质谱仪的简述及应用ppt课件
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1、样品引入系统
气体——直接导入或用气相色谱进样 液体——加热汽化或雾化进样 固体——用直接进样探头
.
图4-4 雾化进样
.
HEN N eb u lizer
H eater H eated G as
N e b u lize r G a s
Sweep G a s In
W a te r Va p o r
.
（2）化学电离源(chemical ionization CI)
结构与EI同，离子化室充反应气体（甲烷、异丁烷、氨
等），电子首先将CH4离解，通过离子-分子反应来完 成电离。其电离过程如下：
CH4 + e CH4+ + CH4
CH4+ + 2e （ CH3 + ， …） CH5+ + CH3
CH3+ + CH4
样品分子失去一个电子而电离所产生的离子，记为 M 。
2）准分子离子（quasi-molecular ion） 准分子离子常由软电离产生，一般为 M+H +、M-H +。 3）碎片离子（fragment ion） 泛指由分子离子破裂而产生的一切离子。狭义的碎片离子
指由简单断裂产生的离子。 4）重排离子（rearrangement ion） 经重排反应产生的离子，其结构不是原分子结构单元。
.
5）母离子（parent ion）与子离子（daughter ion） 任何一离子进一步产生某离子，前者称为母离子，后者 称为子离子。
6）亚稳离子（metastable ion） 是从离子源出口到检测器之间产生的离子。
7）奇电子与偶电子离子（odd- and even-electron ion） 具有未配对电子的离子称为奇电子离子，不具有未配对 电子的离子称为偶电子离子。
C2H5 + + H2
化合物通过汽化引入离子化室；
2、离子化
在离子化室，组分分子被一束加速电子碰撞（能量约 70eV），撞击使分子电离形成正离子；
M —— M+ + e 或与电子结合，形成负离子
M + e —— M-
.
3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子：
4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的速度v， 与质量、电荷及加速电压有关：
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
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（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；
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
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环 境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等 各个领域。
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4.1.2 质谱分析法是按照离子的质核比（m/z）大小
对离子进行分离和测定从而对样品进行定性和定量分析 的一种方法。
D ry A erosol W ater Vapo r
S a m p le F lo w In
M akeup G as
Sweep Gas Out
图4-5 雾化进样系统
.
对于蒸汽压低的样品进行衍生化后进样
例如：葡萄糖变成三甲基硅醚的衍生物
HO HO
CH2OH O OH
Me3SiCl
CH2OSiMe3
质谱法的主要作用是： （1）准确测定物质的分子量 （2）根据碎片特征进行化合物的结构分析
分析时，首先将分子离子化，然后利用离子在电场或 磁场中运动的性质，把离子按质核比大小排列成谱， 此即为质谱。
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第二节 质谱分析的原理与仪器 4.2.1 质谱分析的过程与原理
图4-1 MS分析过程示意图
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1、进样
OH
O
OSiMe3
Me3SiO
Me3SiO
.
OSiMe3
2、 离子源(ion source)
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。
电子电离源(electron ionization EI) 化学电离源(chemical ionization CI) 快原子轰击(fast atom bombardment FAB) 电喷雾源(electronspray ionization ESI) 大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization APCI) 基质辅助激光解吸电离（matrix assisted laser desorption ionization MALDI)
zV1m2v
(1)
2
.
