质谱分析原理及质谱仪一
化学分析中的质谱法
化学分析中的质谱法质谱法是一种在化学分析中常用的手段。
该方法通过对样品分子进行离子化和分离，然后测定质荷比（即质量与电荷的比值），从而获得样品的质谱图。
质谱法在化学分析中具有广泛的应用，如有机化合物结构的鉴定、定量分析、药物代谢研究、环境监测等。
一、质谱法的原理质谱法的原理基于离子在磁场中运动所受到的力受质量和电荷的影响，不同质荷比的离子在磁场中呈现出不同轨道。
质谱仪利用这一特性，将样品分子先转化为离子，再通过加速器和质谱分析仪进行离子排序和分离，最终形成质谱图。
二、质谱仪的组成质谱仪通常由四个主要组件组成，包括样品处理系统、加速器、质谱分析系统和数据处理系统。
1. 样品处理系统样品处理系统用于将待分析的样品分子转化为离子。
常用的方法包括电离法（如电子轰击电离、化学电离、光电离等）和中性气体反应离子源（NGRI）。
2. 加速器加速器用于给质谱仪中产生的离子加速，使其在磁场中能够形成稳定的轨道。
常用的加速器包括电场加速器、气体动力学加速器等。
3. 质谱分析系统质谱分析系统是质谱仪中最重要的部分，用于对离子进行分离和测量。
其中，质谱分析器根据质荷比的不同而采用不同的分析方法，如质谱仪、四级杆质谱仪、飞行时间质谱仪等。
4. 数据处理系统数据处理系统用于处理并解析质谱图数据。
常用的方法包括质谱图的峰定量、峰识别和质谱图的解释。
三、质谱法的应用1. 有机化合物结构的鉴定质谱法可通过对有机化合物的质谱图进行解析，确定化合物的分子式、分子量、官能团以及结构。
这对于有机化学的研究和有机化合物的合成具有重要意义。
2. 定量分析质谱法作为一种高灵敏度的分析方法，在定量分析中有重要应用。
利用标准曲线和内标法，可以准确地确定样品中目标物质的含量。
3. 药物代谢研究质谱法可以用于药物代谢研究中，通过分析药物在体内代谢产物的质谱图，了解药物代谢途径、代谢产物结构以及代谢动力学参数。
4. 环境监测质谱法在环境监测中也有广泛应用。
质谱仪工作原理
质谱仪工作原理质谱仪是一种用于分析物质成分和结构的仪器，其工作原理基于物质的离子化、分离和检测。
质谱仪在化学、生物、环境科学等领域都有着广泛的应用，能够提供高灵敏度和高分辨率的分析结果。
下面将详细介绍质谱仪的工作原理。
1. 离子化质谱仪的工作原理首先涉及到样品的离子化过程。
当样品进入质谱仪后，通常会通过不同的方法将其离子化。
常见的离子化方法包括电子轰击离子化、化学离子化和光解离子化等。
其中，电子轰击离子化是最常用的方法之一。
在电子轰击离子化过程中，样品分子受到高能电子的轰击，从而失去一个或多个电子，形成正离子和负离子。
离子化过程是质谱分析的第一步，其目的是将样品转化为可进行后续分析的离子态。
2. 分离离子化后的样品离子会进入质谱仪的分析区域，进行分离和筛选。
质谱仪通常采用质量分析器对离子进行分离，常见的质谱分析器包括飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪和离子阱质谱仪等。
这些质谱分析器能够根据离子的质量-电荷比（m/z）比例进行分离，从而实现对不同离子的筛选和分离。
分离过程是质谱分析的关键步骤，它能够有效地将复杂的混合物分离成单一的离子，为后续的检测和分析提供了基础。
3. 检测经过分离的离子将被送入检测器进行检测。
检测器通常采用电子增强器和质子检测器等，能够将离子转化为电信号进行检测。
检测器会根据离子的数量和质量进行检测和记录，从而得到离子的质谱图谱。
质谱图谱是质谱分析的结果，能够提供样品的成分和结构信息。
通过对质谱图谱的分析，可以确定样品的分子量、成分和结构等重要信息。
综上所述，质谱仪的工作原理主要包括离子化、分离和检测三个步骤。
离子化将样品转化为离子态，分离将离子按照质量-电荷比进行分离，检测器将离子转化为电信号进行检测。
质谱仪能够提供高灵敏度和高分辨率的分析结果，广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。
希望通过本文的介绍，读者能够更加深入地了解质谱仪的工作原理及其在科学研究中的重要作用。
质谱仪的基本原理和操作步骤
质谱仪的基本原理和操作步骤引言：质谱仪是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析仪器。
它通过分析样品中分子或原子的质量和结构，提供了重要的数据。
本文将介绍质谱仪的基本原理和操作步骤。
一、质谱仪的原理：1. 电离：质谱仪中，样品首先被电离成带电粒子。
最常用的电离技术是电子轰击电离，即用高能电子轰击样品分子，使其失去电子而带电。
其他常用的电离技术还包括化学电离、光解电离等。
2. 分离：电离后，带电粒子会被引入质谱仪的分离部分。
分离的原理是基于粒子在电场或磁场中的分辨率。
常见的分离技术有时间飞行法和磁扇形法。
时间飞行法基于不同离子飞行时间的差异，将粒子分离。
磁扇形法则是通过施加磁场，使得离子在磁场中的轨迹受到影响，从而实现分离。
3. 检测：分离好的粒子通过检测器进行检测和信号采集。
