二十一质谱法简介.ppt

第七章 质 谱 法 （Mass Spectrometry MS） 质谱法是通过将样品转化为运动的 气态离子并按质荷比(M／Z)大小进行 分离并记录其信息的分析方法。所得结 果以图谱表达，即所谓的质谱图（亦称 质谱，Mass Spectrum）。 7-l 质谱仪 (一）质谱仪的工作原理 质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样 品离子按质荷比进行分离的装置。离子电离后 经加速进入磁场中，其动能与加速电压及电荷 Z有关，即 （二）质谱仪的主要性能指标 1．质量测定范围 质谱仪的质量测定范围表示质 谱仪所能够进行分析的样品的相对原 子质量（或相对分子质量）范围，通 常采用原子质量单位（unified atomic mass unit，符号u）进行度量。原子 质量单位是由12C来定义的，即一个处 于基态的12C中性原子的质量的1/12，即 而在非精确测量物质的场合，常 采用原子核中所含质子和中子的总数 即质量数来表示质量的大小，其数值 等于其相对质量数的整数。 测定气体用的质谱仪，一般质量 测定范围在2～100，而有机质谱仪一 般可达几千。现代质谱仪甚至可以研 究相对分子质量达几十万的生化样品 。 2．分辨本领 所谓分辨本领，是指质谱仪分开相 邻质量数离子的能力，一般定义是：对 两个相等强度的相邻峰，当两峰间的峰 谷不大于其峰高10％时，则认为两峰已 经分开，其分辨率 而在实际工作中，有时很难找到相邻的且峰高相等的两个峰，同时峰谷又为峰高的10％。在这种情况下，可任选一单峰，测其峰高5％处的峰宽W0.05，即可当作上式中的Δm，此时分辨率定义为 R = m/W0.05 如果该峰是高斯型的，上述两式计算结果是一样的。 【例21．1】要鉴别N+2（m/z为28．006）和CO+（m/z为27．995）两个峰，仪器的分辨率至少是多少? 在某质谱仪上测得一质谱峰中心位置为245u，峰高5％处的峰宽为0.52u，可否满足上述要求？ 解: 要分辨N+2和CO+，要求质谱仪 分辨率至少为： 质谱仪的分辨本领由几个因素决定：（i）离子通道的半径；(ii）加速器与收集器狭缝宽度；（iii）离子源的性质。 质谱仪的分辨本领几乎决定了仪器 的价格。分辨率在500左右的质谱仪可 以满足一般有机分析的要求，此类仪器 的质量分析器一般是四极滤质器、离子 阱等，仪器价格相对较低。 3．灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法。 绝对灵敏度是指仪器可以检测到的最小样品量；相对灵敏度是指仪器可以同时检测的大组分与小组分含量之比；分析灵敏度则指输入仪器的样品量与仪器输出的信号之比。 （三）质谱仪的基本结构 质谱仪是通过对样品电离后产生的具有不同m／z的离子来进行分离分析的。质谱仪须有进样系统、电离系统、质量分析器和检测系统。为了获得离子的良好分析，必须避免离子损失，因此凡有样品分子及离子存在和通过的地方，必须处于真空状态。 1．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（离子源真空度应达l．3×10-4～l．3×10-5Pa，质量分析器中应达l．3×10-6Pa）。若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本底增高、到反应过多，从而使图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等问题。一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获得更高的真空度。 2．进样系统 进样系统的目的是高效重复地将样品 引入到离子源中并且不能造成真空度的降 低。目前常用的进样装置有三种类型：间 歇式进样系统、直接探针进样及色谱进样 系统。一般质谱仪都配有前两种进样系统 以适应不同的样品需要，有关色谱进样系 统将在专门章节介绍。 （l）间歇式进样系统 该系统可用于气体、液体和中等蒸 气压的固体样品进样，典型的设计如图 21．3所示。 通过可拆卸式的试样管将少量（10 ～100μg）固体和液体试样引入试样贮 存器中，由于进样系统的低压强及贮存 器的加热装置，使试样保持气态。实际 上试样最好在操作温度下具有1.3— 0.13Pa的蒸气压。 （2）直接探针进样对那些在 间歇式进样系统的