质谱法-ppt分析化学优质课件PPT

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第一节 质 谱 仪
Thermo Optek---VG PQ ExCell ICP-MS 卡式进样系统
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第一节 质 谱 仪
卡式进样系统具有极好的抗腐蚀性和快速冲洗特 征。由惰性多聚物材料构成的喷雾室以圆锥壮撞击球 设计，以降低记忆效应。
雾化室由一个Peltier半导体制冷装置冷却和精确的 温度控制，具有极高的稳定性和最少的多原子离子形 成。带有蓝宝石、氧化铝和铂制喷射管的半可拆式管 矩。
检测系统。 为了获得离子的良好分析，避免离子损失，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。 下图是单聚焦质谱仪的示意图。
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第一节 质 谱 仪
通过进样系统，使微摩尔 或更少的试样蒸发，并让其 慢慢地进入电离室，电离室 内的压力约为10-3Pa。由热灯 丝流向阳极的电子流，将气 态样品的原子或分子电离成 正、负离子（但一般分析正 离子)，在狭缝A处，以微小 的负电压将正负离子分开， 此后，借助于A、B间几百至 几千伏的电压，将正离子加 速，使准直于狭缝刀的正离 子流，通过狭缝B进
具有速度 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。
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第一节 质 谱 仪
根据质量分析器的工作原理，可以将质谱仪分为动 态仪器和静态仪器两大类。
在静态仪器中用稳定的电磁场，按空间位置将m/z不
同的离子分开，如单聚焦和双聚焦质谱仪。
第二部分 质 谱 法
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 进行分离记录的分析方法。所获得结果 即为质谱图（亦称质谱）。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。
质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量测定某些复 杂碳氢混合物中的各组分等。1960年以后，才开始用于 复杂化合物的鉴定和结构分析。实验证明，质谱法是研 究有机化合物结构的有力工具。
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第一节 质 谱 仪
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1.3×10-4-1.3×10-5Pa，质量 分析器中应达1.3×10-6Pa）。
若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏，本底 增高、副反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离子源 的调节、加速极放电等问题。
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 相对分子量达几十万的生化样品。
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第一节 质 谱 仪
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。即：
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，认为两峰已经分开， 其分辨率为：
R = m1 /（m2-m1）= m1/Δm
其中m1、m2为质量数，且 m1<m2，故在两峰质量数较小 时，要求仪器分辨率越大。
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第一节 质 谱 仪
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，此时的分辨率定义为
质谱图上信号的强度，与达到收集极上的离子数目 成正比。
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第一节 质 谱 仪
质谱仪框图如下：
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第一节 质 谱 仪
Agilent7500系列ICP-MS
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第一节 质 谱 仪
Thermo Optek---VG PQ ExCell ICP-MS
一般质谱仪都采用机械泵预抽空后，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。
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2.进样系统 进样系统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。 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、色谱进样系统（GC-MS、HPLC-MS）和高频 感藕等子体进样系统（ICP-MS）等。
R = m/ W0.05 如果该峰是高斯型的，上述两式计算结果是一样的。
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。
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第一节 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
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第一节 质 谱 仪
入真空度高达10-5Pa的质量分析器中，根据离子质荷比的 不同，其偏转角度也不同，质荷比大的偏转角度小，质 荷比小的偏转角度大，从而使质量数不同的离子在此得 到分离。若改变粒子的速度或磁场强度，就可将不同质 量数的粒子依次焦聚在出射狭缝上。通过出射狭缝的离 子流，将落在一收集极上，这一离子流经放大后，即可 进行记录，并得到质谱图。
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； 分析灵敏度则是指输入仪器的样品量与仪器输出的
信号之比。
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第一节 质 谱 仪
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的 m/z
的离子来进行分离分析的。 质谱仪包括进样系统、电离系统、质量分析系统和
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第一节 质 谱 仪
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 动能与加速电压及电荷 z 有关，即
z e U = 1/2 m 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， 为离子被加速后的运动速度。
在动态仪器中采用变化的电磁场，按时间不同来区
分m/z不同的离子，如飞行时间和四极滤质器式的质谱仪。
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进行分析的
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第一节 质 谱 仪
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（u）进行度量。