5、加速ห้องสมุดไป่ตู้子进入一个强度为H的磁场，发生偏转，
半径为：
rmv
(2)
zH
将（1）（2）合并：
m H2r2
(3)
z 2V
当r为仪器设置不变时，改变加速电压或磁场强度，则不 同m/z的离子依次通过狭缝到达检测器，形成质量谱， 简称质谱。
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4.2.2 有机质谱中的各种离子
1）分子离子（molecular ion）
8）多电荷离子（multiply-charged ion） 失掉两个以上电子的离子称为多电荷离子。
9）同位素离子（isotopic ion） 当元素具有非单一的同位素组成时，产生同位素离子。
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4.2.3 质谱仪的组成
进样系统（inlet system） 离子源（ion source） 质量分析器（mass analyzer） 检测器（detecter） 真空系统（Vacuum system）
1、样品引入系统
气体——直接导入或用气相色谱进样 液体——加热汽化或雾化进样 固体——用直接进样探头
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图4-4 雾化进样
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HEN N eb u lizer
H eater H eated G as
N e b u lize r G a s
Sweep G a s In
W a te r Va p o r
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（2）化学电离源(chemical ionization CI)
结构与EI同，离子化室充反应气体（甲烷、异丁烷、氨
等），电子首先将CH4离解，通过离子-分子反应来完 成电离。其电离过程如下：
CH4 + e CH4+ + CH4
CH4+ + 2e （ CH3 + ， …） CH5+ + CH3
CH3+ + CH4
样品分子失去一个电子而电离所产生的离子，记为 M 。
2）准分子离子（quasi-molecular ion） 准分子离子常由软电离产生，一般为 M+H +、M-H +。 3）碎片离子（fragment ion） 泛指由分子离子破裂而产生的一切离子。狭义的碎片离子
指由简单断裂产生的离子。 4）重排离子（rearrangement ion） 经重排反应产生的离子，其结构不是原分子结构单元。
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5）母离子（parent ion）与子离子（daughter ion） 任何一离子进一步产生某离子，前者称为母离子，后者 称为子离子。
6）亚稳离子（metastable ion） 是从离子源出口到检测器之间产生的离子。
7）奇电子与偶电子离子（odd- and even-electron ion） 具有未配对电子的离子称为奇电子离子，不具有未配对 电子的离子称为偶电子离子。
C2H5 + + H2
化合物通过汽化引入离子化室；
2、离子化
在离子化室，组分分子被一束加速电子碰撞（能量约 70eV），撞击使分子电离形成正离子；
M —— M+ + e 或与电子结合，形成负离子
M + e —— M-
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3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子：
4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的速度v， 与质量、电荷及加速电压有关：
第四章 质谱分析法 Mass Spectrometry，MS 第一节 概述
分子
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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
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（1） 电子电离源(electron ionization EI)
动画
图4-6电子电离源原理图
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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；
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
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环 境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等 各个领域。
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4.1.2 质谱分析法是按照离子的质核比（m/z）大小
对离子进行分离和测定从而对样品进行定性和定量分析 的一种方法。
D ry A erosol W ater Vapo r
S a m p le F lo w In
M akeup G as
Sweep Gas Out
图4-5 雾化进样系统
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对于蒸汽压低的样品进行衍生化后进样
例如：葡萄糖变成三甲基硅醚的衍生物
HO HO
CH2OH O OH
Me3SiCl
CH2OSiMe3
质谱法的主要作用是： （1）准确测定物质的分子量 （2）根据碎片特征进行化合物的结构分析
分析时，首先将分子离子化，然后利用离子在电场或 磁场中运动的性质，把离子按质核比大小排列成谱， 此即为质谱。
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第二节 质谱分析的原理与仪器 4.2.1 质谱分析的过程与原理
图4-1 MS分析过程示意图
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1、进样
OH
O
OSiMe3
Me3SiO
Me3SiO
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OSiMe3
2、 离子源(ion source)
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。
电子电离源(electron ionization EI) 化学电离源(chemical ionization CI) 快原子轰击(fast atom bombardment FAB) 电喷雾源(electronspray ionization ESI) 大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization APCI) 基质辅助激光解吸电离（matrix assisted laser desorption ionization MALDI)
zV1m2v
(1)
2
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5、加速ห้องสมุดไป่ตู้子进入一个强度为H的磁场，发生偏转，
半径为：
rmv
(2)
zH
将（1）（2）合并：
m H2r2
(3)
z 2V
当r为仪器设置不变时，改变加速电压或磁场强度，则不 同m/z的离子依次通过狭缝到达检测器，形成质量谱， 简称质谱。
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4.2.2 有机质谱中的各种离子
1）分子离子（molecular ion）
8）多电荷离子（multiply-charged ion） 失掉两个以上电子的离子称为多电荷离子。
9）同位素离子（isotopic ion） 当元素具有非单一的同位素组成时，产生同位素离子。
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4.2.3 质谱仪的组成
进样系统（inlet system） 离子源（ion source） 质量分析器（mass analyzer） 检测器（detecter） 真空系统（Vacuum system）