質(zhì)譜--2013.6.25

1、1 質(zhì)譜分析法質(zhì)譜分析法 （Mass Spectrometry, MS） 匯報(bào)匯報(bào)人：祁倩倩人：祁倩倩 導(dǎo)師導(dǎo)師：陳陳平平 2 質(zhì)譜：就是將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)離子碎片，并在磁場(chǎng)中按質(zhì)荷比質(zhì)譜：就是將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的氣態(tài)離子碎片，并在磁場(chǎng)中按質(zhì)荷比(m/z)(m/z)大小進(jìn)行大小進(jìn)行 分離記錄的分析方法。分離記錄的分析方法。 質(zhì)譜與其它分析方法相比，有以下特點(diǎn)：質(zhì)譜與其它分析方法相比，有以下特點(diǎn)： (1)(1)質(zhì)譜法幾乎是唯一能夠確定有機(jī)化合物分子式的方法。低分辨率的質(zhì)譜儀可以測(cè)質(zhì)譜法幾乎是唯一能夠確定有機(jī)化合物分子式的方法。低分辨率的質(zhì)譜儀可以測(cè) 定分子量，高分辨率的質(zhì)譜儀不僅可以得準(zhǔn)確的分

2、子量定分子量，高分辨率的質(zhì)譜儀不僅可以得準(zhǔn)確的分子量( (準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后3-43-4位位) )，而，而 且還可以確定分子式。且還可以確定分子式。 (2)(2)質(zhì)譜分析法靈敏度高，試樣通常只需微克級(jí)，就可得到一張很好的譜圖，檢出限質(zhì)譜分析法靈敏度高，試樣通常只需微克級(jí)，就可得到一張很好的譜圖，檢出限 量可達(dá)量可達(dá)1010-14 -14 g g 。 。 (3)(3)此外，質(zhì)譜法還能根據(jù)各類化合物分子離子斷裂成碎片的規(guī)律，提供豐富的分子此外，質(zhì)譜法還能根據(jù)各類化合物分子離子斷裂成碎片的規(guī)律，提供豐富的分子 碎片信息，用于結(jié)構(gòu)分析。碎片信息，用于結(jié)構(gòu)分析。 尤其是近年來(lái)，計(jì)算機(jī)在質(zhì)譜上的

3、應(yīng)用，質(zhì)譜與其它分析方法的聯(lián)用，如氣相色譜尤其是近年來(lái)，計(jì)算機(jī)在質(zhì)譜上的應(yīng)用，質(zhì)譜與其它分析方法的聯(lián)用，如氣相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、等技術(shù)的發(fā)展，使得質(zhì)譜的應(yīng)用更為廣泛，作用更質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、等技術(shù)的發(fā)展，使得質(zhì)譜的應(yīng)用更為廣泛，作用更 為重要。使它在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、藥物檢測(cè)等領(lǐng)域中已成為必不可少的手段。為重要。使它在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、藥物檢測(cè)等領(lǐng)域中已成為必不可少的手段。 1.1.質(zhì)譜的基本原理質(zhì)譜的基本原理 3 整個(gè)系統(tǒng)是高真空的，氣體樣品從進(jìn)樣口整個(gè)系統(tǒng)是高真空的，氣體樣品從進(jìn)樣口a a進(jìn)入離解室，樣品分子被一束高能進(jìn)入離解室，樣品分子被一束高能 量的電子撞

