质谱仪的历史与发展
质谱分析
8 质谱8.1 概述质谱分析是现代物理、化学以及材料领域内使用的一个极为重要的工具。
从第一台质谱仪的出现至今已有80年历史。
早期的质谱仪器主要用于测定原子质量、同位素的相对丰度，以及研究电子碰撞过程等物理领域。
第二次世界大战时期，为了适应原子能工业和石油化学工业的需要，质谱法在化学分析中的应用受到了重视。
以后由于出现了高性能的双聚焦质谱仪，这种仪器对复杂有机分子所得的谱图，分辨率高，重现性好，因而成为测定有机化合物结构的一种重要手段。
60年代末，色谱-质谱联用技术因分子分离器的出现而日趋完善，使气相色谱法的高效能分离混合物的特点，与质谱法的高分辨事鉴定化会场的特点相结合，加上电子计算机的应用，这样就大大地提高了质谱仪器的效能，扩展了质谱法的工作领域。
近年来各种类型的质谱仪器相继问世，而质谱仪器的心脏—离子源，也是多种多样的，因此质谱法已日益广泛地应用于原子能、石油化工、电子、医药、食品、材料等工业生产部门，农业科学研究部门，以及核物理、电子与离子物理、同位素地质学、有机化学、生物化学、地球化学、无机化学、临床化学、考古、环境监测、空间探索等科学技术领域。
质谱法具有独特的电离过程及分离方式，从中所获得的信息直接与样品的结构相关，不仅能得到样品中各种同位素的比值，而且还能给出样品的结构和组成。
因此，质谱学已成为有机、无机、高分子材料结构分析的有力工具。
已高分子材料为例，由于高分子材料的分子量较大，而且不易挥发，所以无法直接用质谱进行鉴定。
但通过软电离方法却可有效地测定各种塑料、橡胶、纤维的主体结构单元以及高分子材料中所使用的各种添加剂的化学结构。
应用热裂解—质谱或热裂解-气相色谱-质谱，可分别获得不同高分子结构特征的热裂解产物，从而进一步揭示聚合物的链节以及序列分布。
这在研究高分子的结构与性质关系方面可发挥很大的作用。
辉光放电质谱（GDMS）和火花源质谱（SSMS）是进行高纯固体材料全面分析的两种主要分析技术。
质谱仪的历史与发展
质谱仪的历史与发展质谱的发展与核物理的早期发展紧密相连,而核物理的早期发展又是建立在真空管气体放电的技术上;克鲁克斯管是从早期用的盖斯勒管改良而来的,它是一个内部抽成较低气压的玻璃管,两端装有电极,阴极和阳极之间可以产生10 -100千伏的高压;克鲁克斯管运行时的真空比帕斯卡要低得多,这是射线管实验——特别是阳极射线研究的必备条件;许多基于克鲁克斯管的实验带来了原子和核物理方面开创性的研究成果;最着名的是在1895年由威廉·康拉德·伦琴发现x射线;不到年之后.汤姆森通过对阴极射线在电场中的偏转分析和测量了电子的质荷比m / e;他发现了一种质量只有氢原子当时已知的最轻的原子的1/1800却带有一个单位负电荷的粒子,这是电子的发现;维恩在1898年通过对阳极射线的分析测量了氢原子核的质量,这是首次对质子的测量;维恩和汤姆森正是质谱法的开创者如图是1898年由维恩制造的第一台质谱实验装置;在一个气压很低的玻璃管中设置了阴极A和阳极a用来产生阳极射线,然后射线会经过平行的电极缝,同时b区域的真空管外也覆盖了电极用来屏蔽磁场;在真空管c区域内,除了磁极间的平行磁场外在垂直射线和磁场方向设置了平行电场来分析离子束;在电场和磁场的作用下,只有特定速度v=E/B的离子可以到达真空管末端,这就是我们现在所说的速度选择器;这个装置的长度只有5厘米;维恩利用它从阳极射线中选出特定速度的离子进行研究,测量了氢原子核当时维恩并不知道这是氢原子核的荷质比,并研究了其他一些更重的离子;但直到1919年卢瑟福的系列工作之后才正式宣判了质子的发现;尽管如此,正如.汤姆森所说,维恩是第一个是用磁场偏转来分析离子束性质的科学家;不过真正意义上的质谱法的诞生还要归功于1907年汤姆森本人的实验;上图是汤姆森在剑桥搭建的第一台质谱仪的实物和原理;他同样采用阳极C 把放电区和测量区分开,放电区冲入少量的某种气体,阳极和阴极之间加有30-50千伏的电压;同样为了屏蔽磁场的干扰,在放电区的外面放置了金属的隔离罩W;放电区电极C 中间是一个6cm 长,内径从到的准直孔,用一个非常精巧的毛细玻璃管F 和测量区相连;气体在放电区电离出离子,并且在高电场下获得很快的速度,最后沿着毛细玻璃管以很窄的一束射入抽真空的测量区;测量区内安装了两块平行的电极A,并且外部有一组磁极P 提供磁场;与维恩的实验不同,这里磁场和电场的方向是平行的;经过偏转的离子束打在后面的荧光屏上;汤姆森采用了Zn 2SO 