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质谱分析基本原理与质谱仪课件.ppt
第五章 质谱分析 一、 概述 generalization 二、质谱仪与质谱分析 mass spectrometer and mass spectrometry 一、概述 generalization 二、 质谱仪与质谱分析原理mass spectrometer and mass spectrometry 原理与结构 1.离子源 电子轰击源是最基本和使用范围最广泛的一种离子源,对于有机化合物电离电压一般是70ev,不稳定的有机化合物可以降低电离电压10—20 ev以减少碎片离子峰。 电子轰击源结构简单、稳定、易于操作、电离效率高、灵敏度高、碎片离子多,能提供较多的结构信息,但要求样品具有一定的挥发性,有些类型的化合物分子离子峰很弱,甚至观察不到。 XH2+和X+称为XH(样品分子)的准分子离子,它们比分子离子多一个或少一个质量数,便于确定化合物的分子量,而且由于转移到准分子离子上的能量小,碎片峰大为减少。采用化学电离对于不稳定的有机化合物也能得到很强的分子离子峰,同时谱图大为简化。 场离子源 FI(Field ionization) 场离子源是在距离很近的阳极和阴极之间加上7000—14000V的稳定的直流电压后,在阳极尖端附近将产生107—108 V/cm的强电场。 当样品分子进入这个强电场区时,它的价电子能被提高到金属费米能级以上,这些电子有一定的几率穿透位垒,脱离样品分子,到达金属发射丝,使之电离,这样形成的正离子过剩能量很小不足以碎裂,而分子离子峰很强。场离子源是一种软电离方法。 场离子源的场发射丝种类很多,常用直径为10μ的钨丝。场电离源的性能与发射丝制作好坏密切相关。 FI 源比EI源灵敏度低10~100倍,与CI源相比不需要反应试剂,不需很大的抽气速率,但需一套发射丝的活化装置(苯,甲腈活化处理装置),且发射丝脆、易断,FI 不适于热不稳定和不易挥发样品,因需活化进样。 4.场解吸源 FD(Field Desorption) 场解吸源是场离子源的一种派生方法,适用于不挥发和热不稳定的化合物的相对分子质量的测定。它的工作原理和EI源相同,不同的是进样方式。 在此方法中,样品溶于溶剂,滴在场发射丝上或将发射丝浸入溶液中,待溶剂挥发后,将场发射丝插入离子源,在强电场作用下样品不经汽化而被电离。场能吸源需要一套插送发射体装置,不能连续进样,不能和色谱连用。 5. 快原子轰击源 FAB (Fast Atom Bombardment) 快原子轰击源是1981年出现的电离新技术。在电源中氩被电离为氩离子,在加速场中,Ar+被加速到5~10Kev,Ar+通过一个充中性Ar气的碰撞室,快速的Ar+与静止的Ar原子碰撞,产生电荷交换,形成快速的原子,快原子Ar射向仪器靶面的样品,使样品离子化: FAB的特点: FAB源是在室温下操作的,因而特别适用于极性高、大分子量、低蒸气压、低热稳定性样品的分析,一般,将样品溶解于低挥发的液体基质(如甘油)中,送入离子源。 其不足之处为: 低于400质量范围内,甘油本底影响较大,此外,对非极性化合物灵敏度显著下降。 2. 质量分析器原理 ①单聚焦磁场分析器 ②双聚焦分析器 ③ 其他类型质量分析器 3. 检测器 内容选择: 第一节 基本原理与质谱仪 basic principle and mass spectrometer 第二节 离子峰的主要类型 main kinds of ion peaks 第三节 有机分子裂解类型 cleavage types of organic compounds 第四节 质谱图与结构解析 mass spectrograph and structure determination * * 第一节 基本原理与质谱仪 mass spectrometry,MS basic principle and Mass spectrometer 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; 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱 1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞
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