4、擊，結(jié)果使樣品分子發(fā)生各種反應(yīng)。首先是樣品分子中的一個(gè)電量的電子撞擊，結(jié)果使樣品分子發(fā)生各種反應(yīng)。首先是樣品分子中的一個(gè)電 子被擊出，形成帶正電荷的自由基分子離子。以甲烷為例：子被擊出，形成帶正電荷的自由基分子離子。以甲烷為例： 該分子離子可繼續(xù)反應(yīng)形成碎片離子，碎片離子可進(jìn)一步分裂成新的碎片離該分子離子可繼續(xù)反應(yīng)形成碎片離子，碎片離子可進(jìn)一步分裂成新的碎片離 子。這樣，一個(gè)化合物在離子室中可以產(chǎn)生若干個(gè)質(zhì)荷比不同的離子，如甲子。這樣，一個(gè)化合物在離子室中可以產(chǎn)生若干個(gè)質(zhì)荷比不同的離子，如甲 烷：烷： 這些離子進(jìn)入一個(gè)具有幾千伏電壓的加速區(qū)這些離子進(jìn)入一個(gè)具有幾千伏電壓的加速區(qū)c c，加速后通

5、過(guò)狹縫，加速后通過(guò)狹縫d d進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)f f。 質(zhì)量為質(zhì)量為m m的離子經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的動(dòng)能來(lái)源于加速電場(chǎng)的勢(shì)能，即：的離子經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的動(dòng)能來(lái)源于加速電場(chǎng)的勢(shì)能，即：zV = mzV = m 2/22/2 而在磁場(chǎng)中，離子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生而在磁場(chǎng)中，離子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生 改變，進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，改變，進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。這時(shí)， 只有磁場(chǎng)施加給離子的向心只有磁場(chǎng)施加給離子的向心 力力(Hz(Hz ) )與離子的離心與離子的離心 力力(m(m 2/r2/r) )相等，才能達(dá)到相等，才能達(dá)到 分析器的出口，被檢測(cè)到。分析器的出口，被檢測(cè)到。 CH4 + eCH4+ 2e CH4 + eCH4CH3

6、CH2 CHC+ 樣品 真空泵 a b c d f q i 圖12-26 單聚焦質(zhì)譜儀示意圖 m 2/r Hz = 4 合并上述兩式，消去速度合并上述兩式，消去速度 ，可得到公式：，可得到公式： 這是質(zhì)譜的基本方程。這是質(zhì)譜的基本方程。m/zm/z稱為質(zhì)荷比，由公式可知，當(dāng)儀器的加速電稱為質(zhì)荷比，由公式可知，當(dāng)儀器的加速電 壓壓(V)(V)和磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)(H)一定時(shí)，只有運(yùn)動(dòng)半徑為一定時(shí)，只有運(yùn)動(dòng)半徑為r r的離子才能達(dá)到分析器的離子才能達(dá)到分析器 的出口，被檢測(cè)器檢測(cè)出來(lái)。的出口，被檢測(cè)器檢測(cè)出來(lái)。 反過(guò)來(lái)，如果固定加速電壓反過(guò)來(lái)，如果固定加速電壓V V和離子運(yùn)動(dòng)半徑和離子運(yùn)動(dòng)半

7、徑r r，對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行掃描，由，對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行掃描，由 于于m/zm/z與與H2H2成正比，當(dāng)成正比，當(dāng)H H由小到大改變時(shí)，不同質(zhì)荷比的離子就會(huì)由小由小到大改變時(shí)，不同質(zhì)荷比的離子就會(huì)由小 到大，依次穿過(guò)狹縫到大，依次穿過(guò)狹縫q q，被檢測(cè)器，被檢測(cè)器i i依次接收，從而得到所有依次接收，從而得到所有m/zm/z離子的離子的 質(zhì)譜圖。質(zhì)譜圖。 二、質(zhì)譜圖二、質(zhì)譜圖 一般的質(zhì)譜圖用棒狀圖表示，其橫坐標(biāo)為不同離子的一般的質(zhì)譜圖用棒狀圖表示，其橫坐標(biāo)為不同離子的m/z m/z ，縱坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為 各峰的相對(duì)強(qiáng)度。右圖為甲烷各峰的相對(duì)強(qiáng)度。右圖為甲烷 的質(zhì)譜圖，在不同的的質(zhì)譜圖，在不同的m/zm/z處，