4作为荧光材料,它的灵敏度比之前使用的材料要高很多;经过简单的力学分析计算,可以得到离子束在x 和y 方向的偏转距离为： 当0mv R L qB=>>时实验的设置可以满足这一点,x 可以近似为0q BLD x m v ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由此可以看出,在确定的电场和磁场之下,对于不同荷质比的粒子,随着其速度的变化调节加速电压,会在荧光屏上显示出不同的抛物线轨迹,他们都出发自同一个未经偏转的原点;汤姆森利用这个原理测量了多种气体电离出的离子束,在早期的实验结果中就可以看到,不同质量离子形成的抛物线都是比较清晰锋锐的,没有出现成片的散点,这也是第一次证明了同一种原子在比较精细的测量中没有表现出质量差别;这是1913年汤姆森发表的最着名的一张质谱图,可以看到很多清晰的离子谱线,最引人注目的是22Ne和20Ne,这是第一次发现化学元素的同位素;当时已经成为汤姆森助手的.阿斯顿为了证实这一结果,后来又进行了一系列实验,终于成功分离并制备了这两种同位素的样本;其实在1918年邓普斯特设计了一套同位素分离装置,如图离子在G中产生并被高压加速,通过狭缝S1进入抽真空的分析器A,A 内有垂直于纸面方向的匀强磁场,粒子在其中偏转180°后,能经过狭缝S2的离子才会被探测到,装置的加速电压可以从500V到1750V;由于离子在磁场中的偏转半径R=mv/qB,经过180°的偏转后,出射方向与入射方向平行,因此通过加速电压和狭缝的选择,可以得到不同荷质比的离子束;实验所用的离子源是热源,是加热或用阴极电子轰击铂片上的对应离子盐产生的的;但是由于当时技术条件的限制,达到一定强度的大范围匀强磁场难以得到,但是为了减小误差,粒子的加速电压又必须足够高因为粒子的速度本身存在一定分布,也就是说粒子的偏转半径却又不能太小;因此后来尼尔等又发展了90°、60°等小角度偏转的质谱装置,来进行更精确的实验;阿斯顿也是在邓普斯特的想法上提出了改进;1919年,阿斯顿制作了一台全新的质谱仪,上图是阿斯顿的实验装置示意图,和得到的结果;气体电离产生的离子束先经过S1、S2两个准直孔,同时通过一个与其有倾角θ的平行电极板加速,通过挡板D,再经过圆形的匀强磁场偏转,最后打在荧光屏上;阿斯顿的装置拥有十分精巧的几何结构设计,因为离子束在电场中的偏转与和磁场中的偏转都与q/m、v相关,两次偏转符合的结果消除了v的影响,使得相同荷质比不同速度的粒子最终在屏所处的平面上聚焦在同一点;这个装置极大地减小了质谱测量的误差去除了离子速度分布的影响,扩展了能够测量的离子种类,得到的质谱结果为当时的元素整数质量规则提供了直观的阐释;1922年,阿斯顿获得了诺贝尔物理学奖,以表彰它在质谱仪,同位素等方面的贡献;随后,阿斯顿又进一步改进了他的实验装置主要是在材料和工艺上,以测定不同元素的质量,并且发现了元素的相对原子质量与整数的偏差,现在我们知道这是核子结合成原子核时的质量亏损,或者说敛集率造成的,但是阿斯顿是在没有相关理论的情况下,率先利用质谱仪观测并且研究这一现象的;基于阿斯顿质谱仪中聚焦的思想,1934年Mattauch与Herzog进一步发展出了完整的离子束能量和方向的双聚焦理论,并且能在同一张底片上得到很大范围的质量谱;这种双聚焦质谱仪最终以他们的名字命名;双聚焦的设计基本成为了之后20年内多数质谱仪的蓝本;在这期间,仪器的材料,制造工艺,离子束的制备方法等都有了很大的发展,实验规模和精度也有了很大提升;质谱仪在同位素的研究方面取得了很多成果,最着名的可能是提取出了铀的同位素235U;还有用来测定材料成分的二次离子质谱法,被应用于古生物学、地球化学和地质学;到了1960年以后,探测器、加速器、光谱学、电磁学等方面技术有了很大的发展,离子的质量测量出现了许多新的方法,比如Radio Frequency Quadrupoles RFQ,重离子加速器结合TOF系统,傅里叶变换谱学,电四极离子陷方法等等,传统的质谱仪渐渐退出了核物理研究的主流舞台;然而维恩、汤姆森、邓普斯特、阿斯顿等等一批伟大的科学家在实验装置的设计,思考和解决问题的方法上有很多值得我们借鉴和学习;无论技术和知识背景如何改变,我相信其中一些科学研究的基本思想是我们始终须要秉承的;参考文献：On rays of positive electricity; ;A positive ray spectrograph;International Journal of Mass Spectrometry 349– 350 2013 9– 18;维基百科、百度百科；。