检测器的种类有很多，最常用的是离子倍增器和光电离器。
它们能够接受质谱仪中离子的信号，并将其转化为电信号。
4. 数据处理：检测到的离子信号经过放大和处理，最终转化为质谱图。
质谱图显示了样品中各种离子的相对丰度和质量。
通过分析质谱图，可以确定样品组分并检测有害物质。
二、质谱仪的操作步骤：1. 准备样品：在进行质谱分析之前，需要准备样品。
样品通常是溶液或气体，要求无害、纯净且浓度适中。
2. 样品引入：样品可以通过气体色谱或液相色谱等分离技术引入质谱仪。
其中，气体色谱质谱联用技术最常用。
样品分子先通过气相色谱分离，再进入质谱仪进行质谱分析。
3. 设置参数：根据所检测的样品类型和目的，需要设置质谱仪的相关参数。
这些参数包括电子能量、离子进入质谱仪的速度、电场强度等。
合理设置这些参数可以提高分析结果的准确性和灵敏度。
4. 开始质谱分析：设置好参数后，开始质谱分析。
样品中的分子将被电离，然后进入质谱仪进行分离和检测。
此时，质谱仪会产生质谱图，并通过电脑进行数据处理和分析。
5. 结果解读：得到质谱图后，需要对其进行解读。
通过比对数据库中已有的质谱图，可以确定样品中的化合物组成；通过对谱峰的相对丰度进行分析，可以定量检测样品中各组分的含量。
第十五章 质谱法(一)
记录质荷比 m1 m2
m﹡
m1 m2
m﹡
特点（1）峰弱，约为m1峰的1－3％ 特点（ 峰弱，约为m 峰的1 峰钝,可跨2 （2）峰钝,可跨2－5个质量单位 （3）质荷比一般不是正整数 可用于确定离子的“子母” （4）可用于确定离子的“子母”关
m/z
系
例：对氨基茴香醚在m/z94.8和59.2二个亚稳峰
R2 C R1 O
丢失最大烃基原则： 丢失最大烃基原则： α―裂解 裂解——丢失最 丢失最 大烃基的可能性最大 R1＞R2
ex2:
异裂
R2
C
O
+ R1
ex3:
O C CH3
α裂解
C O CH3
（2） β 裂解 ）
H H3CH2C O CH2CH2 CH2CH3 H3CH2C O CH CH2 CH2CH3
71 H3C 57 H3C 43 H3C 29 H3C 15 CH3
CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 CH2
CH2
CH2
ex:
H3C CH2 CH2
H
H C CH3
OH
H3C CH2 CH2 H C OH CH3 m/z=45(2 CH2 C OH m/z=73(M-15) C OH
1．大量氧会烧坏离子源的灯丝； 2．用作加速离子的几千伏高压会引起放电； 3．引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。
M e M → 中性分子＋碎片离子 → +
正离子 负离子
特点： 特点： 灵敏度高（ ①灵敏度高（10-11g）； ）； ②分析速度快 1~几秒 几秒 测定对象广。 ③测定对象广。 用途： 用途： ①求精确分子量 ②鉴定化合物 ③推断结构 ④测Cl、Br等原子数 、 等原子数 ⑤与色谱联用进行定量分析
质谱分析的原理
质谱分析的原理质谱分析是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析技术，它通过测定化合物的分子质量和结构，来揭示样品中化合物的成分和结构信息。
质谱分析的原理主要包括样品的离子化、质谱仪的质谱扫描和质谱图的解析三个方面。
首先，样品的离子化是质谱分析的第一步。
在质谱分析中，样品通常需要先进行离子化处理，将其转化为带电离子。
这通常通过电离源来实现，电离源可以是电子轰击电离、化学电离或者光解电离等方式。
离子化后的样品离子会被加速器加速，形成一束离子流，然后进入质谱仪进行下一步的分析。
其次，质谱仪的质谱扫描是质谱分析的核心步骤。
质谱扫描是指质谱仪对进入的离子流进行分析，测定其质荷比。
质谱仪通常包括质子化区、分析区和检测器。
在质子化区，离子流会被进一步加速和聚焦，然后进入分析区。
在分析区，离子流会受到磁场和电场的作用，不同质荷比的离子会受到不同的力，从而形成质谱图。
最后，质谱图会被送入检测器进行检测和记录。
最后，质谱图的解析是质谱分析的最终步骤。
质谱图是质谱分析的结果，它通过记录离子流的质荷比和强度，来反映样品中不同化合物的质谱特征。
质谱图的解析需要借助计算机和质谱数据库等工具，通过比对已知化合物的质谱数据，来识别出样品中的化合物成分和结构信息。
总的来说，质谱分析的原理包括样品的离子化、质谱仪的质谱扫描和质谱图的解析三个方面。
通过这些步骤，质谱分析可以准确、快速地揭示样品中的化合物成分和结构信息，为化学、生物、环境等领域的研究和应用提供重要的分析手段。
质谱仪原理及应用 质谱仪操作规程
质谱仪原理及应用质谱仪操作规程质谱仪原理及应用质谱仪又称质谱计（massspectrometer）。
进行质谱分析的仪器，即依据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分别和质谱仪原理及应用质谱仪又称质谱计（massspectrometer）。
