质谱分析.ppt

一、概述
generalization
二、质谱仪与质谱分析
mass spectrometer and mass spectrometry
第一节、基本原理与质谱仪basic principle and Mass spectrometer
一、概述generalization
分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具;
第一台质谱仪:1912年;
早期应用:原子质量、同位素相对丰度等;
40年代:高分辨率质谱仪出现,有机化合物结构分析;
60年代末:色谱-质谱联用仪出现,有机混合物分离分析;
促进天然有机化合物结构分析的发展;
同位素质谱仪;无机质谱仪;有机质谱仪;
二、质谱仪与质谱分析原理mass spectrometer and mass spectrometry
进样系统
离子源
质量分析器
检测器











质谱仪需要在高真空下工作:离子源(10-3 10 -5 Pa )
质量分析器(10 -6 Pa )
(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。
原理与结构
电离室原理与结构
仪器原理图

①Electron Ionization (EI)源
+
+
+
+
: R1
: R2
: R3
: R4
: e
+
M+
(M-R2)+
(M-R3)+
Mass Spectrum
(M-R1)+
EI 源的特点:
电离效率高,灵敏度高;
应用最广,标准质谱图基本都是采用EI源得到的;
稳定,操作方便,电子流强度可精密控制;
结构简单,控温方便;
EI源:可变的离子化能量(10~240eV)
对于易电离的物质降低电子能量,而对于难电离的物质则加大电子能量( 常用70eV )。
电子能量
电子能量
分子离子增加
碎片离子增加
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。
②化学电离源(Chemical Ionization,CI):
最强峰为准分子离子;
谱图简单;
不适用难挥发试样;
+
+
气体分子
试样分子
+
准分子离子
电子
(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;
③场致电离源(FI)
电压:7-10 kV;d<1 mm;
强电场将分子中拉出一个电子;
分子离子峰强;
碎片离子峰少;
不适合化合物结构鉴定;
阳极
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
阴极
d<1mm
2. 质量分析器原理
在磁场存在下,带电离子按曲线轨迹飞行;
离心力=向心力;m  2 / R= H0 e 
曲率半径: R= (m )/ e H0
质谱方程式:m/e = (H02 R2) / 2V
离子在磁场中的轨道半径R取决于: m/e 、 H0 、 V
改变加速电压V, 可以使不同m/e 的离子进入检测器。
加速后离子的动能:
(1/2)m 2= e V
①单聚焦磁场分析器
收集器
离子源
B
S1
S2
磁场
R
方向聚焦;
相同质荷比,入射方向不同的离子会聚;
分辨率不高