质谱分析法
(2) 直接探针进样：高沸点液体及固体 探针杆通常是一根规格为25cm×6mm i.d.，末端有一装样
品的黄金杯(坩埚)，将探针杆通过真空闭锁系统引入样品。
优点： •引入样品量小，样品蒸 汽压可以很低； •可以分析复杂有机物； •应用更广泛。
(3) 色谱进样：利用气相（GC-MS）和液相色谱（HPLCMS）等的分离能力，进行多组份复杂混合物分析。
7.1.3 历史
1913年：Thomson使用MS报道了Ne是由22Ne和24Ne两种同位素组成；随 后，同位素分析开始发展。
30年代末：由于石油工业的发展，需要测定油的成份。通常用蒸馏的 方法先分离这些烃类混合物，然后再分别测定其折光率的方法 来分析它们。这通常要花数天时间。
40年代初：开始将MS用于石油工业中烃（有机物）的分析，并大大缩 短了分析时间。
7.1.2 应用
质谱是应用最为广泛的方法之一，可以提供以下信息： （1）样品元素组成； （2）无机、有机及生物分子的结构--结构不同，分子或
原子碎片不同(质荷比不同) （3）复杂混合物的定性定量分析--与色谱方法联用(GC-
MS)； （4）固体表面结构和组成分析--激光烧蚀等离子体-质
谱联用； （5）样品中原子的同位素比。
下图。
过程：强电场(电极间距0.5-2mm)→分子电子的量子隧道效 应*→分子热分解或碰撞→带正电荷的碎片离子→阳极排出 并加速进入磁场。
*量子隧道效应(Quantum mechanical tunneling)：分子电子被微针“ 萃出”，分子本身很少发生振动或转动，因而分子不过多碎裂。
电极要求：电极尖锐，使用微碳针(W丝上的苯基腈裂解 生成)构成多尖陈列电极可提高电离效率。
电感耦合等离子体飞行时间质谱仪 icp-tof-ms简介
ICP-MS 的质量分析器系统的作用是将离子束中的离子按质荷比的大小而分开。
根据离子束的特点和分析工作的要求，质量分析器系统应具有足够的离子传输效率和分辨本领。
通常，这两者是相互矛盾的。
完善质量分析器离子光学系统的设计，就是要保证足够分辨本领的条件下，达到最高的离子传输效率。
目前，飞行时间质量分析器系统的离子传输效率已接近100%。
相比之下四极杆只是一个质量选择器，而不是一个质量分析器，在一个离子通过四极杆时，其它质荷比的离子将被过滤掉。
ICP-MS 的联用技术是当前进行价态、形态研究的热点技术，四极杆ICP -MS 由于其单道扫描特性，不适于监测联用技术中的瞬时多元素信号。
飞行时间质谱仪的基本原理飞行时间质谱仪作为一种带电粒子的质量鉴定方法，很早就已经得到采用，它的工作原理十分简单，这就是，初始能量相同的带电原子或者带电分子，漂移一段固定的路程所用的时间与它本身的质量有关。
测定漂移时间的差别，即可对不同质量的离子进行鉴别。
1932 年，斯迈思和马赫建造了第一台基于飞行时间原理的质谱计，并成功地进行了氧同位素丰度的分析。
这是历史上第一台动态质谱仪器。
二次世界大战后，由于脉冲技术的发展，促进了飞行时间质谱技术的发展进程。
1946 年，斯蒂芬斯提出了直线脉冲飞行时间质谱仪器的设想，而在1948 年，卡梅伦和埃格斯从实验上给以实现。
1955 年，威利和麦克伦完成了这种质谱仪器的系统设计，使之成为近代商品飞行时间质谱仪器的原型。
ICP-oa-TOF-MS 相当于全谱直读的仪器，特别适合获取瞬时信号的信息，是进行FI、ETV、LA 和多种色谱方法进行样品引入研究的强大工具。
这种方法也非常适合同位素稀释法的应用或者其它内标校准方法。
飞行时间质谱仪具有一系列显著的特点。
其中包括：仪器的分析部分只是一支漂移管，机械结构简单；仪器性能指标主要依靠调节电参数而获得，机械调整方面不多，因此使用方便，能实现快速扫描，可用于监控极短的瞬时事件；在短时间内能记录任一反应过程的全部质谱，给出反应的全部信息。
质谱仪发展历史
质谱仪发展历史质谱仪是一种高精度的分析仪器，能够通过分析物质的质量来研究物质的成分、结构和性质。
本文将介绍质谱仪的发展历史，主要涵盖以下方面：起源及早期发展、1910年、1912年、质谱学领域里程碑、1934年、1943年、技术进步与新应用、20世纪50年代、20世纪60年代末、20世纪90年代、新时代的技术突破与应用扩展、2002年以及现代发展与趋势。
一、起源及早期发展质谱仪的起源可以追溯到19世纪末期，当时科学家们开始研究如何通过分析物质的质量来研究物质的成分和结构。