进行质谱分析的仪器，即依据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分别和检测物质构成的一类仪器。
质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。
离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。
电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。
它们在加速电场作用下取得具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。
质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分别的装置。
分别后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。
离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。
质谱仪按应用范围分为同位素养谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按辨别本领分为高辨别、中辨别和低辨别质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。
分别和检测不同同位素的仪器。
仪器的紧要装置放在真空中。
将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。
质谱方法*早于1913年由J.J.汤姆孙确定，以后经 F.W.阿斯顿等人改进完善。
现代质谱仪经过不断改进，仍旧利用电磁学原理，使离子束按荷质比分别。
质谱仪的性能指标是它的辨别率，假如质谱仪恰能辨别质量m和m＋Δm，辨别率定义为m／Δm。
现代质谱仪的辨别率达105～106量级，可测量原子质量精准明确到小数点后7位数字。
质谱仪*紧要的应用是分别同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。
测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2／3以上的原子的精准明确质量是用质谱方法测定的。
质谱分析原理
质谱分析原理
质谱分析是一种常用的分析技术，用于确定样品中未知化合物的结构和组成。
其原理是利用样品中化合物分子的转化为气态离子，并通过粒子加速器的作用将这些离子分离开来，然后利用质谱仪分离、检测和记录这些离子。
以下是质谱分析的原理和步骤。
1.样品制备：将待分析的样品转化为气体态或溶解在溶剂中。
这可以通过挥发性的方法使其转化为气体，或通过溶解和稀释使其溶解在溶剂中。
2.电离：将样品中的分子转化为气态离子。
常用的电离方法包
括电子轰击、化学电离和电喷雾。
3.质量分析：通过质谱仪分离和分析产生的离子。
质谱仪通常
包括离子源、分离装置和检测器。
离子源将离子引入仪器中，分离装置利用离子质量-荷质比的差异，分离不同质量的离子，最后检测器检测并记录这些离子。
4.数据分析：对质谱数据进行解读和分析。
根据离子的比例、
峰形和峰的位置，可以确定物质的质量、分子结构和相对丰度。
质谱分析的原理基于质量-荷质比的概念，即离子的质量与其
电荷之比。
通过质谱仪的分离装置，可以根据离子在磁场中的运动轨迹的不同，将离子按质量分离开来。
而不同化合物的分子在电离过程中会生成不同的离子，这样就可以根据离子的质量和相对丰度来确定样品中的化合物种类和含量。
质谱分析在许多领域都有广泛的应用，如医药、环境监测、食品安全等。
它可以提供高灵敏度、高分辨率和快速的结果，对于复杂样品的分析具有独特的优势。
因此，质谱分析在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。
质谱分析仪原理
质谱分析仪原理
质谱分析仪是一种重要的分析仪器，它基于质谱技术，可以用于检测和分析样品中的化学成分。
质谱分析仪原理主要包括样品的进样、电离、分离、检测和数据分析等几个步骤。
首先，样品被进样器引入质谱仪中，通常采用气相色谱、液相色谱或直接进样的方式。
然后，样品中的物质被电离器中的电子束或激光束击中，使物质失去部分或全部电子，生成带正电荷的离子。
接下来，离子会通过质谱分析仪中的质量过滤器或质量分析器进行分离。
最常用的质量过滤器是质子化子飞行时间法（TOF）和四极杆法。
四极杆法利用离子在电场、磁场中的轨迹运动特性，按质量进行分离和筛选。
在离子分离后，离子会被引导到离子检测器中进行检测。
离子检测器通常采用多种技术，如电子倍增器、离子对撞器、荧光屏和测量器等。
这些器件可以检测到离子的数量和离子种类，并将其转化为电信号。
最后，质谱仪的数据系统会将电信号转化为质谱图。
质谱图能够显示不同质量的离子相对于离子丰度的分布情况。
利用质谱图，可以确定样品中存在的化合物的种类、质量和相对丰度信息。
