質(zhì)譜分心基本原理與質(zhì)譜儀課件

1、第十二章 質(zhì)譜分析一、 概述generalization二、質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析mass spectrometer and mass spectrometry第一節(jié) 基本原理與質(zhì)譜儀mass spectrometry，MSbasic principle and Mass spectrometer2022/10/15第十二章 質(zhì)譜分析一、 概述第一節(jié) 基本原理與質(zhì)譜儀一、概述 generalization 分子質(zhì)量精確測定與化合物結(jié)構(gòu)分析的重要工具；第一臺質(zhì)譜儀：1912年； 早期應(yīng)用：原子質(zhì)量、同位素相對豐度等； 40年代：高分辨率質(zhì)譜儀出現(xiàn)，有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析； 60年代末：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn)

2、，有機(jī)混合物分離分析； 促進(jìn)天然有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的發(fā)展； 同位素質(zhì)譜儀；無機(jī)質(zhì)譜儀；有機(jī)質(zhì)譜儀； 2022/10/15一、概述 generalization 分二、 質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理mass spectrometer and mass spectrometry進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器1.氣體擴(kuò)散2.直接進(jìn)樣3.氣相色譜1.電子轟擊2.化學(xué)電離3.場致電離4.激光 1.單聚焦 2.雙聚焦 3.飛行時間4.四極桿 質(zhì)譜儀需要在高真空下工作：離子源（10-3 10 -5 Pa ） 質(zhì)量分析器（10 -6 Pa ）(1)大量氧會燒壞離子源的燈絲；(2)用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電；(

3、3)引起額外的離子分子反應(yīng)，改變裂解模型，譜圖復(fù)雜化。2022/10/15二、 質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理mass spectromete原理與結(jié)構(gòu)電離室原理與結(jié)構(gòu)儀器原理圖2022/10/15原理與結(jié)構(gòu)電離室原理與結(jié)構(gòu)儀器原理圖2022/10/111.離子源Electron Ionization (EI)源+: R1: R2: R3: R4: e+M+(M-R2)+(M-R3)+Mass Spectrum(M-R1)+2022/10/151.離子源Electron Ionization (EI)EI 源的特點(diǎn)：電離效率高,靈敏度高；應(yīng)用最廣，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖基本都是采用EI源得到的；穩(wěn)定，操作方便，電子

4、流強(qiáng)度可精密控制；結(jié)構(gòu)簡單，控溫方便；EI源：可變的離子化能量 (10240eV) 對于易電離的物質(zhì)降低電子能量，而對于難電離的物質(zhì)則加大電子能量（ 常用70eV ）。電子能量電子能量分子離子增加碎片離子增加2022/10/15EI 源的特點(diǎn)：電離效率高,靈敏度高；EI源：可變的離子化能 離子室內(nèi)的反應(yīng)氣（甲烷等；10100Pa，樣品的103105倍），電子（100240eV）轟擊，產(chǎn)生離子，再與試樣分離碰撞，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。 化學(xué)電離源（Chemical Ionization，CI）:最強(qiáng)峰為準(zhǔn)分子離子；譜圖簡單；不適用難揮發(fā)試樣；+氣體分子試樣分子+準(zhǔn)分子離子電子(M+1)+;(M+17)

5、 +;(M+29) +;2022/10/15 離子室內(nèi)的反應(yīng)氣（甲烷等；10100Pa，場致電離源（FI）電壓：7-10 kV；d1 mm；強(qiáng)電場將分子中拉出一個電子；分子離子峰強(qiáng)；碎片離子峰少；不適合化合物結(jié)構(gòu)鑒定；陽極+陰極d1mm2022/10/15場致電離源（FI）電壓：7-10 kV；d1 mm；陽極2. 質(zhì)量分析器原理在磁場存在下，帶電離子按曲線軌跡飛行； 離心力 =向心力；m 2 / R= H0 e V曲率半徑： R= （m ）/ e H0 質(zhì)譜方程式：m/e = (H02 R2) / 2V離子在磁場中的軌道半徑R取決于： m/e 、 H0 、 V改變加速電壓V, 可以使不同m/

6、e 的離子進(jìn)入檢測器。質(zhì)譜分辨率 = M / M （分辨率與選定分子質(zhì)量有關(guān)）加速后離子的動能 :(1/2)m 2= e V = (2V)/(m/e)1/22022/10/152. 質(zhì)量分析器原理在磁場存在下，帶電離子按曲線軌跡飛行；加單聚焦磁場分析器收集器離子源BS1S2磁場R方向聚焦；相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；分辨率不高2022/10/15單聚焦磁場分析器收集器離子源BS1S2磁場R方向聚焦；20雙聚焦分析器離子源收集器磁場電場S1S2+-方向聚焦： 相同質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；能量聚焦： 相同質(zhì)荷比，速度(能量)不同的離子會聚； 質(zhì)量相同，能量不同的離子通過電場和磁場時

7、，均產(chǎn)生能量色散；兩種作用大小相等，方向相反時互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)雙聚焦；2022/10/15雙聚焦分析器離子源收集器磁場電場S1S2+-方向聚焦： 其他類型質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)譜儀體積大；色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器的發(fā)展及儀器小型化（臺式）需要；體積小的質(zhì)量分析器：四極桿質(zhì)量分析器飛行時間質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器體積小，操作簡單；分辨率中等；原理在第五節(jié)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器介紹；2022/10/15 其他類型質(zhì)量分析器雙聚焦質(zhì)譜儀體積大；四極桿質(zhì)量分析器體3. 檢測器（1）電子倍增管 1518級；可測出10-17A微弱電流；（2）渠道式電子倍增器陣列2022/10/153. 檢測器（1）電子倍增管2022/10/11 內(nèi)容選擇：第一節(jié) 基本原理與質(zhì)譜儀basic principle and mass spectrometer第二節(jié) 離子峰的主要類型 main kinds of ion peaks第三節(jié) 有機(jī)分子裂解類型cleavage types o