8、有強(qiáng)度處，有強(qiáng)度 不同的峰，最高的峰稱為基峰，把不同的峰，最高的峰稱為基峰，把 它的強(qiáng)度定為它的強(qiáng)度定為100100，其它峰高相對(duì)于，其它峰高相對(duì)于 它的百分?jǐn)?shù)為各峰的相對(duì)強(qiáng)度。峰的它的百分?jǐn)?shù)為各峰的相對(duì)強(qiáng)度。峰的 相對(duì)強(qiáng)度表示不同質(zhì)荷比離子的相對(duì)含量。相對(duì)強(qiáng)度表示不同質(zhì)荷比離子的相對(duì)含量。 m z H2r2 2 V = 1615141312 20 40 60 80 100 相 對(duì) 強(qiáng) 度 m / z M 甲烷質(zhì)譜圖 M+1 5 p在上圖中，在上圖中，m/zm/z1616的基峰為甲烷打掉一個(gè)電子生成的分子離子峰，常的基峰為甲烷打掉一個(gè)電子生成的分子離子峰，常 用用M+M+表示。甲烷的分子離子較

9、穩(wěn)定，所以它的強(qiáng)度最大，可作為基峰。表示。甲烷的分子離子較穩(wěn)定，所以它的強(qiáng)度最大，可作為基峰。 但是，在很多有機(jī)化合物的質(zhì)譜中，分子離子峰并不一定是最強(qiáng)峰但是，在很多有機(jī)化合物的質(zhì)譜中，分子離子峰并不一定是最強(qiáng)峰( (基基 峰峰)。 1615141312 20 40 60 80 100 相 對(duì) 強(qiáng) 度 m / z M 甲烷質(zhì)譜圖 M+1 6 相對(duì)分子質(zhì)量和分子式的確定相對(duì)分子質(zhì)量和分子式的確定 一、分子離子和相對(duì)分子質(zhì)量一、分子離子和相對(duì)分子質(zhì)量 分子失去一個(gè)電子生成的自由基分子正離子叫做分子離子。因它只帶一分子失去一個(gè)電子生成的自由基分子正離子叫做分子離子。因它只帶一 個(gè)正電荷，質(zhì)荷比個(gè)正電

10、荷，質(zhì)荷比(m/z)(m/z)在數(shù)值上與分子的質(zhì)量相同，因此，在質(zhì)譜中，在數(shù)值上與分子的質(zhì)量相同，因此，在質(zhì)譜中， 找到分子離子峰就可確定相對(duì)分子質(zhì)量。這是質(zhì)譜的重要應(yīng)用之一。找到分子離子峰就可確定相對(duì)分子質(zhì)量。這是質(zhì)譜的重要應(yīng)用之一。 它比用其它方法，如冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量簡(jiǎn)單得它比用其它方法，如冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量簡(jiǎn)單得 多。多。 分子離子峰一般是質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的峰。但多數(shù)情況下其右側(cè)還伴分子離子峰一般是質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的峰。但多數(shù)情況下其右側(cè)還伴 隨有弱的同位素峰和反應(yīng)離子峰。有些化合物的分子離子比較穩(wěn)定，隨有弱的同位素峰和反應(yīng)離子峰。有些化合物的分

11、子離子比較穩(wěn)定， 峰的強(qiáng)度較大，在質(zhì)譜圖譜上容易找到；但有些化合物的分子離子不峰的強(qiáng)度較大，在質(zhì)譜圖譜上容易找到；但有些化合物的分子離子不 夠穩(wěn)定，容易生成碎片，此時(shí)，這些分子離子峰很弱或幾乎找不到夠穩(wěn)定，容易生成碎片，此時(shí)，這些分子離子峰很弱或幾乎找不到( (如如 帶支鏈的烷烴、醇類等帶支鏈的烷烴、醇類等) )。這時(shí)，可采用降低質(zhì)譜儀撞擊電子流的能量。這時(shí)，可采用降低質(zhì)譜儀撞擊電子流的能量 的方法，或以其它經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)確定分子離子峰。的方法，或以其它經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)確定分子離子峰。 7 分子式的確定分子式的確定 確定了相對(duì)分子量，并不能寫出分子式，因?yàn)槎喾N分子可能具有相同的分子量。那確定了相對(duì)分子量