总的来说，质谱分析仪原理是基于离子电离、分离、检测和数
据分析等步骤完成的。
通过这些步骤，质谱分析仪能够精确、快速地检测和分析样品中的化学成分，具有广泛的应用价值。
质谱仪的原理与使用注意事项
质谱仪的原理与使用注意事项质谱仪是一种广泛应用于化学分析领域的仪器，它通过将样品中的分子离子化后，利用分子离子在电磁场中的运动趋势来分析和确定化合物的种类和结构。
本文将介绍质谱仪的原理以及使用质谱仪时需要注意的事项。
一、质谱仪的原理质谱仪的工作原理主要包括：样品的制备、离子化、分离与探测。
下面将分别介绍这些原理。
1. 样品的制备在使用质谱仪前，需要将待分析的样品制备成气态或者液态，以便进一步进行离子化。
常用的样品制备方法包括气相色谱（GC）、液相色谱（LC）等。
2. 离子化质谱仪的核心步骤是将样品中的分子转化成离子。
这可以通过两种主要的离子化方法实现。
一是电离法，即利用高能电子束、激光束或者高温等条件将样品中的分子碰撞离子化；二是化学离子法，利用化学反应将样品中的分子转化成离子。
3. 分离离子化后的分子离子被引入质谱仪的分析区域，其中通过一系列的离子分离手段使得不同离子具有不同的运动趋势。
主要的分离方法有质量过滤、分子束法、四极杆、飞行时间法等。
4. 探测质谱仪中的探测器接收离子并将其转化为探测信号。
根据离子所带电荷的不同，常用的探测器有电子倍增器（EM）和离子多极放大器（IAP）等。
二、使用质谱仪的注意事项在使用质谱仪时，需要注意以下事项，以确保实验结果的准确性和可靠性。
1. 样品的准备样品应该充分纯净，避免污染或残留物的影响。
在液体样品的制备过程中，要注意挥发性溶剂的选择，并避免样品的热解或分解。
2. 仪器的操作操作质谱仪时，应遵循仪器使用手册中的操作规程。
保证仪器的稳定性和准确性，避免对仪器造成人为损坏。
3. 质谱仪条件的选择在进行质谱仪分析时，需要根据待测物的特性选择合适的离子化方法、分离手段和探测器等条件。
不同的待测物可能需要不同的分析条件，要结合实际情况进行调整。
4. 实验结果的解读质谱仪的结果通常以质谱图的形式呈现，需要仔细解读。
掌握常见的碎裂规律和质谱图解释方法，可以帮助我们准确判断待测物的结构和组成。
质谱分析与质谱仪
质谱分析与质谱仪质谱分析是一种常用的分析技术，它通过质谱仪来研究物质的组成、结构和特性。
本文将介绍质谱分析的基本原理、质谱仪的构成以及一些应用案例。
一、质谱分析的基本原理质谱分析基于物质的离子化和离子的分析。
其基本过程如下：1. 样品离子化：样品通常需要离子化处理，常见的方法包括电子轰击、电离辐射、化学反应等。
2. 离子分离：离子化的物质在质谱仪中通过电场力或磁场力进行分离。
根据离子的质量-电荷比（m/z）的不同，离子被分离并进入不同的通道。
3. 离子检测：离子经过分离后，被引入质谱仪的检测器中进行检测。
常见的检测器包括电子倍增器、光电多器件等。
4. 数据分析：最后，质谱仪会输出一系列的数据，可以通过计算机分析和处理这些数据得到有关样品的信息。
二、质谱仪的构成质谱仪是进行质谱分析的核心设备，它由离子源、质量分析器和检测器三部分构成。
1. 离子源：离子源是将样品中的分子或原子转化为离子的装置。
常见的离子源包括电子轰击离子源（EI）、化学游离离子源（CI）和电喷雾离子源（ESI）等。
2. 质量分析器：质量分析器是将离子根据其质量-电荷比进行分离和测量的部分。
常见的质量分析器包括磁扇形质量分析器（MS）、飞行时间质量分析器（TOF）和离子阱质量分析器（IT）等。
3. 检测器：检测器用于测量和记录质谱仪输出的信号。
常见的检测器包括离子倍增器、光电倍增管和光电多器件等。
三、质谱分析的应用案例质谱分析广泛应用于化学、生物医药、环境监测等领域。
以下列举几个具体的应用案例：1. 药物分析：质谱分析可用于药物的质量控制、药代动力学研究等。
通过质谱分析，可以分析药物的组成、结构和代谢产物，进一步了解药物在人体内的作用和代谢途径。
2. 污染物检测：质谱技术可以用于检测环境中的污染物，如水中的有机污染物、空气中的挥发性有机物等。
通过对样品进行质谱分析，可以确定污染物的种类和浓度，为环境监测和治理提供依据。
3. 食品安全：质谱分析可用于食品中的农药残留、毒素和添加剂等的检测。
化学分析中质谱仪的工作原理及常见问题解析
化学分析中质谱仪的工作原理及常见问题解析质谱仪是一种广泛应用于化学分析领域的仪器，它通过分析样品中的离子质量和相对丰度来研究化合物的结构和组分。
这种仪器在有机化学、生物化学、环境科学和药物研发等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍质谱仪的工作原理和常见问题的解析。
一、质谱仪的工作原理1. 电离质谱仪的工作从样品电离开始。
常见的电离方式有电子轰击电离（EI）、化学电离（CI）和电喷雾电离（ESI）等。
在电子轰击电离中，样品分子通过与高能电子碰撞形成离子。
在化学电离中，通过引入反应气体，使样品与气体反应产生离子。
在电喷雾电离中，样品通过喷雾进入质谱仪，并与电离源中的高电压形成离子。
