般专著中都有此表），含C、H、O的只有下列四个式子：
M-28
C2H4，CO，N2C2H4，
麦氏重排，CO
C3H7
丙基
基峰的相对丰度常定为100%，其它离子峰的强度按基峰的百分比表示。
体和液体，也可以是固体。 30
CH2NH2
伯胺
（1）分子离子峰较强，说明该样品分子离子结构稳定，可能具有苯环或共轭系统。
60 第一步
解（析分2子）离子C灵区H3C敏OO度H 高，样羧品酸类用、醋量酸类少。目前有机质谱仪的绝对灵敏
第一步
M-29 第二步
对解分 析子碎离片度可子离C区子可 达H进区O行，达1解C02析5H−（50推14p断分g。子（式用）p微g为克1级0样−12品g即）醛可，类，得无乙基到机满质意谱的仪分绝析对结灵果敏。度
《质谱分析》幻灯片PPT
〔1〕单聚焦分析器〔single focusing mass analyzer〕
• 自 离 子 源 发 生 的 离 子 束 在 加 速 电 极 电 场 〔800 ～ 8000V〕的作用下，使质量m的正离子获得速度v ， 以直线方向运动，其动能为：
•
zU＝1/2mv2
•式中，z为离子电荷数，U为加速电压。
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。
2〕化学离子源 (chemical ionization source;CI)
〔1〕甲烷电离
C 4 e H C 4 C 3 H C 2 H C H C H H
〔2〕甲烷离子与分子反响生成加合离子
测定气体用的质谱仪，一般质量测定范围在2～100，而 有机质谱仪一般可达几千。
〔3〕灵敏度(sensitivity) 用一定量的某样品在一定条件下，产生该样品分子离子峰
的信噪比(S/N)来表示。
10.3 质谱图及其应用
横坐标是质荷比；纵坐标是离子的相对强度〔丰度〕。 图中最高的峰称为基峰，其相对丰度定为100%，其它离子峰的强度按基峰 的百分比表示。
质谱仪主要性能指标
〔1〕分辨率 分辨率是指仪器对质量非常接近的两种离子的分辨能力。 对两个相等强度的相邻峰，当两峰间的峰谷不大于其峰 高10%时，那么认为两峰已经分开。
R m1 m1 m2m1 m
其中m1、m2为质量数，且m1＜m2，故在两峰质量数
较小时，要求仪器分辨率越大。
〔2〕质量范围
质量范围是指质谱仪能测量的最大m/z值，它决定仪器 所能测量的最大相对分子量。
C4 H C4 H C5 H C3H
C 3 H C 4 H C 2 H 5 H 2
质谱分析法课堂PPT
分能量(多小于6ev)
形成离子及部分碎
片.
4
——EI的优缺点
优点 1.高的灵敏度 2.有达10万个化合物的
数据库可快速检索 3.可根据碎片方式鉴定未
知物 4.从碎片离子判定结构
缺点 1.质量范围小 2.有可能汽化前发生
解离 3.碎片过多有时看不
到分子离子
5
B: FBI快速原子/离子轰击离子源 Fast Atom/Ion Bombardment
由基质传给样品使样品一起气化并离子化。
9
10
11
常用基质
1、α氰基－4羟基－肉桂酸
CCA
多肽
2、3,5－二甲氧基－4－羟基肉桂酸 SA
蛋白
3、龙胆酸（2,5－二羟基苯甲酸 DHB 聚合物
4、吡啶甲酸
PA
5、3－羟基吡啶甲酸
3HPA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
MALDI源由氮激光器产生短周期脉冲激光，产生的多为单电荷 离子，效率很高，即使只有极少的样品也可分析
30
C、飞行时间质量分析器 Time-of-Flight Analyzer
离子的E=U·Z=½ mv²
飞行时间t=
L v
t=const· m z
31
反射飞行时间质量分析器(RETOF-MS)
Uref
TOF对真空度的要求非常高10⁻⁷Torr MALDI源一般同时联接Time-of-Flight Analyzer和RETOF
25
26
2、质量分析器的种类
A、四极杆质量分析器Quadrupole Analyzer A、B极性相反，加上一个直流电压DC，叠加一个射频电场
RF，扫描时固定RF频率， DC： RF保持比率不变，数值递增， 使m/z小到大的离子依次通过，取得一张完整的质谱图。
高分辨质谱仪能精确地测量离子质量ppt课件.ppt
在一定条件下，碎片的种类及其含量与原来未裂解前 化合物的化学结构有关。反之，通过测定这些质荷比 m/z不同的离子碎片的种类及其相对含量就可能确定原 来未知物的化学组成及其结构，这就是质谱法。
质谱最基本的信息有两个，即离子的质量和它们的 相对丰度（最大对为100，其它的为相对值）。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三.碎片离子 碎片离子是分子离子在离子源中碎裂生成的。一般
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
特点:
当试样极微量时，质谱是唯一能够确定其结构的方法--没有任何技术象质谱那样可以从很少的样品中获得很 多的信息。
每一个有机分子，在相同的实验条件下，可以重复地 得到一张特定形状的质谱图，即每个分子都有其特定形 状的质谱图。由于质谱图与所测分子的结构一一对应， 因此，质谱可以作为鉴定分子的指纹。
质谱的功能主要为：
1）测定分子量 分子量是化学结构的基础。高分辨 质谱仪能精确地测量离子质量，精度达1ppm，即 准确测到四位小数。 2）根据谱图全貌检测其分子结构，根据分子碎裂特 征可确定化合物类型和可能的官能团，从而确定分 子结构。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
