波谱解析第6章质谱

H，进入狭缝被接收正离子的m/z值也将逐渐增大，
这是磁场扫描；或者H不变，逐渐加大电场电压V，
则进入狭缝被接收离子的m/z值将逐渐减少，这是电
场扫描。飞行离子通过磁场之后，使m/z不同的离子
得到分离，称为质量色散；同时还可以把m/z相同、
以不同方向进入扇形磁分析器的离子重新聚集在接
收器狭缝处，称为方向（角度）聚焦。然后射出磁
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⑷质量分析
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正离子经加速后，进入磁场，并在磁场力FH的
韦 作用下沿曲率半径为R的圆周作圆周运动。此时
国 ，磁场力FH＝向心力Fc
兵
磁场力FH=H z (式中H为磁场强度)
向心力Fc＝m 2／R (式中R为曲率半径)
故 H z ＝m 2／R
( 6—4 )
子离子。这里“+”代表正电荷，“·”代表不
成对的单电子，除了上述反应外，还会发生另
一种反应，即样品分子和轰击电子结合，生成
一个带负电荷的游离基：
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<1%
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电离
• 大多数有机分子的电离电位为7~15eV，
韦 只要轰击电子束的能量大于此值便可使 国 分子电离。但轰击电子能量为50~70eV时 兵 电离效率高且最为稳定，因而常采取
=HzR／m
( 6—5 )
不同的m/z的离子具有不同的，即不同的R，
而获得分离。
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m3
m2
韦 国
m1
兵
m2
m1>m2>m3
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质谱 计方程
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将式 =HzR／m
韦 国
代入式
ZE= 1／2m2
兵 质谱 计方程
(6—5) (6—3)
聚焦，使之按质荷比m/z的大小顺序分开，
然后经检测记录成质谱。用于有机质谱
仪的质量分析器有单聚焦分析器、双聚
焦分析器、四极杆分析器、离子阱分析
器、回旋共振分析器和飞行时间分析器
等。
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⑷质量分析
韦
•国单聚焦质谱使用磁扇 兵形分析器，双聚焦质
谱使用扇形静电场分 析器和扇形磁场分析 器。这样的质量分析 器曾经是质谱计的主 体，至今仍然发挥着 重要作用。图为常用 的尼尔（Nier）质谱 计的磁扇形分析器。
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⑵电离样品的电离和裂解主要是在离子源中进
行的.在电离室内，wk.baidu.com态的样品分子受到高速电
子(能量通常是70eV左右)的轰击后，可以发生
韦 国 兵
不同的电离反应。其中一种反应就是样品分子 的一个价电子被电离，生成了一个带正电荷的
游离基。
其中，M +·代表带奇数个电子的正离子，称作分
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基峰
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卓蓊离子 在烷基苯的质 谱中，一般都
韦
有较强的卓蓊
国 兵
离子蜂。
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应用：
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• 样品元素组成；
韦
国 • 无机、有机及生物分析的结构---结构不同，分
兵
子或原子碎片不同(质荷比不同)；
• 复杂混合物的定性定量分析------与色谱方法 联用(GC-MS)；
兵
正离子从电场中获得的势能ZE应等于其受到
加速后的动能1／2m 2
ZE= 1／2m2
(4--3)
式中 z——正离子电荷，库伦(coulunmbs) E——高电场电势； m|——离子质量； ——正离子速度。
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⑷质量分析
韦
国 兵
• 质量分析器是质谱计的核心部分，其作 用是将离子源中产生的离子进行分离和
离子峰推测分子式。
3．掌握简单开裂、重排开裂及复杂开裂规 律，并能运用上述规律解析一些主要类型化 合物的质谱
4．了解质谱解析程序，并能根据质谱推测 常见化合物的结构。
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第一节
wei 质谱的基本原
波 谱
理
分
析
第 6 章 质 谱
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一、概述
二、质谱的基本原理
70eV进行轰击，此时质谱的重现性较好。 而70eV的电子使分子离子化的同时留给
分子离子一定的热力学能，成为部分离
子进一步碎裂为不同碎片离子的动力，
因此分子离子会继续裂解出各种碎片离 子和自由基或中性分子：
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M·M1·N······ M·M2 N·······
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⑶加速、聚焦在电离室中生成的各种正离子，用 一个推斥电场将它们略作加速，使其通过第二个 韦 可控制的狭缝，进入一个高电场区域，在此，各 国 正离子受到高电场的加速。
第6章 经典质谱技术
wei 波 谱 分
析 授课人：韦国兵
第 6 章 质 谱
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一、质谱的基本原理
二、质谱中有机分子裂 解及主要离子
三、经典质谱技术在结 构解析中的应用
本章学习要求：
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1．了解质谱的基本原理。
韦
国 2．掌握判断分子离子峰的原则，并能根据 兵 同位素峰的强度或高分辨质谱仪给出的分子
三、质谱的表示方法
四、质谱仪的分辨率和灵敏度 五、仪器的结构和原理 六、电子轰击离子源
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一、概述 韦 1.质谱: 样品经导入系统进入离子源， 国 被电离成离子和碎片离子， 由质量分 兵 析器分离并按质荷比大小依次抵达检测
器，信号经过放大、记录得到质谱 （mass spectrum，MS）。
质谱就是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。
• 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。
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二、质谱的基本原理
韦 国 兵
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基本原理
韦 国
⑴进样 上图是单聚焦质谱仪的简图。
兵 可用不同的方式将样品引进仪器。
样品经过进样系统进入质谱计，分为加热进 样和非加热直接进样。加热进样系统主要用于 气体和低沸点液体样品，样品经加热气化后通 过可控狭缝进入电离室；而对一些热不稳定或 难以气化的样品可用非加热进样法将样品直接 送入电离室。
m／z＝H2·R2／2E
(6—6)
式中的m／z称为离子的质荷比
因通常z＝1，故m／z＝ m
——质谱 解析的基础
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⑷质量分析
韦•
国 兵
对于一定的质谱仪器来说，离子源的出口狭缝S1及 分析器出口狭缝S2的位置是固定的，检测器（如电 子倍增器）的位置是固定的，即R是一定的。根据 式（6-6）可在V不变的情况下，逐渐加大磁场强度