2. 分离离子化的样品进入质谱仪后，需要经过一系列的分离步骤，以便根据质荷比（m/z）分辨不同离子。
最常见的分离方式是使用磁场进行离子偏转，即质量分析器。
质量分析器主要有四极杆质量分析器（QMS）、磁扇形质量分析器（MSFT）、质子传递反应区三重四极杆（QqQLIT）和飞行时间质量分析器（TOF）等。
3. 检测分离后的离子进入质谱仪的检测器，检测器测量离子的相对丰度。
最常见的检测器包括离子倍增器和光子多级电子增益器（PMT）。
离子倍增器是一种将离子转变成光子，然后通过增强光信号的方式来增强离子信号强度的装置。
PMT则是通过光电效应将光子转化为电子，并进行多级倍增，增强离子信号。
二、质谱仪常见问题解析1. 质谱仪的信号强度低信号强度低可能是由于以下几个原因导致的：- 样品浓度不足：可以尝试增加样品浓度，以提高信号强度。
- 电离效率低：可以尝试更换离子化方法或优化电离参数。
- 分析条件不适合：可以调整质谱仪的分析条件，如电压、气流速率等。
- 检测器故障：可以检查检测器是否正常工作，如清洗检测器、更换灯泡等。
2. 质谱仪的峰形畸变峰形畸变可能是由于以下原因引起的：- 气相进样问题：可以检查气相进样系统是否正常工作，如压力是否稳定、温度是否适宜等。
质谱分析技术的原理和应用
质谱分析技术的原理和应用质谱分析技术作为当代分析化学的重要手段，具有高灵敏度、高选择性和高分辨率等特点，被广泛应用于医药、环境、食品安全等领域。
下面我们将从质谱分析的基本原理、仪器构成以及应用案例等方面进行论述。
一、质谱分析的基本原理1. 质谱分析的基本步骤质谱分析主要包括样品的制备、离子化、加速、分离以及离子检测和信号处理等步骤。
首先，样品被制备成气体、液体或固体状态，然后通过离子源将样品中的分子或原子离子化。
离子化后的离子被加速，并根据质荷比（m/z）经过磁场或者电场的作用分离。
最后，离子被转化为电流信号，通过信号处理器获得质谱图。
2. 质谱分析的原理质谱分析的原理基于质荷比的选择性分离和检测。
在磁场或电场作用下，带有不同质荷比的离子会分别偏转。
利用质谱仪中的质荷比分离器，可以将离子按照它们质荷比的大小进行分离和检测。
通过测量质荷比和强度，可以确定样品中不同的成分和它们的相对含量。
二、质谱仪器的构成质谱仪由离子源、分离器、检测器和数据系统等部分构成。
1. 离子源离子源是将样品中的分子或原子离子化的部分，常用的离子源有电喷雾源（ESI）、大气压化学电离源（APCI）和电子轰击源（EI）等。
不同的离子源选择取决于样品的性质和目的。
2. 分离器分离器根据质荷比的差异将离子分离。
常见的分离器有磁扇形质量分析器（Sector Mass Analyzer）、四极杆质量分析器（Quadrupole Mass Analyzer）和飞行时间质量分析器（Time-of-Flight Mass Analyzer）等。
每种分离器都有其特定的分离原理和适用范围。
3. 检测器检测器用于将离子转化为检测信号。
常见的检测器有离子多极管检测器（Ion Multiplier Detector）和光电倍增管检测器（Photomultiplier Tube Detector）等。
检测器的选择也与样品的性质有关。
4. 数据系统数据系统负责信号的采集、处理和分析。
质谱的原理和仪器构造
1 2
mv2
被加速后的离子进入磁场，离子运动的方向和 磁力线垂直。在磁场中，运动的离子如同电流， 会与磁场产生相互作用力。离子受磁场的作用 力作圆周运动。离子所受的磁场作用力提供离 子作圆周运动的向心力。
Bzev=
mv2 r
公式4
式中：B – 磁场强度(洛伦磁力)
r - 离子的运动轨道半径； 合并上述两式，r 消= 去B1 v(,可2mze得V)1：/2
公式5
这样V加速电压为定值，通过B(磁场强度)的扫描，顺次记录 下各质荷比离子的强度，从而得到所有m/z离子的质谱图。
不同质量的离子具有不同的轨道半径，质量越大，其轨道半 径也越大。这意味着磁场有质量色散能力,可以单独用作质量 分析器。
改变加速电V(对应离子动能的变化)，离子的
轨道半径也发生变化。当仪器将离子的运动轨
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。
因质量相同而动能略有差别的离子不能聚焦在 一点，仪器的分辨率不是很高。
测定灵敏度的方法多种多样的，一般直接进样灵敏度的测 定方法是：在固定分辨本领的情况下，直接进入微克量级 的某种样品，看其分子离子峰的强度与噪声的比值，就是 信/噪比值，用 S/N 表示。噪声指基线的强度。
4. 质量精度
利用质谱仪定性分析时，质量精度是一个很重要的性能指 标。在低分辨质谱仪中，仪器的质量指示标尺精度不应低 于±0.4质量数。高分辨率质谱仪给出离子的精确质量，相 对精度一般在1-10ppm。
a,q值在稳定区内的离子产生稳定振荡，顺利通过四极 场到达检测器；a,q值在非稳定区的离子因产生不稳定 振荡而被电极中和。操作仪器时，变化参数有U、V、 ω三个。一般固定ω，a/q=U/V为常数对V进行扫描， 可使一组不同质量的离子先后进入稳定区而被检测。 a/q值越大(扫描成的斜率越大)，在扫描线上稳定区的 质量范围越窄，仪器的分辨率越高。