12、，并不能寫出分子式，因?yàn)槎喾N分子可能具有相同的分子量。那 么，如何確定分子式呢？常用的有兩種方法。么，如何確定分子式呢？常用的有兩種方法。 1.1.高分辨率質(zhì)譜法測(cè)定分子式高分辨率質(zhì)譜法測(cè)定分子式 利用高分辨率質(zhì)譜儀測(cè)定分子式的依據(jù)是，當(dāng)規(guī)定利用高分辨率質(zhì)譜儀測(cè)定分子式的依據(jù)是，當(dāng)規(guī)定12C12C的原子質(zhì)量為的原子質(zhì)量為12.000 00012.000 000時(shí)，時(shí)， 其它各元素的原子質(zhì)量嚴(yán)格地講都不是整數(shù)。如：其它各元素的原子質(zhì)量嚴(yán)格地講都不是整數(shù)。如：1H1H：1.007 8251.007 825，16O16O：45.994 45.994 914914，14N14N：14.003 0501

13、4.003 050。因此，即便是有的化合物分子在整數(shù)部分是相同的，但。因此，即便是有的化合物分子在整數(shù)部分是相同的，但 其在小數(shù)部分絕對(duì)不會(huì)相同。其在小數(shù)部分絕對(duì)不會(huì)相同。 因此，只要能足夠精確地測(cè)出分子量，就能推斷出分子式?，F(xiàn)代高分辨率質(zhì)譜已能因此，只要能足夠精確地測(cè)出分子量，就能推斷出分子式。現(xiàn)代高分辨率質(zhì)譜已能 精確到萬(wàn)分之一，誤差僅為精確到萬(wàn)分之一，誤差僅為0.0060.006。能夠符合這一精度的，可能的分子式數(shù)目已。能夠符合這一精度的，可能的分子式數(shù)目已 經(jīng)很少了。若再配合其它信息，就可從這少數(shù)的幾個(gè)分子式中推斷出合理的分子經(jīng)很少了。若再配合其它信息，就可從這少數(shù)的幾個(gè)分子式中推斷出

14、合理的分子 式。式。 例如：用高分辨率質(zhì)譜儀測(cè)得試樣例如：用高分辨率質(zhì)譜儀測(cè)得試樣M.+M.+為為150.1045150.1045，該化合物在，該化合物在IRIR光譜中有明顯的羰光譜中有明顯的羰 基吸收峰，求其分子式?；辗?，求其分子式。 解：若質(zhì)譜儀的誤差是解：若質(zhì)譜儀的誤差是0.0060.006，那么分子量小數(shù)部分的范圍是：，那么分子量小數(shù)部分的范圍是：0.09850.09850.11050.1105， 查貝農(nóng)表，質(zhì)量整數(shù)為查貝農(nóng)表，質(zhì)量整數(shù)為150150，小數(shù)部分在這一范圍的可能分子式有，小數(shù)部分在這一范圍的可能分子式有4 4個(gè)。個(gè)。 8 (1) C3H12N5O2, 150.0990

15、93 (2) C5H14N2O3, 150.100435(1) C3H12N5O2, 150.099093 (2) C5H14N2O3, 150.100435 (3) C8H12N3, 150.103117 (4) C10H14O, 150.104459(3) C8H12N3, 150.103117 (4) C10H14O, 150.104459 首先，根據(jù)首先，根據(jù)N N規(guī)律，排除規(guī)律，排除(1)(1)和和(3)(3)。 所謂所謂N N規(guī)律是指：當(dāng)有機(jī)分子的分子量為偶數(shù)時(shí)，該分子中不含規(guī)律是指：當(dāng)有機(jī)分子的分子量為偶數(shù)時(shí)，該分子中不含N N 或含偶數(shù)個(gè)或含偶數(shù)個(gè)N N；當(dāng)分子量為奇數(shù)時(shí)，分子