英国物理学家汤姆森（J.J.Thomson）在1897年发现了电子，为质谱仪的发展奠定了基础。
随后，英国物理学家阿斯顿（F.W.Aston）在20世纪初期发明了第一台真正意义上的质谱仪。
二、1910年第一台实用质谱仪诞生，由阿斯顿在剑桥大学研制成功。
这台仪器被用于分析有机化合物的成分，为有机化学领域的研究提供了强有力的工具。
三、1912年英国物理学家道布森（F.W.Dobbson）发现了质谱学中的重要原理——道布森效应，为质谱仪的发展作出了重要贡献。
这一发现揭示了离子在电场中的运动轨迹与质量有关，为质谱仪的进一步发展提供了理论基础。
四、质谱学领域里程碑随着时间的推移，质谱学领域不断取得突破性进展。
1927年，阿斯顿研制出第一台单聚焦质谱仪；1946年，第一台双聚焦质谱仪问世；1952年，电子捕获检测器（ECD）被应用于质谱分析；1955年，离子源被引入到质谱分析中，为后续质谱技术的发展奠定了基础。
五、1934年在工业和化学领域，质谱仪得到了广泛应用。
这一时期，人们开始利用质谱仪分析各种有机化合物和无机化合物，为化学工业的发展提供了强有力的支持。
六、1943年质谱仪的快速检测技术取得了重要进展。
美国科学家科克伦（W.H.Cochrane）发明了飞行时间质谱仪（TOF），使得质谱仪的检测速度得到了极大的提升。
这一技术至今仍在广泛应用。
质谱技术的发展和应用
质谱技术的发展和应用质谱技术简介质谱技术是对样品中化学元素、分子结构、分子量以及离子含量的定量与定性分析方法，是一种高灵敏度、高精度的分析技术。
可以说，质谱技术已经成为了当今科学研究、医学检测和环境监测等领域中必不可少的技术手段之一。
质谱技术的历史质谱技术的历史可以追溯到1913年，当时英国物理学家汤普森在进行电子研究时首次发现了电子的存在。
接下来的几十年，科学家们陆续提出了各种不同的质谱仪，如质谱行程管、磁扭曲飞行器等。
1960年代，薛定谔提出了“质谱仪第一原理”，质谱技术得以在基础理论上更加完善。
1970年代，质谱技术加速发展而成为独立的科学领域，极大地促进了化学、物理等领域中的科学研究。
质谱技术的主要类型质谱技术主要包括以下几种类型：1.电子轰击离子源电子轰击离子源是最早的离子源之一，其原理是利用高能量电子轰击固态或气态样品，产生快速电子、离子、分子以及中性粒子等。
这种离子源具有反应速度快、灵敏度高等优点，可以用于分析有机、无机物质以及生物大分子。
2.电喷雾离子源电喷雾离子源是目前应用最广泛的离子源之一，其原理是将样品溶解于混合溶剂中，通过电场作用产生微滴，并在电子或激光作用下离子化。
该离子源具有产生离子多样、灵敏度高以及对复杂样品适用性好等优点。
3.热电离离子源热电离离子源是一种高温电子电离技术，其优点在于操作简单、产物稳定以及检测效率高等。
该离子源广泛应用于质谱仪与分子束实验室等领域。
质谱技术的应用领域质谱技术的应用领域非常广泛，不仅在大学科研中被广泛使用，还在医学、环境监测、食品安全等领域中发挥着关键作用。
1.医学应用在医学领域，质谱技术广泛应用于分离、鉴定以及分析生物化学分子，如蛋白质、代谢产物等。
通过质谱技术的分析，可以在疾病早期进行检测，有效预防与治疗相关疾病。
2.环境监测在环境领域中，质谱技术被广泛用于空气、水、土壤等样品的化学分析和检测。
借助于质谱技术分析环境样品，能够对空气、水源及土壤污染的情况、影响程度等进行全面、准确的分析。
离子源
目前，气相质谱和液相质谱的联用已经越来越普及。
作为质谱仪中的一个重要组成部分—离子源有哪些种类以及各自不同的用途呢？首先对于气相质谱（GS/MS）来说，主要有电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）和场致电离源（FI）及场解吸电离源（FD）。
EI是利用一定能量的电子与气相中的样品分子相互作用（轰击），使分子失去电子，电离成离子。
当分子离子具有的剩余能量大于其某些化学键的键能时，分子离子便发生碎裂，生成碎片离子。
其优点在于它是非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化，且离子化效率高、灵敏度高；能够提供丰富飞结构信息，是化合物的指纹谱；有庞大的标准谱库供检索。
其缺点在于不适用于难挥发、热不稳定的样品，而且只能检测正离子，不检测负离子。
CI是指引入一定的反应气进入离子化室，反应气在具有一定能量的电子流的作用下电离或裂解，生成的离子和反应气分子进一步反应或和样品分子发生离子分子反应，通过质子交换使样品分子电离。
