质谱原理及使用PPT课件

2．进样系统
进样系统的目的是高效重复地将 样品 引入到离子源中并且不能造成真空度的降 低。目前常用的进样装置有三种类型：间 歇式进样系统、直接探针进样及色谱进样 系统。一般质谱仪都配有前两种进样系统 以适应不同的样品需要，有关色谱进样系 统将在专门章节介绍。
（l）间歇式进样系统
该系统可用于气体、液体和中等蒸 气 压的固体样品进样，典型的设计如下图所 示。
R = m/W0.05
如果该峰是高斯型的，上述两 式计
【例21．1】要鉴别N+2（m/z为 28．006）和CO+（m/z为27．995）两个峰， 仪器的分辨率至少是多少? 在某质谱仪上 测得一质谱峰中心位置为245u，峰高5％ 处的峰宽为0.52u，可否满足上述要求？
解: 要分辨N+2和CO+，要求质谱 仪 分辨率至少为：
从二十世纪六十年代开始， 质谱 法更加普遍地应用到有机化学和生物 化学领域。化学家们认识到由于质谱 法独特的电离过程及分离方式，从中 获得的信息是具有化学本性，直接与 其结构相关的，可以用它来阐明各种 物质的分子结构。正是由于这些因素 ，质谱仪成为多数研究室及分析实验 室的标准仪器之一。
7-l 质谱仪
3．灵敏度
质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、 相 对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法。
绝对灵敏度是指仪器可以检测 到 的最小样品量；相对灵敏度是指仪器 可以同时检测的大组分与小组分含量 之比；分析灵敏度则指输入仪器的样
品量与仪器输出的信号之比。
（三）质谱仪的基本结构
质谱仪是通过对样品电离后产 生的 具有不同m／z的离子来进行分离分析的 。质谱仪须有进样系统、电离系统、质 量分析器和检测系统。为了获得离子的 良好分析，必须避免离子损失，因此凡 有样品分子及离子存在和通过的地方， 必须处于真空状态。
（二）质谱仪的主要性能指标
1．质量测定范围 质谱仪的质量测定范围表示质 谱仪 所能够进行分析样品的相对原子质量（ 或相对分子质量）范围，通常采用原子 质量单位（unified atomic mass unit， 符号u）进行度量。原子质量单位是由 12C来定义的，即一个处于基态的12C中 性原子的质量的1/12，即
Rneed

27.995 28.006 27.995

2545
质谱仪的分辨率： Rsp=245/0.52=471
Rsp＜Rneed， 能满足要求。
故不
质谱仪的分辨本领由几个因素决定：
1）、离子通道的半径； 2）、加速器与收集器狭缝 宽度； 3）、离子源的性质。
了仪
质谱仪的分辨本领几乎决定
器的价格。分辨率在500左右的质谱
1．真空系统
质谱仪的离子产生及经过系 统必须处于高真空状态（离子源真空度应 达l．3×10-4～l．3×10-5Pa，质量分析 器中应达l．3×10-6Pa）。若真空度过低， 则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、到 反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离子 源的调节、加速极放电等问题。一般质谱 仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率 扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱 仪采用分子泵可获得更高的真空度。
仪可以满足一般有机分析的要求，此
类仪器的质量分析器一般是四极滤质
器、离子阱等，仪器价格相对较低。
若要进行准确的同位素质量 及有 机分子质量的准确测定，则需要使用 分辨率大于10000的高分辨率质谱仪， 这类质谱仪一般采用双聚焦磁式质量 分析器。目前这种仪器分辨率可达 100000，当然其价格也将会是低分辨 率仪器的4倍以上。
(一) 质谱仪的工作原理
质谱仪是利用电磁学原理，使 带电
的样品离子按质荷比进行分离的装置。
离子电离后经加速进入磁场中，其动能
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与加速电压及电荷Z有关，即
。
zeU 1 m 2
2
其中z为电荷数，e为元电荷 （e=1.60×10-19C），U为加速电压，m 为离子的质量，υ为离子被加速后的 运动速度。具有速度υ的带电粒子进 入质谱分析器的电磁场中，根据所选 择的分离方式，最终实现各种离子按m ／z进行分离。
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。现代质谱仪甚至可以研 究相对分子质量达几十万的生化样品 。
2．分辨本领
所谓分辨本领，是指质谱仪分 开相 邻质量数离子的能力，一般定义是：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，则认为两峰已 经分开，其分辨率
通过可拆卸式的试样管将少量 （10 ～ 100μg）固体和液体试样引入试样贮存器 中，由于进样系统的低压强及贮存器的加 热装置，使试样保持气态。实际上试样最 好在操作温度下具有1.3～0.13Pa的蒸气压 。
由于进样系统的压强比离子 源的 压强要大，样品离子可以通过分子漏 隙（通常是带有一个小针孔的玻璃或 金属膜）以分子流的形式渗透过高真 空的离子源中。
第七章 质 谱 法
（Mass Spectrometry MS）
质谱法是通过将样品转化为运动的 气态离子并按质荷比(M／Z)大小进行 分离并记录其信息的分析方法。所得结 果以图谱表达，即所谓的质谱图（亦称 质谱，Mass Spectrum）。
根据质谱图提供的信 息可 以进行多种有机物及无机物的 定性和定量分析、复杂化合物 的结构分析、样品中各种同位 素比的测定及固体表面的结构 和组成分析等。
R
m1
m1
m2 m1 m
其中m1、m2为质量数，而且规 定 m1＜m2，故在两峰质量数较小时，要求 仪器分辨率越大。
而在实际工作中，有时很难找 到相 邻的且峰高相等的两个峰，同时峰谷又 为峰高的10％。在这种情况下，可任选 一单峰，测其峰高5％处的峰宽W0.05即 可当作上式中的Δm，此时分辨率定义 为:
1u

1 12
(
12.00000 g12C / mol 12C 6.02214 10 23 12C原子 / mol
12C
）
=1.66054×10-24g/12C原子 =1.66054×10-27kg/12C原子
而在非精确测量物质的场合， 常 采用原子核中所含质子和中子的总数 即质量数来表示质量的大小，其数值 等于其相对质量数的整数。