16、中必含有奇數(shù)個(gè)；當(dāng)分子量為奇數(shù)時(shí)，分子中必含有奇數(shù)個(gè)N N原子。原子。 再計(jì)算再計(jì)算(2)(2)和和(4)(4)的不飽和度。的不飽和度。=C+1=C+1(H(HN)/2 N)/2 UN(2)UN(2)5 51 10.50.5(14-2)(14-2)0 0 UN(4)UN(4)10101 10.50.5(14)(14)4 4 由題義可知，分子中有一個(gè)羰基，說(shuō)明至少有一個(gè)不飽和度。而由題義可知，分子中有一個(gè)羰基，說(shuō)明至少有一個(gè)不飽和度。而 (2)(2)的不飽和度為的不飽和度為0 0，也不合理。因此，只有，也不合理。因此，只有(4)(4)才是可能的分子才是可能的分子 式。式。 2.2.同位素豐度法推

17、斷分子式同位素豐度法推斷分子式 在自然界中，組成有機(jī)化合物的各種元素按其同位素特征可分為在自然界中，組成有機(jī)化合物的各種元素按其同位素特征可分為 三類：三類： A A類元素：不含同位素的元素，如類元素：不含同位素的元素，如I I、F F、P P等，氫的同位素等，氫的同位素D D含量含量 很少很少(0.016%)(0.016%)，常可以忽略不計(jì)，也歸為，常可以忽略不計(jì)，也歸為A A類元素。類元素。 A A1 1類元素：類元素：C C、N N的同位素比普通的多一個(gè)中子，質(zhì)量數(shù)多的同位素比普通的多一個(gè)中子，質(zhì)量數(shù)多1 1， 稱為稱為A A1 1類元素。類元素。 A A2 2類元素：類元素：O O、S

18、 S、SiSi、BrBr除了含質(zhì)量數(shù)多除了含質(zhì)量數(shù)多2 2的同位素外，的同位素外， 9 O O、S S、SiSi還含有質(zhì)量數(shù)多還含有質(zhì)量數(shù)多1 1的同位素。這些同位素在自然界中的相對(duì)豐度的同位素。這些同位素在自然界中的相對(duì)豐度 都是是已知的。都是是已知的。 因此，我們可以根據(jù)同位素的豐度和質(zhì)譜圖中同位素峰的相對(duì)強(qiáng)度來(lái)推因此，我們可以根據(jù)同位素的豐度和質(zhì)譜圖中同位素峰的相對(duì)強(qiáng)度來(lái)推 斷分子式。斷分子式。 在質(zhì)譜圖中，同位素離子峰的強(qiáng)度取決于三個(gè)因素：在質(zhì)譜圖中，同位素離子峰的強(qiáng)度取決于三個(gè)因素： (1)(1)分子式，即分子由什么元素組成。分子式，即分子由什么元素組成。 (2)(2)分子中具有同位

19、素的原子的個(gè)數(shù)。分子中具有同位素的原子的個(gè)數(shù)。 (3)(3)同位素的天然豐度。同位素的天然豐度。 例如：例如：13C13C的天然豐度為的天然豐度為1.1%1.1%，那么，那么CH4CH4的的M M1(17)1(17)峰的相對(duì)強(qiáng)度是峰的相對(duì)強(qiáng)度是 M.+(16)M.+(16)峰的峰的1.1%1.1%。而乙烷的。而乙烷的M M1(31)1(31)峰的強(qiáng)度是峰的強(qiáng)度是M.+M.+（3030）峰的）峰的2.2%2.2%。 由此可見(jiàn)，知道了化合物的分子式，就可計(jì)算出由此可見(jiàn)，知道了化合物的分子式，就可計(jì)算出M.+M.+，M M1 1，M M2 2峰的相峰的相 對(duì)強(qiáng)度。對(duì)強(qiáng)度。 反過(guò)來(lái)，如果在質(zhì)譜圖中測(cè)得