质谱仪的工作原理(1)
质谱仪的工作原理（1）1. 发展史质谱仪最早于 1913年由汤姆孙的学生阿斯顿等人制成。
2. 应用质谱仪是根据带电粒子在磁场中偏转量的差异来区分不同粒子的仪器。
质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度，32以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。
质谱方法还可用于有机化学分析,特别是微量杂质分析,测量分子的分子量,为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。
由于化合物有着像指纹一样的独特质谱,质谱仪也广泛应用于地质、石油、医学、环保、农业等领域。
一．模型一1.基本构造下图是质谱仪的原理图核心部分有：①离子发生器（带电粒子注入器/电离室）A ，②加速电场U ，③速度选择器，④偏转磁场/分离器，⑤显示装置（照相底片）D 。
具体问题中可能是加速电场和偏转磁场的组合也可能是速度选择器和偏转磁场的组合，也可能是三部分的组合。
2.工作原理如图所示,设飘入加速电场的带电粒子所带的电荷量+q ，质量为m ，加速电场两板间电压为U ，偏转磁场磁感应强度为B 。
（1）运动粒子的电性? 加速电场两极板S 1、S 2的正负？由偏转磁场中的偏转方向即受到的洛伦兹力的方向，结合v 的方向由左手定则判断粒子电性；进一步可判断两极板S1、S2的正负。
（2）粒子出加速电场时的速度大小？与哪些因素有关？ 解析：粒子飘入时，速度忽略不计，在加速电场中，由动能定理得221mv qU =，得m qU v 2= ① 【结论】：可知带电粒子获得的速度v 与加速电压U 及粒子的比荷m q 有关。
（3）粒子速度选择器：使具有相同速度的粒子进入偏转磁场由qE qvB =，得v 、E 、B 满足BE v =. （4）带电粒子进入偏转磁场中，轨迹的半径？与哪些因素有关？ 解析：在偏转磁场中，由牛顿第二定律得rv m qvB 2= 故轨道半径qB mv r =，将①带入可得q mU B r 21=② 【结论】： ⏹ 可见，在同一批次实验中，在同一电场U 中加速，在同一磁场B 中偏转，粒子的比荷mq 决定了轨迹变径；在磁场中半径越大的粒子，q m 越大，但质量不一定越大。
质谱分析基本原理与质谱仪.pptx
反应生成的离子再与样品分子XH反应：
CH5+ + XH C2H5+ + XH C2H5+ + XH
XH2+ + CH4 XH2+ + C2H4 X+ + C2H6
• XH2+和X+称为XH（样品分子）的准分子离子，它们比 分子离子多一个或少一个质量数，便于确定化合物的分 子量，而且由于转移到准分子离子上的能量小，碎片峰 大为减少。采用化学电离对于不稳定的有机化合物也能 得到很强的分子离子峰，同时谱图大为简化。
电子轰击源结构简单、稳定、易于操作、电
离效率高、灵敏度高、碎片离子多，能提供
较多的结构信息，但要求样品具有一定的挥
发性，有些类型的化合物分子离子峰很弱，
甚至观察不到。
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② 化学电离源（Chemical Ionization，CI）:
离子室内的反应气（甲烷等；10~100Pa，样品的103~105倍），电子 （100~240eV）轰击，产生离子，再与试样分离碰撞，产生准分子离子。
5． 快原子轰击源 FAB （Fast Atom Bombardment）
快原子轰击源是1981年出现的电离新技术。在电 源中氩被电离为氩离子，在加速场中，Ar+被加速到 5~10Kev，Ar+通过一个充中性Ar气的碰撞室，快速的
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Ar Ar+ + e
Ar+ + Ar
<Ar> + Ar+
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• FAB的特点： FA B 源 是 在 室 温 下 操 作 的 ， 因 而 特 别 适 用 于 极 性 高 、
利用质谱仪进行分析的基本原理与方法
利用质谱仪进行分析的基本原理与方法质谱仪是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析仪器，它通过测量样品中离子的质量和相对丰度，可以获得有关样品组成和结构的信息。
本文将介绍质谱仪的基本原理和常用的分析方法。
一、质谱仪的基本原理质谱仪的基本原理是将样品中的分子或原子通过电离技术转化为带电粒子（离子），然后根据离子在电场和磁场中的运动轨迹和质量-电荷比，进行分析和检测。
主要包括离子化、分离和检测三个步骤。
1. 离子化离子化是将样品中的分子或原子转化为带电粒子的过程。