质谱最基本的信息有两个，即离子的质量和它们的 相对丰度（最大对为100，其它的为相对值）。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三.碎片离子 碎片离子是分子离子在离子源中碎裂生成的。一般
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
特点:
当试样极微量时，质谱是唯一能够确定其结构的方法--没有任何技术象质谱那样可以从很少的样品中获得很 多的信息。
每一个有机分子，在相同的实验条件下，可以重复地 得到一张特定形状的质谱图，即每个分子都有其特定形 状的质谱图。由于质谱图与所测分子的结构一一对应， 因此，质谱可以作为鉴定分子的指纹。
质谱的功能主要为：
1）测定分子量 分子量是化学结构的基础。高分辨 质谱仪能精确地测量离子质量，精度达1ppm，即 准确测到四位小数。 2）根据谱图全貌检测其分子结构，根据分子碎裂特 征可确定化合物类型和可能的官能团，从而确定分 子结构。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
质谱仪的简述及应用PPT课件
样孔进入分析器
.
ESI是很软的电离方法，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。
特点： ❖ 适合于适用于强极性，大分子量的样品（生物大分
子）分析，如蛋白质、肽、糖等。 ❖ 最大特点是容易形成多电荷离子。一个分子量为
10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有 1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。 因此目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在 300000Da以上的蛋白质。 ❖ 主要用于液相色谱-质谱联用仪
.
（1） 电子电离源(electron ionization EI)
动画
图4-6电子电离源原理图
.
EI是质谱中最常用的离子源，电子能量一般为70eV，大 多数有机化合物的电离电位7~15eV，多数分子离子进一 步裂解产生碎片离子。
样品分子形成离子的四种途径： • 样品分子被打掉一个电子形成分子离子（同位素离子）。 • 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子。 • 分子离子发生结构重排形成重排离子。 • 通过分子离子反应生成加合离子。 特点： ❖ 碎片离子多，结构信息丰富，有标准化合物质谱库； ❖ 主要用于挥发性样品的电离，不能汽化的样品不能分析； ❖ 稳定性不高的样品得不到分子离子；
第四章 质谱分析法 Mass Spectrometry，MS 第一节 概述
分子
.
4.1.1 质谱仪的发展史
1911年: 世界第一台质谱装置（J.J. Thomson） 40年代: 用于同位素测定和无机元素分析 50年代： 开始有机物分析（分析石油） 60年代： 研究GC-MS联用技术 70年代： 计算机引入 80年代： 新的质谱技术出现：快原子轰击电离子源，基
质辅助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源； LC-MS联用仪，感应耦合等离子体质谱仪，富立叶变换质谱仪等
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烷烃化合物断裂多在C-C之间发生，且易发生在支链上：
如：正己烷
15 H 3C 71 71 H3C 57 H3C 43 H3C 29 H3C 15 CH3
29
43
57
71
CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 57 43 29 15 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
大多数阳离子带电荷+1，故其峰的m/e值为阳离子的质量;
m/e值最大的是母体分子的分子量. (除母体离子发生裂解等 )。
甲烷的质谱表
m/e
相对强度
2 1.36
12 3.65
13 9.71
14 18.82
15 90.35
16 100.00
17 1.14
5、质谱图中离子主要类型
1、分子离子峰 试样分子在高能电子撞击下失去一个外层电子而形成的带 正电荷的离子，即；
分子离子峰：质谱图上质荷比最大的峰
[氮规则]
当分子中含有偶数个氮原子或不含氮原子时, 分子量应为偶 数； 当分子中含有奇数个氮原子时, 分子量应为奇数。
CH3 m/e 137 (M ) NO2
+
CH3CH2CH2COOH m/e 88 (M+)
2、碎片离子峰 分子离子产生后可能具有较高的能量，将会通过进一步碎裂或 重排而释放能量，碎裂后产生的离子形成的峰称为碎片离子峰。 碎片离子峰的峰高与化学键断裂及分子结构有关，碎片离子峰越 稳定它的峰高也越高。 烯烃多在双键旁的第一个键上开裂：
被分析对象：气体、液体、固体。
3、质谱分析的基本原理
产生离子的方法：电子轰击(EI)、化学电离(CI)、快原子轰击(FAB)、 电喷雾电离(ESI)等。 电子轰击离子化法是有机化合物电离的常规方法。 化学电离法可得到丰度较高的分子离子或准分子离子峰。
M
-e
+
M.
