淺談質(zhì)譜技術(shù)及其應(yīng)用

1、淺談質(zhì)譜技術(shù)及其應(yīng)用摘要：質(zhì)譜分析靈敏度高，分析速度快，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)，化工，環(huán)境，能源，醫(yī)藥，運動醫(yī)學(xué)，刑事科學(xué)技術(shù)，生命科學(xué)，材料科學(xué)等各個領(lǐng)域。本文對質(zhì)譜儀原理進行了介紹，并表達了質(zhì)譜儀的開展過程，對質(zhì)譜儀技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用進行了綜述，并對其開展提出了展望。關(guān)鍵詞：質(zhì)譜儀 應(yīng)用 開展1 質(zhì)譜技術(shù)質(zhì)譜又叫質(zhì)譜法是一種與光譜并列的譜學(xué)方法，通常意義上是指廣泛應(yīng)用于各個學(xué)科領(lǐng)域中通過制備、別離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術(shù)。質(zhì)譜法在一次分析中可提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，將別離技術(shù)與質(zhì)譜法相結(jié)合是別離科學(xué)方法中的一項突破性進展。在眾多的分析測試方法中，質(zhì)譜學(xué)方法被認為是一種同時具備高特異

2、性和高靈敏度且得到了廣泛應(yīng)用的普適性方法。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索1.1質(zhì)譜原理質(zhì)譜分析是一種測量離子質(zhì)荷比質(zhì)量-電荷比的分析方法，其根本原理 是使試樣中各組分在離子源中發(fā)生電離，生成不同荷質(zhì)比的帶電荷的離子，經(jīng)加速電場的作用，形成離子束，進入質(zhì)量分析器。在質(zhì)量分析器中，再利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質(zhì)譜圖，從而確定其質(zhì)量。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途1.2 質(zhì)譜技術(shù)的開展 1910年，英國劍橋卡文迪許實驗室的湯姆遜研制出第一臺現(xiàn)代意義上的質(zhì)譜儀器。這臺質(zhì)譜儀的誕生，標志著科學(xué)研究的一個新領(lǐng)域一質(zhì)譜學(xué)的開創(chuàng)。第一臺質(zhì)譜儀是英國科學(xué)家弗朗西斯阿斯頓于1919年制成的。阿斯

3、頓用這臺裝置發(fā)現(xiàn)了多種元素同位素，研究了53個非放射性元素，發(fā)現(xiàn)了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質(zhì)量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學(xué)獎。1934年誕生的雙聚焦質(zhì)譜儀是質(zhì)譜學(xué)開展的又一個里程碑。在此期間創(chuàng)立的離子光學(xué)理論為儀器的研制提供了理論依據(jù)。雙聚焦儀器大大提高了儀器的分辨率，為精確原子量測定奠定了根底。文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)1.3 質(zhì)譜技術(shù)的分類質(zhì)譜儀器一般由樣品導(dǎo)入系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等局部組成。質(zhì)譜儀種類非常多，工作原理和應(yīng)用范圍也有很大的不同。從應(yīng)用角度，質(zhì)譜儀可以分為下面幾類：1有機質(zhì)譜儀：由于應(yīng)用特點不同又分為：氣相色譜-

4、質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀LC-MS其他有機質(zhì)譜儀，主要有：基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜儀MALDI-TOFMS，傅里葉變換質(zhì)譜儀FT-MS2無機質(zhì)譜儀，包括： 火花源雙聚焦質(zhì)譜儀。 感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS。二次離子質(zhì)譜儀SIMS除上述分類外，還可以從質(zhì)譜儀所用的質(zhì)量分析器的不同，把質(zhì)譜儀分為雙聚焦質(zhì)譜儀，四極桿質(zhì)譜儀，飛行時間質(zhì)譜儀，離子阱質(zhì)譜儀，傅立葉變換質(zhì)譜儀等。2 質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用由于質(zhì)譜分析具有靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，別離和鑒定同時進行等優(yōu)點，因此，質(zhì)譜技術(shù)廣泛的應(yīng)用于化學(xué)，化工，環(huán)境，能源，醫(yī)藥，運動醫(yī)學(xué)，刑事科學(xué)技術(shù)，生命科學(xué)，材料科學(xué)等各個領(lǐng)域。

5、 2.1 中藥代謝及其藥代動力學(xué)：1980年以來中藥代謝及其藥代動力學(xué)研究的深度和廣度有了較大幅度的提高，近年來由于液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的迅猛開展，使得目前質(zhì)譜尤其是串聯(lián)質(zhì)譜已成為中藥代謝物研究和檢測的重要工具。藥物代謝研究是藥物開發(fā)過程中非常重要的一步，通常的做法是首先收集樣品，用溶劑提取或柱色譜或高壓液相色譜制備得到純品，再進一步對原藥和代謝物進行紫外、紅外、質(zhì)譜、核磁共振等光譜分析，推斷代謝物的結(jié)構(gòu)。液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用大大節(jié)省了樣品處理和提取工作，同時由于采用串聯(lián)質(zhì)譜檢測和圖譜解析可以了解母體藥物的代謝產(chǎn)物。2.2 監(jiān)測加工食品中的三聚氰胺及其水解產(chǎn)物：2007年7月，美國國家食品平安