常用的离子化技术包括电离、化学离子化和质子转移离子化等。
其中，电离是最常用的方法，通过电子轰击或光解等方式将样品中的分子或原子电离为正离子或负离子。
2. 分离分离是将离子根据其质量-电荷比进行分离的过程。
常用的分离技术有磁场分离、电场分离和质量分离等。
磁场分离利用磁场对离子进行偏转，根据其质量-电荷比的不同，使离子在磁场中产生不同的轨迹，从而实现分离。
3. 检测检测是对分离后的离子进行检测和测量的过程。
常用的检测技术包括离子倍增器、荧光检测器和质量分析器等。
离子倍增器可以将离子的信号放大，提高检测灵敏度；荧光检测器则通过测量离子的荧光强度来获得离子的相对丰度；质量分析器则根据离子的质量-电荷比进行分析和测量。
二、质谱仪的常用分析方法1. 质谱图谱分析质谱图谱分析是质谱仪最常用的分析方法之一，它通过测量样品中的离子质量和相对丰度，绘制出离子信号强度与质量-电荷比的关系图谱。
质谱图谱可以用于确定样品的组成和结构，鉴定有机物的分子式和结构等。
2. 质谱定量分析质谱定量分析是利用质谱仪对样品中的目标物质进行定量分析的方法。
通过测量目标物质的离子信号强度与浓度的关系，建立标准曲线或内标法等定量方法，可以准确测定样品中目标物质的含量。
3. 质谱图像分析质谱图像分析是将质谱仪与显微镜或成像设备相结合，对样品进行成像和分析的方法。
通过将样品表面的离子进行成像，可以获得样品的分布信息和空间分辨率。
质谱仪原理与质量分析
质谱仪原理与质量分析质谱仪是一种能够分析物质组成和结构的重要科学仪器。
它的原理是基于质谱技术，能够将物质分子中的化学成分分离并测定其相对的相对含量。
质谱仪的应用领域十分广泛，包括环境监测、食品安全、药物研发等许多领域。
在本文中，我们将探讨质谱仪的原理以及它在质量分析中的应用。
首先，我们来了解一下质谱仪的工作原理。
质谱仪的核心部件是质谱仪本体，它包括了离子源、质量分析器和检测器。
整个分析过程可以分为离子产生和离子检测两个阶段。
离子源的作用是将待测物质中的分子转化为离子。
最常见的离子源是电子轰击离子源，它通过强电场和高能电子的作用，将分子中的电子剥离形成正离子和电子。
这些正离子随后会通过一系列的聚焦和离子选择装置送入质量分析器。
质量分析器的功能是对离子进行质量分离和分析。
其中最常用的分析器是质量过滤器。
它根据离子的质量-电荷比(m/z)进行分离，并将特定的质量离子传递到下一个阶段。
质量过滤器可以采用磁场或者电场来实现分离，其中磁场分离器常用的有磁扇形分析器和四极杆质量分析器。
当离子通过质量分析器后，它们将被送入检测器进行信号检测。
常见的检测器有离子倍增器和信号计数器。
离子倍增器通过增强离子的信号强度，提高检测灵敏度。
信号计数器则用于对离子的数量进行计数和定量。
通过检测器的工作，质谱仪能够测定不同离子的相对含量，从而进行物质的质量分析。
质谱仪在质量分析领域有着广泛的应用。
一方面，它可以用于物质的定性分析。
通过质谱仪，我们可以得到待测物质的质谱图，即离子信号强度与质量-电荷比的关系图。
通过对质谱图的分析，我们可以确定物质中的元素组成以及它们之间的相对含量。
这对于环境监测、药物研发等领域具有重要意义。
另一方面，质谱仪也可用于物质的定量分析。
在定量分析中，我们可以通过比较待测物质与已知浓度标准物质的质谱图，利用内标法或者外标法对物质的含量进行测定。
这在食品安全检测和环境污染监测等领域具有重要应用。
通过质谱仪的高灵敏度和准确性，我们能够得到精确的定量结果。
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3)应用更广泛。
c) 色谱进样：利用气相和液相色谱的分离能力，进 行多组份复杂混合物分析。
3. 电离源(室) 将引入的样品转化成为碎片离子的装置。
根据样品离子化方式通常可将电离源分为： 气相源：先蒸发再激发，适于沸点低于 500oC、对热稳定的样品的离子
化，包 括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源；
解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，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。包括场解吸源、快 原子轰 击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源等。 根据电离源能量高低，通常可将电离源分为 硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到分子官能 团的信 息；
m R W0.05
其中W0.05表示峰高5%处的峰宽。 R与离子通道半径r、加速器和收集器狭缝宽度、 离子源的性质和质量等因素有关。
三、仪器组成 按质量分析器(或者磁场种类)可分为静态仪器和 动态仪器，即稳定磁场（单聚焦及双聚焦质谱仪）
和变化磁场（飞行时间和四极杆质谱仪）。
MS仪器：
进样系统
电离源
2. 进样系统 对进样系统的要求：重复性、不引起真空度降低。 进样方式：