+
A+ + B C. + D
1u
1 12.000g 24 1 . 66054 10 g 12 6.02214 1023 1.66054 10 27 kg
4、同位素离子峰 有些元素具有天然存在的稳定同位素，会在质谱图上出现 一些M+1，M+2，M+3的峰，由这些同位素形成的离子峰称为同位 素离子峰。 同位素离子峰相对峰高取决于分子中同位素的种类、数量和 丰度。 例如：CH4 M=16 12C+1H×4=16 M 分子离子峰 13C+1H×4=17 M+1 12C+2H+1H×3=17 M+1 同位素离子峰 13C+2H+1H×3=18 M+2
•
•
质量分析装置把不同质荷比的离子分开
经检测器检测之后可以得到样品的质谱图
3
2、质谱分析的特点
质谱法是唯一可以确定分子质量的方法； 灵敏度高； 样品用量少，通常只需微克级样品，检出限可达10-14 g； 质谱仪种类很多，应用范围广，可进行同位素分析，也可进行化学 分析，可进行无机成分、有机结构分析，生物样品分析；
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
3、亚稳离子峰 若质量为m1的离子在离开离子源受电场加速后，在进 入质量分析器之前，由于碰撞等原因很容易进一步分 裂失去中性碎片而形成的m1+m2+△m 这种亚稳离子峰的表观质量用m*表示，它与m1、m2的 关系为：m* = （ m2 ）2 / m1 式中m1为母离子的质量， m2为子离子的质量。 亚稳离子峰具有离子峰宽（约2-5个质量单位）、相 对强度低、m/z不为整数等特点，因而很容易从质谱图 中观察。
第十九章 质谱分析仪
第一节 质谱分析的基本原理
质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，然 后按照质量或质荷比（m/z）实现分离分析，测定离子质 量及其强度分布。 这种按质量或质荷比大小顺序排列而成的图谱就是质谱 图。
1、基本定义
• • 质谱分析法主要是通过对样品离子质荷比的分析而实 现对样品进行定性和定量的一种方法 电离装置把样品电离为离子
+ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH3C O + C4H9O m/e 43 CH3COOH + C4H8+ m/e 56
+
O CH3 C OCH2CH2CH2CH3
4、质谱图
横坐标：m/e (质荷比) ; 纵坐标：相对强度
100 相 80 对 强 60 度 40 % 20 0 2
m/e
甲烷的质谱
12
14
16 17
最强的峰为基峰，规定其强度为100%. 峰的强度与该离子出现的几率有关。 丰度最高的阳离子是最稳定的阳离子。
R4 H R Z H
CH
CH CH
Z C R
1
4
C H
R
3
R
C H
3
H C
C R
1
R 2 R 2 可以发生这类重排的化合物有:酮、醛、酸、酯、含P = O， ＞S = O的化合物、烯烃类和苯类化合物等。
16
第二节 质谱仪性能指标
1. 质量测量范围 它是指质谱仪能够进行分析的样品的相对原子质量范围，以原子质量单 位来进行计量。 一个原子质量单位（1u）就是处于基态12C中性原子的质量的1/12。
因为，在甲烷中，I17/I16=0.011。所以，在丁烷中，出 现一个13C的几率是甲烷的4倍，则分子离子峰m/z = 59、 58的强度之比I59/I58 = 4×0.011 =0.044；
5、重排离子峰 在两个或两个以上键的断裂过程中，某些原子或基团从一个位 置转移到另一个位置发生重排，并丢失掉中性分子或碎片后而 形成的离子，称为重排离子。质谱图上相应的峰为重排离子峰。 其中最常见的一种是麦氏重排。这种重排形式可以归纳如下：
M
-e
M.
+
中性分子
分子离子
M+为分子离子或母体离子。分子离子的质量与化合物的分 子量相等。
一般有机分子的电离电位在7-15eV，几乎所有的有机分 子都有可以辨认的分子离子峰。 芳香环分子可产生较强的分子离子峰； 高分子量的脂肪醇、醚及胺等产生较小的分子离子峰； 若不考虑同位素的影响，分子离子峰一般具有最高质量。 分子离子峰的稳定性越大，那么质谱图上对应的分子离子峰越 高。 有机化合物分子离子峰的稳定性顺序： 芳香化合物＞共轭链烯＞烯烃＞脂环化合物＞直链烷烃＞酮＞ 胺＞酯＞醚＞酸＞支链烷烃＞醇