其优点在于可以通过控制反应，根据离子亲和力和电负性选择不用的反应试剂，用于不同化合物的选择性检测。
其缺点在于也不适用于难挥发和热不稳定样品，谱图重复性不如EI图谱，而且反应试剂容易形成较高的本底，影响检测限。
FI和FD是一种软电离方式，由一个电极和一组聚焦透镜组成，形成高达几千伏的强电场，使气态分子的电子被拉出而电离。
其优点在于几乎没有碎片离子，没有本底，图谱很干净。
缺点在于仅适用于扇形磁场质谱和飞行时间质谱仪，我们常见的四级杆质谱和离子肼质谱都不能配置FI和FD源，而且高压容易产生放电效应，操作也更难一些。
EI源是我们最常见的气质离子源。
对于液相质谱（LC/MS）来说，主要有大气压离子源（API）、快原子轰击源（FAB）和基质辅助激光解析电离源（MALDI）三种电离方式。
API主要给出分子量信息，一定条件下可以提供有限的信息结构，它又包括电喷雾电离（ESI）和大气压化学电离（APCI）。
ESI是指样品溶液从毛细管流出时，在电场及辅助气流的作用下喷成雾状的带电液滴，液滴中溶剂被蒸发，使液滴直径变小，发生“库伦爆炸”，把液滴炸碎，此过程不断重复，形成样品离子。
质谱解谱教程 (1)
第四章：质谱法第一节: 概述1.1 发展历史1.1886年，E. Goldstein在低压放电实验中观察到正电荷粒子.2. 1898年,W. Wen发现正电荷粒子束在磁场中发生偏转.3.现代质谱学之父: J. J. Thomson(获1906年诺贝尔物理奖).4.1922年, F.W.Aston[英]因发明了质谱仪等成就获诺贝尔化学奖. 1942年, 第一台商品质谱仪.5.50年代起,有机质谱研究(有机物离子裂解机理, 运用质谱推断有机分子结构)6.各种离子源质谱, 联机技术的研究及其在生物大分子研究中的应用(CI, FD, FAB, ESI-MS等)1.2 特点:1.灵敏度高(几微克甚至更少的样品, 检出极限可达10-14克)2.是唯一可以确定分子式的方法.3.分析速度快(几秒)4.可同色谱联用.第二节: 基本原理2.1基本原理质谱是唯一可以确定分子式的方法。
而分子式对推测结构是至关重要的。
质谱法的灵敏度远远超过其它方法，测试样品的用量在不断降低，而且其分析速度快，还可同具有分离功能的色谱联用。
具有一定压力的气态有机分子，在离子源中通过一定能量(70ev)的电子轰击或离子分子反应等离子化方式，使样品分子失去一个电子产生正离子, 继而还可裂解为一系列的碎片离子，然后根据这些离子的质荷比(m/z e)的不同，用磁场或磁场与电场等电磁方法将这些正离子进行分离和鉴定。
由此可见质谱最简单形式的三项基本功能是：（1）气化挥发度范围很广的化合物；（2）使气态分子变为离子（除了在气化过程中不产生中性分子而直接产生离子的化合物）；（3）根据质荷比(m/z e)将它们分开，并进行检测、记录。
由于多电荷离子产生的比例比单电荷离子要小得多，通常取z等于1，e为常数（1个电子的电荷），因而就表征了离子的质量。
这样，质谱就成为了产生并称量离子的装置。
由于各化合物所形成的离子的质量以及各种离子的相对强度都是各化合物所特有的，故可从质谱图形中确定分子量及其结构。
质谱的原理和仪器构造
单聚焦质量分析器 -- 使用扇形磁场。 双聚焦质量分析器 -- 使用扇形磁场及 扇形电场。 这二种质量分析器曾经是有机质谱的主 体，现仍在继续发挥重要作用。
工作原理：在离子源中形成的各种(正)离子都被加速电压加速，而获得动能：
d. 色谱进样系统
用于 GC-MS,HPLC-MS,CE-MS
2.电离和加热室 (离子源)
被分析物质在这里被电离，形成各种离子。不 同性质的样品需用不同的电离方式。为使生成 的离子到达质量分析器，在离子源的出口施加 一个高电压即加速电压，对离子进行加速。不 同的分析器有不同的加速电压。
离子源的种类很多，主要有电子轰击电离源 （ EI）,化学电离源（ CI）,场致电离源 （ FI）,场解吸电离源（ FD）,快原子轰击源 （FAB）,激光解吸电离源（ LD）,热喷雾电离 源（ TS）,电喷雾电离源（ ESI）,大气压化 学电离源（ APCI）,基质辅助激光解析电离源 （ MALDI）等。
为提高仪器的分辨率，质量分析器除了采用一 个扇形磁场外，还加上一个扇形电场，静电分 析器(electrostatic analyser,ESR),又称静 电场，形成了双聚焦质量分析器。
静电场的作用：一束有一定能量分布的离子束，