6、與技術(shù)中心開始使用配備了Thermo Scientific AccelaTM高速液相系統(tǒng)的TSQ Quantum三重四極桿質(zhì)譜儀，建立監(jiān)測加工食品中的三聚氰胺及其水解產(chǎn)物的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜方法。2.3 食品丹麥羅斯基斯一實驗室創(chuàng)造一種帶有質(zhì)譜儀的空調(diào)裝置。該裝置可繪制產(chǎn)品中60多種元素的相對含量，可與農(nóng)產(chǎn)品樣品的質(zhì)譜儀圖譜進行比照，從而可得知這些農(nóng)產(chǎn)品有無化肥與農(nóng)藥殘留物，確認是否是不含化肥與農(nóng)藥殘留物的真正綠色食品，從而可以識別流通領(lǐng)域中商販給偽劣農(nóng)產(chǎn)品貼上“綠色食品的偽劣綠色食品。國內(nèi) 自行研制的高分辨率ESI-TOF-MS分析從大豆毛油中萃取出來的磷脂，實現(xiàn)了國內(nèi)首次用自制ESI-TOF

7、-MS分析大豆磷脂中磷脂酞膽堿。結(jié)果說明，利用ESI-TOF-MS共檢測出了大豆磷脂中的52種磷脂酞膽堿。2.4 醫(yī)學(xué)外表加強激光解析電離飛行時間質(zhì)譜儀(SELDI-TOFMS)是一種新的蛋白質(zhì)檢測技術(shù)，與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)方法相比，該技術(shù)具有快速、靈敏、高通量等特點。運用該技術(shù)制成的蛋白質(zhì)芯片質(zhì)譜儀已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的重要工具。2.5 地質(zhì)伴隨現(xiàn)代鉆井技術(shù)的飛速開展，愈加要求錄井公司能夠提供更加迅捷的多方面錄井資料，基于這種情況，法國地質(zhì)效勞公司開展了能夠應(yīng)用于現(xiàn)場的同位素質(zhì)譜儀的研制工作。該套儀器的研制，充分利用了同位素質(zhì)譜技術(shù)的檢測原理，為現(xiàn)場錄井烴類氣體檢測增加了有效的輔助手段。具有

8、相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)或不同質(zhì)量數(shù)的同一化學(xué)元素的不同核素互為同位素，同種元素的各種同位素質(zhì)量不同，但化學(xué)性質(zhì)兒乎相同，因此可以通過測量氣體的同位素得到具有相同質(zhì)量分數(shù)的烴類氣體質(zhì)量濃度。2.6 分析細小氣溶膠粒子美國Delaware大學(xué)Johnston等人研制出用作超細粒子分析的激光質(zhì)譜儀，用激光燒灼法實時分析單個氣溶膠粒子，粒子直徑為10150nm，比現(xiàn)有同類儀器能測量的粒子直徑小一個量級。2.7 鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)譜儀在鋼鐵廠成功用于高爐爐氣分析、轉(zhuǎn)爐爐氣分析(BOS,BOF)、焦爐爐氣分析、混合站氣體分析等部門。 2.8 汽輪機真空系統(tǒng)檢漏國內(nèi)經(jīng)過幾年來使用德國萊寶公司氦質(zhì)譜儀檢漏的經(jīng)驗說明，

9、針對機組真空系統(tǒng)復(fù)雜、管道繁多且被保溫難以檢測的特點，在進行檢漏前，應(yīng)對機組的運行情況和性能指標作認真分析。結(jié)合以往大、小修停機灌水試驗，消缺情況概略地列出重點檢漏部位，從而縮短檢漏時間，提高查漏效率，捕捉重要漏點。在對霍州電廠1號、2號機(100MW)，柳林電廠1號機(100MW)，榆社電廠1號、2號(100MW)，神頭第一發(fā)電廠4號(200MW)進行的檢漏，均取得了預(yù)期的效果。2.9 環(huán)境、生物分析串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)作為分析混合物和分子結(jié)構(gòu)鑒定的重要手段，很早以前已在大型質(zhì)譜儀上得到應(yīng)用，在兩個前后串聯(lián)的質(zhì)譜/質(zhì)譜儀中，前級質(zhì)譜主要用于擔任別離工作，在樣品被電離后，它只允許被分析的目標化合物的母

