质谱分析1分解.ppt

* 电感耦合等离子体 质谱分析法（Mass Spectrometry, MS） * 内容 质谱法的基本原理 质谱仪 质谱法的应用 * 质谱法的基本原理 一、概述 质谱分析法是在高真空系统中测定样品的分子离子及碎片离子质量，以确定样品相对分子质量及分子结构的方法。 化合物分子受到电子流冲击后，形成的带正电荷分子离子及碎片离子，按照其质量m和电荷z的比值m/z（质荷比）大小依次排列而被记录下来的图谱，称为质谱。 * 质谱分析特点： 应用范围广； 灵敏度高，样品用量少； 分析速度快，并可实现多组分同时测定； 与其它仪器相比，仪器结构复杂，价格昂贵，使用及维修比较困难； 对样品有破坏性，无法回收。 * 二、质谱法的产生机理及基本过程 产生机理 质谱法是将样品置于高真空中（＜10-3 Pa），并受到高速电子流或强电场等作用，失去外层电子而生成分子离子，或化学键断裂生成各种碎片离子，然后将分子离子和碎片离子引入到一个强的正电场中，使之加速，加速电位通常用到6~8kV，此时可认为各种带正电荷的离子都有近似相同的动能。 * 但是不同质荷比（m/z）的离子具有不同的速度，利用离子不同质荷比及其速度差异，质量分析器可以将其分离，然后由检测器测量其强度，记录后得到一张以质荷比为横坐标，以相对强度为纵坐标的质谱图。 * 质谱分析的四个过程 通过合适的进样装置将样品引入并进行气化； 气化后的样品引入到离子源进行电离—离子化过程； 电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析器，按不同的质荷比（m/z）进行分离； 经检测、记录，获得一张谱图。 进样系统 离子源 质量分析器 记录（质谱图） 检测器 * 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 1.间歇式进样 2.直接进样 3.色谱进样 1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.场解析 5.激光 6.快原子轰击 7.电喷雾 8.ICP 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆 5.离子阱 1.电子倍增器 2.闪烁检测器 3.法拉第杯 4.照相检测 质谱仪一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测器和记录系统等组成，还包括真空系统和自动控制数据处理等辅助设备。 质谱仪 * 一、真空系统 质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高真空状态 离子源：1.3×10-4~ 1.3×10-5 Pa 质量分析器： 1.3×10-6 Pa 如果真空度过低，则： 大量氧会烧坏离子源的灯丝； 会使本底增高，干扰质谱图； 引起额外的离子-分子反应，改变裂解模型，使质谱解析复杂化； 干扰离子源中电子束的正常调节； 用作加速离子的几千伏高压会引起放电等。 * 二、进样系统 对进样系统的要求：重复性、不引起真空度降低。 进样方式： 间歇式进样 直接探针进样 色谱进样 * 三、离子源 离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离子在离子光学系统的作用下，会聚成有一定几何形状和一定能量的离子束，然后进入质量分析器被分离。 常用离子源：电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）、场致电离源（FI）、场解析电离源（FD）、快原子轰击电离源（FAB）、激光解析电离源（LD）、电喷雾电离源（ESI）等。 硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到 分子官能团的信息； 软源：离子化能量低，产生的碎片少，谱图简单，可得到分子 离子峰，即得到分子量信息。 * 1. 电子轰击电离源（EI） 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 · * 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 * 2. 化学电离源（CI） 样品分子在承受电子轰击前，被一种反应气(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：