经静电场的偏转后，离子按能量的大小顺次排
列。因此静电场可看作是一个能量分析器。静
公式3所描述的是理想情况。事实上，离子在 加速前，其动能并非绝对为零，而是在某一较 小的动能值之内有一个分别。同一质量的离子， 由于初始动能略有差别，加速后的速度也略有 差别，因此它们经静磁场偏转后不能准确地聚
焦于一点，也就是说静磁场具有能量色散作用。
安捷伦的质谱仪产品安捷伦的质谱仪产品
新闻媒体背景材料-媒体资料：安捷伦的质谱仪产品概述质谱测量是一种功能强大的化学分析技术。
它可以被用于识别未知物质，量化已知物质并获取其化学结构方面的信息。
质谱测量化学品的能力非常精细，可达10亿分之一克。
因此，质谱测量在现有和新兴科学分支中都是一种非常有用的技术。
质谱仪能确定样本中的分子重量和数量。
通常，它们还可以将分子分割以测量分子片段的重量。
有关分子及分子片段重量和丰度的信息被收集和显示就是所谓的质谱。
如果指纹一样，质谱可以用来辨识各种物质。
气相色谱法和液相色谱技术可分离复杂的化学品混合物。
气相色谱仪的或液相色谱仪往往会与质谱仪结合在一起，即气相色谱/质谱仪或液相色谱/质谱仪系统。
在使用质谱前采用色谱仪会让质谱仪能更加简便地确定复杂样本中所有的单一化学成分。
–它包括了单四极杆质谱，离子阱质谱，飞行时间质谱(TOF)，三重串联四极杆质谱(QQQ)和四极杆－飞行时间串联质谱（Q-TOF）。
长期以来，安捷伦科技一直都是气相色谱仪、液相色谱仪和质谱仪的领导型供应商。
其产品以优良的性能、可靠性及易于使用等优点，赢得了良好信誉。
安捷伦主要有五项主要配置的质谱仪产品。
–它包括了单四极杆质谱，离子阱质谱，飞行时间质谱(TOF)，三重串联四极杆质谱(QQQ)和四极杆－飞行时间串联质谱（Q-TOF）。
根据客户对比研究的结果，当前液相色谱/质谱仪的一个主要缺点是它们需要分步而繁琐的操作。
安捷伦推出了完整的的液-质联用平台，即Agilent 6000系列液-质联用系统。
它包括了单四极杆质谱，离子阱质谱，飞行时间质谱(TOF)，三重串联四极杆质谱(QQQ)和四极杆－飞行时间串联质谱（Q-TOF）。
- 他们不仅关注匹配或超过竞争对手的性能，还致力于创造一个新的可靠性标准。
应用液相色谱用途广泛，已经成为大多数化学行业和生命科学行业中的标准配置。
安捷伦液相色谱和液－质联用系统正为各种客户群服务，如药物研制和生产、蛋白质、食品安全、环境、国土安全和石油化工等市场。
飞行时间质谱发展历史
飞行时间质谱仪的发展史
飞行时间质谱仪的发展史可以追溯到20世纪初。
1906年，J.J.Thomson 使用阴极射线管测得电子质核比获得诺贝尔物理学奖。
在1912年，他设计了质谱仪的前身，发现了氖同位素。
1920年，F.W.Aston设计出第一台速度聚焦式质谱仪。
1934年，J.Mattauch发明了第一个磁场双聚焦质谱仪。
1946年，W.Stephens首次发明了时间飞行质谱仪（TOF,Time of Flight）。
1948年，A1E1Cameron和D1F1Eggers研制出世界上第一台飞行时间质谱仪实验样机，其直线飞行管长达10m，分辨率却不到5。
飞行时间质谱有两种飞行模式：平行飞行模式和垂直飞行模式。
在现代质谱产品中，大都已经采用垂直飞行模式。
尤其在大气化学领域，美国的科研团队以质谱仪为主，欧洲则以测量粒径的仪器为主。
气相色谱质谱联用仪的发展历史
一、引言气相色谱质谱联用仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）是一种高效、高灵敏度的分析技术，已经成为当今化学分析领域中的重要工具。
在本文中，我将会从GC-MS的发展历史、原理和应用领域等方面进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章。
二、GC-MS的发展历史1. 早期的气相色谱技术气相色谱技术最早可以追溯到20世纪50年代，当时的气相色谱仪虽然具有分离能力，但是对于分析物质的鉴定能力还不够强。
2. 质谱仪的发展与此质谱仪作为一种高分辨率、高灵敏度的分析工具，也在不断发展壮大。
20世纪60年代，质谱仪技术得到了长足的进步和发展，大大提高了分析物质的检测能力。
3. GC-MS的诞生随着气相色谱和质谱两种技术的不断发展，20世纪70年代初期，GC-MS技术正式诞生。
这种联用技术将气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力结合在一起，成为了当时分析化学领域的一大突破。