a) 间歇式进样：适于气体、沸点低易挥发的液体、中等
蒸汽压固体。注入样品 (10-100g)— 贮样器 (0.5L-3L)— 抽真空(10-2 Torr)并加热—样品蒸汽(压力梯度)—漏隙—
高真空离子源
1.3-0.13Pa
b) 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25cm6mm 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，如图所示。 优点： 1)引入样品量小，样品蒸 汽压可以很低； 2)可以分析复杂有机物；
二、质谱仪的分辨率
指质谱仪分辨相邻质量数离子的能力。定义为：两 个相等强度的相邻峰(质量分别为m1和m2)，当两峰间的峰 谷不大于峰高的10%时，则可认为两峰已分开，其分辨率 R为：
m1 m1 R m2 m1 m
可见在质量数小时，分辨率亦较小。
实际工作中很难找到上述两相等的峰，常以 下式表示：
特点：使用最广泛，谱库最完整； 电离效率高；结构简单，操作方便； 但分子离子峰强度较弱或不出现(因 电离能量最高)。
EI
b) 化学电离源(Chemical Ionization, CI)
作用过程：
样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气 (通常是甲烷 )稀释，稀释比 例约为103:1，因此样品分子与电子的碰撞几率极小，所生成的样品分子离子 主要由反应气分子组成。 CH4 CH 4 e CH 4 2e CH 5 CH 3
GC-MS-MS，ICP-MS等正发挥重要作用。
应用
质谱是应用最为广泛的化合物结构分析方法之一，
它可以为我们提供以下信息：
a) 样品元素组成； b) 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) c) 复杂混合物的定性定量分析---与色谱方法联用(GCMS，LC-MS)； d) 固体表面结构和组成分析---激光烧蚀等离子体---质谱 联用；样品中原子的同位素比。
CH4 CH 4 CH H C H 3 2 5 H2
进入电离源的分子 R-CH3大部分与CH5+碰撞产生 (M+1)+离子；小部分与 C2H5+ 反应，生成(M-1)+离子：
CH 5 MH CH 4 MH 2 (M 1离离子 C2 H 5 MH C2 H 6 M (M 1离离子
第16章
质谱法
(Mass Spectrometry, MS)
16.1 质谱分析原理及质谱仪
一、基本原理概述 二、质谱仪性能指标 三、仪器组成 16.2 质谱图及其应用 一、质谱图 二、质谱峰类型
三、质谱定性分析
四、质谱定量分析
发展历史：
1813年：Thomson使用MS报道了Ne是由22Ne和24Ne两种
质量分析器
真空系统
检测系统
1. 真空系统
如图所示，质谱仪中所有部分均要处高度真空的条件下
(10-4-10-6Torr), 其作用是减少离子碰撞损失。真空度过 低，将会引起：
a）大量氧会烧坏离子源灯丝；
b）引起其它分子离子反应，使质谱图复杂化；
c）用作加速离子的几千伏高压会引起放电；
d）干扰离子源正常调节。
16.1 质谱分析原理及质谱仪 一、基本原理概述 质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子，于磁 场中按质荷比(m/z)大小分离并记录的分析方法。
其过程为可简单描述为：
离子源 轰击样品 带电荷的 碎片离子 电场加速(zeU) 获得动能 (1/2mV2) 磁场分离 (m/z) 检测器记录
其中，z为电荷数，e为电子电荷，U为加速电压，m为碎片质量，V为电子运 动速度。
同位素组成；随后，同位素分析开始发展
20世纪40年代初：开始将MS用于石油工业中烃的分析， 并大大缩短了分析时间
20世纪50年代初：质谱仪器开始商品化，广泛用于各
类有机物的结构分析。同时质谱方法与NMR、 IR等方法结合成为分子结构分析最有效的手段
20世纪80年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进 一步促进了MS的发展； 20世纪90年代：由于生物分析的需要，一些新的离 子化方法得到快速发展； 目 前 一 些 仪 器 联 用 技 术 如 GC-MS ， HPLC-MS ，
软源：离子化能量低，产生的碎片少，谱图简单，可得到分子量信息。
因此，可据分子电离所需能量不同可选择不同电离源。
a) 电子轰击源(Electron Bomb Ionization，EI)
作用过程： 采用高速(高能)电子束冲击样品，从而产生电 子和分子离子M+，M+继续受到电子轰击而引起化 学键的断裂或分子重排，瞬间产生多种离子。 水平方向：灯丝与阳极间 (70V 电压 )— 高能电子 —冲击样品—正离子 垂直方向：G3-G4加速电极(低电压)---较小动能--狭缝准直G4-G5加速电极(高电压)---较高动能---狭 缝进一步准直--离子进入质量分析器。