10、代離子碎片，經(jīng)過碰撞裂解后，由第二級質(zhì)譜分析裂解后產(chǎn)生的離子碎片。由于上述過程的完成至少需要三個質(zhì)量別離器串聯(lián)而成，故在大型質(zhì)譜儀上應(yīng)用串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)本錢較高，而且操作比擬復(fù)雜，從而限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。它不僅適用于復(fù)雜基體混合物的定性分析，而且可以利用得到二級質(zhì)譜結(jié)果進行定量。2.10 地球化學(xué) 同位素比率質(zhì)譜儀(isotope ratio massspectrometers,IRMS)是近些年開展起來的用于測定某些穩(wěn)定同位素組成的儀器。在諸多領(lǐng)域中都展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。由于穩(wěn)定同位素組成中蘊藏著豐富的地球化學(xué)信息，通過研究其組成可以揭示地球化學(xué)過程中的諸多方面的信息。所以IRMS技術(shù)和同

11、位素一起作為一種新的有效手段在地球化學(xué)研究中有著越來越廣泛的應(yīng)用。2.11 地學(xué)、考古和生物醫(yī)學(xué)在國家科技部、中國科學(xué)院和教育部的聯(lián)合支持下，由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所與西安交通大學(xué)聯(lián)合籌建的西安加速器質(zhì)譜中心的一臺3MV的多核素分析加速器質(zhì)譜儀(Xi，an-AMS)及其樣品制備系統(tǒng)以地學(xué)、考古和生物醫(yī)學(xué)研究為主，多學(xué)科共享，近期以10Be和14C分析為主，且為盡快開展26Al和129I分析作技術(shù)準備。正常運行情況下，每年分析2500 樣品，現(xiàn)代樣品的14C測量精度優(yōu)于0.5%,可達0.20.3，10Be探測靈敏度可達10-15 量級。2.12 載人航天由于陣列質(zhì)譜儀在體積、質(zhì)量、功耗等方面具

12、有其它質(zhì)譜儀無與倫比的優(yōu)點，尤其是體積小、質(zhì)量輕、功耗低正好滿足載人航天以及長期宇宙飛行有效載荷越低越好的要求，決定了其在航天領(lǐng)域的應(yīng)用地位，廣泛應(yīng)用于航天器艙內(nèi)空氣監(jiān)控和醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測、艙內(nèi)污染物監(jiān)測、航天員出艙活動、地面模擬試驗以及其它宇宙探索等。2.13 刑事科技上面表達了質(zhì)譜儀能分辨同一元素的同位素，更能識別不同元素和化合物，只要是分析物質(zhì)成分的場合都可應(yīng)用在公安上物證檢驗，分析物證的成分，當然也在其應(yīng)用范圍之內(nèi)但在公安物證檢驗技術(shù)上有其特殊要求所用的物證樣品是微量的，甚至是超微量的樣品是復(fù)雜的混合物。一般分析法難于完成分析速度快準確率要求高質(zhì)譜分析技術(shù)都能滿足這些要求，迅速地判斷所分析

13、的物質(zhì)名稱此項技術(shù)對刑偵技術(shù)部門來說，有著重要意義。3 質(zhì)譜技術(shù)展望 進入 21 世紀，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的開展對分析測試技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。與經(jīng)典的化學(xué)分析方法和傳統(tǒng)的儀器分析方法不同，現(xiàn)代分析科學(xué)中，原位、實時、在線、非破壞、高通量、高靈敏度、高選擇性、低耗損一直是分析工作者追求的目標。在眾多的分析測試方法中，質(zhì)譜學(xué)方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應(yīng)用的方法。電噴霧解吸電離技術(shù)、電暈放電實時直接分析電離技術(shù)和電噴霧萃取電離技術(shù)的提出，滿足了時代的需要，滿足了科學(xué)技術(shù)開展的要求，為復(fù)雜樣品的快速質(zhì)譜分析翻開了一個窗口。便攜式質(zhì)譜儀是新型質(zhì)譜儀的研究熱點之一，便攜式質(zhì)譜儀的研究主要集中在離子化技術(shù)、質(zhì)量分析技術(shù)方面，檢測器多采用 Detech 公司和 SGE 公司的商品化檢測器。為適應(yīng)離子化技術(shù)、質(zhì)量分析技術(shù)的快速開展，開發(fā)高性能離子檢測技術(shù)已迫在眉睫，而低噪音、高穩(wěn)定性、寬質(zhì)量范圍、較低的質(zhì)量岐視、長壽命、低本錢將是離子檢測技術(shù)開展中所要追求的目標。質(zhì)譜和光譜、核磁共振等方法是并列關(guān)系，暫時很少有交叉領(lǐng)域。實際上，質(zhì)譜和這些經(jīng)典譜學(xué)方法之間的交叉，也是應(yīng)該值得重視的研究領(lǐng)域。生物質(zhì)譜可提供快速、易解的多組分的分析方法，且