4. GC-MS的技术改进在后续的发展历史中，GC-MS技术不断进行改进和优化，包括增加了对样品的前处理技术、提高了灵敏度和分辨率等方面的改进。
如今，GC-MS已经成为了化学分析中的重要工具，被广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等各个领域。
三、GC-MS的原理和应用1. GC-MS的原理GC-MS技术的原理是将气相色谱仪和质谱仪联用，首先通过气相色谱将样品中的化合物分离出来，然后再通过质谱对分离出来的化合物进行鉴定。
这种联用技术大大增强了分析的能力和准确性。
2. GC-MS的应用领域GC-MS技术在环境监测中被广泛应用，可以对空气、水、土壤中的有机污染物进行快速、准确的检测。
在食品安全领域，GC-MS可以用于检测食品中的农药残留、添加剂等有害物质。
GC-MS还被广泛应用于药物分析、毒物检测等领域。
四、对GC-MS的个人观点和理解作为化学分析领域的一名研究人员，我个人非常欣赏GC-MS这种分析技术。
中国临床质谱检测发展历史
中国临床质谱检测发展历史临床质谱检测技术是一种基于质谱技术的医学检测方法，具有高灵敏度、高特异性、高分辨率和高通量等优点，广泛应用于临床诊断、治疗监测和预后评估等领域。
中国临床质谱检测技术的发展经历了多个阶段，下面将详细介绍。
一、起源与早期发展临床质谱检测技术起源于20世纪80年代，随着生物化学和分子生物学等学科的发展，越来越多的科学家开始尝试将质谱技术应用于临床医学领域。
中国临床质谱检测技术的早期发展主要是引进和消化国外技术，一些科研机构和企业开始引进国外先进的质谱仪器和试剂，开展相关的研究工作。
二、仪器设备国产化随着技术的不断发展和市场的不断扩大，中国临床质谱检测技术逐渐实现了仪器设备的国产化。
一些国内企业开始生产自己的质谱仪器和试剂，并且逐渐占领了国内市场。
这些企业通过引进国外技术、自主创新等方式，不断提高自己的技术水平和产品质量。
三、技术应用拓展随着仪器设备国产化的不断推进，中国临床质谱检测技术的应用范围也不断扩大。
目前，临床质谱检测技术已经广泛应用于感染性疾病、肿瘤、内分泌代谢疾病、神经性疾病等领域。
例如，通过检测血浆中的代谢物和蛋白质组学分析，可以帮助诊断糖尿病、肝病、肾病等内分泌代谢疾病；通过检测脑脊液中的神经递质和蛋白质组学分析，可以帮助诊断神经系统疾病。
四、行业规范化为了规范临床质谱检测技术的使用和保障医疗安全，国家相关部门制定了一系列的法规和标准。
例如，2015年国家卫生计生委颁布了《临床质谱检测技术指南》，对临床质谱检测技术的实验室管理、方法学验证等方面进行了规定；国家食品药品监督管理总局也发布了一系列关于临床质谱检测试剂的质量标准和管理办法。
这些法规和标准的制定和实施，为临床质谱检测技术的规范化发展提供了保障。
五、未来发展趋势随着科技的不断进步和临床需求的不断增长，中国临床质谱检测技术将继续向更加高效、灵敏、特异和高通量的方向发展。
同时，随着人工智能等新技术的应用，临床质谱检测技术也将实现智能化、自动化和信息化。
中国临床质谱发展历史
中国临床质谱的发展历史可以追溯到20世纪80年代。
以下是中国临床质谱发展的主要里程碑：
1.1980年代初：中国开始引入质谱技术，建立了第一个质谱实验室，并开始进行质谱分
析方面的研究。
2.1990年代初：中国研究人员开始在临床领域应用质谱技术，特别是对于药物代谢和生
化标记物的检测。
3.1995年：中国科学院成都有机化学研究所在上海建立了国内第一个临床质谱实验室，
为临床实验室提供质谱服务和技术支持。
4.2000年：中国临床质谱学会成立，推动了临床质谱领域的学术交流和合作。
5.2003年：中国国家自然科学基金委员会设立了“质谱与色谱基础研究及应用”项目，
为临床质谱研究提供了更多的经费支持。
6.2010年：中国开展了国家重大科技专项“临床应用质谱技术与设备研制”项目，旨在
促进临床质谱技术的发展和应用。
7.近年来：中国临床质谱领域取得了显著进展，涉及领域包括药物代谢研究、生物标志物
鉴定、毒理学检测以及临床诊断等。
越来越多的医院和实验室引入质谱设备，并在临床实践中应用质谱技术。
中国临床质谱的发展历程仍在继续，随着技术的不断进步和应用的扩大，临床质谱在疾病诊断、治疗监测和个体化医学方面的应用前景非常广阔。
质谱发展历史-基础知识
传递部分能量(多小于6ev)形成离子及部分碎片.