20、了這些峰的相對(duì)強(qiáng)度，就可計(jì)算或推斷出反過(guò)來(lái)，如果在質(zhì)譜圖中測(cè)得了這些峰的相對(duì)強(qiáng)度，就可計(jì)算或推斷出 分子式。分子式。 10 科學(xué)家貝農(nóng)已根據(jù)公式計(jì)算出結(jié)果，并編制成表，稱為貝農(nóng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)表。科學(xué)家貝農(nóng)已根據(jù)公式計(jì)算出結(jié)果，并編制成表，稱為貝農(nóng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)表。 根據(jù)貝農(nóng)數(shù)據(jù)表，再在質(zhì)譜圖中測(cè)得分子離子的質(zhì)量和同位素峰的相對(duì)根據(jù)貝農(nóng)數(shù)據(jù)表，再在質(zhì)譜圖中測(cè)得分子離子的質(zhì)量和同位素峰的相對(duì) 強(qiáng)度，就可推測(cè)出分子式。強(qiáng)度，就可推測(cè)出分子式。 如：有一化合物在質(zhì)譜圖上最大的質(zhì)量區(qū)有三個(gè)峰，分別是：如：有一化合物在質(zhì)譜圖上最大的質(zhì)量區(qū)有三個(gè)峰，分別是： 132(M.+)100132(M.+)100，133(M+1

21、)7.85133(M+1)7.85，134(M+2)0.26134(M+2)0.26，試推測(cè)其分子式。，試推測(cè)其分子式。 解：查貝農(nóng)表，質(zhì)量數(shù)為解：查貝農(nóng)表，質(zhì)量數(shù)為132132，相對(duì)強(qiáng)度，相對(duì)強(qiáng)度M+1M+1峰在峰在7.857.85附近，附近，M+2M+2峰在峰在0.260.26 附近的分子式有附近的分子式有4 4個(gè)：個(gè)： 則則N N規(guī)律，分子量為規(guī)律，分子量為132132時(shí)，前兩個(gè)不合理，時(shí)，前兩個(gè)不合理， 在后兩個(gè)中，在后兩個(gè)中，C7H16C7H16的的M+1M+1和和M+2M+2峰的峰的 相對(duì)強(qiáng)度與測(cè)定值接近，因此，該化合物相對(duì)強(qiáng)度與測(cè)定值接近，因此，該化合物 的分子式為：的分子式為：

22、C7H16C7H16。 C6H14N C7H2N C7H16 C8H4 M+1M+2 7.090.22 7.890.28 7.82 0.26 8.710.33 11 質(zhì)譜儀的組成質(zhì)譜儀的組成 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)離子源離子源質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器檢測(cè)器檢測(cè)器 1.氣體擴(kuò)散氣體擴(kuò)散 2.直接進(jìn)樣直接進(jìn)樣 3.色譜進(jìn)樣色譜進(jìn)樣 1.電子轟擊電子轟擊 2.化學(xué)電離化學(xué)電離 3.場(chǎng)致電離場(chǎng)致電離 4.場(chǎng)解析場(chǎng)解析 5.快原子轟擊快原子轟擊 1.單聚焦單聚焦 2.雙聚焦雙聚焦 3.四級(jí)桿四級(jí)桿 4.離子肼離子肼 5.飛行時(shí)間飛行時(shí)間 1.電子倍增器電子倍增器 2.閃爍檢測(cè)器閃爍檢測(cè)器 3.法拉第杯法拉第杯 4

