质谱仪的结构原理.ppt

质谱实验平台
答辩人：朱爱青
第一页，共三十二页。
质谱仪
离子源
进样系统
真空系统
离子检测器
质量分析器
第二页，共三十二页。
质谱仪分类
有机质谱仪
质谱仪
无机质谱仪
同位素质谱仪
第三页bardment， FAB）
4．电喷雾源（Electron spray Ionization，ESI）
5．大气压化学电离源（APCI）
第十页，共三十二页。
固体样品
液体样品
气体样品
EI
CI
APCI
MALDI
ESI
APPI
转化成溶液
转化成固体
转化成气体
根据待分析物的化学性质
根据待分析物的化学性质
离子源——将待分析样品电离，得到带有样品信息的离子
第十一页，共三十二页。
第十二页，共三十二页。
EI源
气相离子源
第十三页，共三十二页。
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 + e → M+ + 2e
高能电子束产生的分子离子M+的能态较高的那些分子，将进一步裂解，释放出部分能量，产生质量较小的碎片离子和中性自由基：
M+
M1+ + N1·
M2+ + N2 ·
EI源
第十四页，共三十二页。
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。
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)。
加速
加速
聚焦
EI源
第十五页，共三十二页。
在电子轰击下，样品分子可能有四种不同途径形成离子：
样品分子被打掉一个电子形成分子离子。
分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子。
分子离子发生结构重排形成重排离子。
通过分子离子反应生成加合离子。
此外，还有同位素离子。
EI源
普通的气相
易挥发有机物
不稳定
的化合物
70ev
标准质谱图
1020ev
灵敏度降低
加大进样量
非标准质谱图
第十六页，共三十二页。
CI源
不稳定的化合物
反应气体
氨
异丁烷
甲烷
在质谱中可以获得样品的重要电子
轰击产生的M+峰，往往不存在或其
强度很低，必须采用比较温和的电
离方法。
引入
比例为1:10000
真空度：×102～
×103Pa
第十七页，共三十二页。
样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气体(通常是甲烷)稀释，稀释比例约为104:1，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经过离子-分子反应组成。
在电子轰击下，甲烷首先被电离：
CH4+ →CH4+＋CH3+＋CH2+＋CH+＋C+＋H+
甲烷离子与分子进行反应，生成加合离子：
CH4+＋CH4 →CH5+＋CH3
CH3+＋CH4 →C2H5+＋H2
CI源
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加合离子与样品分子反应：
CH5+ ＋M→MH+＋CH4
C2H5+ ＋M→MH+＋C2H4
CH5+ ＋M→(M-H)+＋CH4 +H2
C2H5+ ＋M→(M-H)+＋C2H6
复合反应：
CH5+ ＋M→(M+CH5)+ (M+17)+
C2H5+ ＋M→(M+C2H5)+＋C2H4 (M+29)+
(M+1)+
(M-1)+
CI源
第十九页，共三十二页。
FAB
过程：稀有气体（如氙或氩电离）通过电场加速获得高动能——快原子——快速运动的原子撞击涂有样品的金属板——金属板上的样品分子电离——二次离子——电场作用下，离子被加速后——通过狭缝进入质量分析器。
第二十页，共三十二页。
热不稳定
难挥发
极性强
分子量大
FAB
第二十一页，共三十二页。
特点：
不仅有较强的分子离子峰，而且碎片离子峰也很丰富；
不需要将试样加热气化，适合热不稳定、难挥发样品分析；
试样用量少并可回收;
样品涂在金属板上的溶剂也被电离，谱图复杂化。
获得是（M+H）+或（M+Na）+等准分子离子峰；碎片峰比EI谱要少。
FAB
第二十二页，共三十二