EI的优缺点
优点
1.级的灵敏度
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
B. FBI快速原子/离子轰击离子源 Fast Atom/Ion Bombardment
第一节 进样部分
要求： 大气压下的样品要进入高真空的质谱仪，
而不影响仪器的真空度。 方式：
进样板进样 进样头进样 毛细管进样（从气相色谱及液相色谱柱）
第二节 离子源
▪ A :EI源 Electron Ionization
▪
是1980年以前的主要离子化方式,只能用于远远小于生物有机分子的小分子
(400Da以下)的检测,样品需经过汽化(通常热解吸附)进入电离区,与电子流撞击.电子流
DC+RF
四极杆质量分析器的 优点
四极杆质量分析器通常与EI、ESI源联接 1、能容忍相对低的真空度（约10x10⁻⁵Torr） 2、m/z可达3000， ESI离子源产生的多电荷
生物分子离子m/z正好多在3000以内。 3、开销低廉。
B、离子阱质量分析器
三维的四极杆，RF加在环形电极上。
环形电极
品光降解。
4、串联质谱功能较弱，除非接反 射装置进行源后衰变测量。
5、不能分析非共价键相互作用。 6、定量时需要内校准。 7、如没有反射飞行装置，不能分
析多肽修饰。
8、对各种赋形剂的容忍度低（如 含磷酸缓冲液，大于150mM的盐
等。
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质谱仪的历史与发展
质谱的发展与核物理的早期发展紧密相连，而核物理的早期发展又是建立在真空管气体放电的技术上。
克鲁克斯管是从早期用的盖斯勒管改良而来的，它是一个内部抽成较低气压的玻璃管，两端装有电极,阴极和阳极之间可以产生10-100千伏
m/e。
下，只有特定速度（v=E/B）的离子可以到达真空管末端，这就是我
们现在所说的速度选择器。
这个装置的长度只有5厘米。
维恩利用
它从阳极射线中选出特定速度的离子进行研究，测量了氢原子核（当
时维恩并不知道这是氢原子核）的荷质比，并研究了其他一些更重的离子。
但直到1919年卢瑟福的系列工作之后才正式宣判了质子的发现。
尽管如此，正如J.J.汤姆森所说，维恩是第一个是用磁场偏转来分析离子束性质的科学家。
不过真正意义上的质谱法的诞生还要归功于1907年汤姆森本人的实验。
上图是汤姆森在剑桥搭建的第一台质谱仪的实物和原理。
他同样采用阳极C把放电区和测量区分开，放电区冲入少量的某种气体，阳极和阴极之间加有30-50千伏的电压。
同样为了屏蔽磁场的干扰，在放电区的外面放置了金属的隔离罩W。
放电
Zn2SO
同一个未经偏转的原点。
汤姆森利用这个原理测量了多种气体电离出的离子束，在早期的实验结果中就可以看到，不同质量离子形成的抛物线都是比较清晰锋锐的，没有出现成片的散点，这也是第一次证明了同一种原子在比较精细的测量中没有表现出质量差别。
这是1913年汤姆森发表的最着名的一张质谱图，可以看到很多清晰的离子谱线，最引人注目的是22Ne和20Ne，这是第一次发现化学元素的同位素。
当时已经成为汤姆
森助手的F.W.阿斯顿为了证实这一结果，后来又进行了一系列实验，终于成功分离并制备了这两种同位素的样本。
其实在1918年邓普斯特设计了一套同位素分离装置，如图
离子在G中产生并被高压加速，通过狭缝S1进入抽真空的分析器A，A内有垂直于纸面方向的匀强磁场，粒子在其中偏转180°后，能经过狭缝S2的离子才会被
布）60°
荧光屏上。
阿斯顿的装置拥有十分精巧的几何结构设计，因为离子束在电场中的偏转与和磁场中的偏转都与q/m、v相关，两次偏转符合的结果消除了v的影响，使得相同荷质比不同速度的粒子最终在屏所处的平面上聚焦在同一点。
这个装置极大地减小了质谱测量的误差（去除了离子速度分布的影响），扩展了能够测量的离子种类，得到的质谱结果为当时的元素整数质量规则提供了直观的阐释。
1922年，阿斯顿获得了诺贝尔物理学奖，以表彰它在质谱仪，同位素等方面的贡献。
随后，阿斯顿又进一步改进了他的实验装置(主要是在材料和工艺上)，以测定不同元素的质量，并且发现了元素的相对原子质量与整数的偏差，现在我们知道这是核子结合成原子核时的质量亏损，或者说敛集率造成的，但是阿斯顿是在没有相关理论的情况下，率先利用质谱仪观测并且研究这一现象的。
基于阿斯顿质谱仪中聚焦的思想，1934年Mattauch与Herzog进一步发展出了
展，，
计，思考和解决问题的方法上有很多值得我们借鉴和学习。
无论技术和知识背景如何改变，我相信其中一些科学研究的基本思想是我们始终须要秉承的。
参考文献：
Onraysofpositiveelectricity;J.J.Thomson,PhilosophicalMagazine13(1907); Apositiverayspectrograph;F.W.Aston,PhilosophicalMagazine38(1919); InternationalJournalofMassSpectrometry349–350(2013)9–18;
维基百科、百度百科；。