23、.照相檢測(cè)照相檢測(cè) p質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀一般由進(jìn)樣進(jìn)樣系統(tǒng)統(tǒng)、離子源、質(zhì)質(zhì)量分析器、檢測(cè)檢測(cè)器和記錄記錄系統(tǒng)統(tǒng)等組組成， 還還包括真真空系統(tǒng)統(tǒng)和自動(dòng)動(dòng)控制數(shù)數(shù)據(jù)處處理等輔輔助設(shè)備設(shè)備。 12 質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器 作用：將不同碎片按質(zhì)荷比作用：將不同碎片按質(zhì)荷比m/z分開(kāi)。分開(kāi)。 質(zhì)量分析器類型：磁分析器（單聚焦、雙聚焦）、飛行時(shí)間、質(zhì)量分析器類型：磁分析器（單聚焦、雙聚焦）、飛行時(shí)間、 四極濾質(zhì)器（四極桿）、離子阱、離子回旋共振等。四極濾質(zhì)器（四極桿）、離子阱、離子回旋共振等。 13 1. 單聚焦質(zhì)量分析器單聚焦質(zhì)量分析器 依據(jù)離子在磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)行為，將不同質(zhì)量的離子分開(kāi)依據(jù)離子在磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)行為，將

24、不同質(zhì)量的離子分開(kāi) 進(jìn)入分析器前，加速離子的動(dòng)能為：進(jìn)入分析器前，加速離子的動(dòng)能為： zVmv 2 2 1 Hzv R mv 2 V rH z m 2 22 進(jìn)入分析器后，在磁場(chǎng)進(jìn)入分析器后，在磁場(chǎng)H作用下，改作圓周運(yùn)動(dòng)，只有離心力與作用下，改作圓周運(yùn)動(dòng)，只有離心力與 向心力相等時(shí)，離子才能飛出彎曲區(qū)，即按曲線軌跡飛行。向心力相等時(shí)，離子才能飛出彎曲區(qū)，即按曲線軌跡飛行。 f離 離 f向 向 質(zhì)譜方程式：質(zhì)譜方程式： 14 方向聚焦：相同質(zhì)方向聚焦：相同質(zhì) 荷比，入射方向不荷比，入射方向不 同的離子會(huì)聚；同的離子會(huì)聚； 分辨率不高，適合分辨率不高，適合 于能量分散較小的于能量分散較小的 離子源

25、。離子源。 15 單聚焦分析器：假定離子的初始能量為零。實(shí)際初始能量不單聚焦分析器：假定離子的初始能量為零。實(shí)際初始能量不 為零且各不相同。具有相同質(zhì)荷比的離子，其初始能量不同為零且各不相同。具有相同質(zhì)荷比的離子，其初始能量不同 通過(guò)質(zhì)量分析器后也不能完全聚焦在一起。通過(guò)質(zhì)量分析器后也不能完全聚焦在一起。 離子能量分散對(duì)分辨率的影響離子能量分散對(duì)分辨率的影響 16 2. 雙聚焦質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)量分析器 為了消除離子能量分散對(duì)分辨率的影響，通常在扇型磁場(chǎng)前為了消除離子能量分散對(duì)分辨率的影響，通常在扇型磁場(chǎng)前 附加一個(gè)扇型電場(chǎng)（靜電分析器），進(jìn)入電場(chǎng)的離子受到一附加一個(gè)扇型電場(chǎng)（靜電分析器），進(jìn)入電場(chǎng)的離子受到一 個(gè)靜電力的作用，改做圓周運(yùn)動(dòng)：個(gè)靜電力的作用，改做圓周運(yùn)動(dòng)： e 2 R m Ez Ez m R e 2 17 雙聚焦質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)量分析器 將電場(chǎng)和磁場(chǎng)配合使用，當(dāng)靜電將電場(chǎng)和磁場(chǎng)配合使用，當(dāng)靜電 分析器產(chǎn)生的能量色散和磁分析分析器產(chǎn)生的能量色散和磁分析 器產(chǎn)生的能量色散，在數(shù)值上相器產(chǎn)生的能量色散，在數(shù)值上相 等，方向上相反時(shí)，離子經(jīng)過(guò)這等，方向上相反時(shí)，離子經(jīng)過(guò)這 兩個(gè)分析器后，可以實(shí)現(xiàn)能量聚兩個(gè)分析器后，可以實(shí)現(xiàn)能量聚 焦，再加上磁分析器本身具有方焦，再加上磁分