第六章原子质谱法.pptVIP

第6章 原子质谱法 6.1概述 质谱法(Mass spectrometry)是通过对被测样品离子的质荷比进行测定的一种分析方法。被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场中运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分离而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。 6.1.2. 质谱法分类 从研究对象来看，质谱法可以分为原子质谱法(Atomic Mass Spectrometry)和分子质谱法(Molecular Mass Spectrometry)。 按研究样品性质或应用领域可分为同位素质谱、无机质谱、有机质谱，此外还有二次离子质谱，氦质谱等。 按质谱仪器设计原理，主要是质量分析器类型，可分为静态仪器和动态仪器两大类。 按离子源或离子化技术分类，如高频火花电离质谱，离子探针质谱，电子轰击质谱、快原子轰击质谱等。 6.2. 基本原理 6.2.1. 原子质谱法基本过程 原子质谱分析包括以下几个步骤： 1.样品原子化； 2.转化为离子流或离子束，一般为单电荷正离子； 3.按质量-电荷比（质荷比，m/z）分离； 4.计算各种离子的数目或测定由试样形成的离子轰击传感器时产生的离子电流。 因为在2步中形成的离子多为单电荷，故m/z值通常就是该离子的质量数。 6.3.3.质谱仪器的主要性能指标 1.质量测定范围 表示质谱仪器能够分析试样的相对原子质量（或相对分子质量）范围。 2. 质谱仪器的分辨率 6.3.3.质谱仪器的主要性能指标 6.4.电感耦合等离子体质谱法 优点： 试样在常温下引入； 气体的温度很高使试样完全蒸发和解离； 试样原子离子化的百分比很高； 产生的主要是一价离子； 离子能量分散小； 外部离子源，即离子并不处在真空中； 离子源处于低电位，可配用简单的质量分析器。 6.4.1.基本装置 与等离子体光谱相比，等离子体质谱所得到的谱图要简单很多，而且容易识别，特别是对于那些发射谱线非常多的元素，如稀土元素。 图为Ce溶液的光谱图及质谱图（a为100μg?mL-1 Ce溶液的光谱图，b为10?μg?mL-1 Ce的质谱图）。 * * 6.2.2质谱法中的相对原子质量和质荷比 同位素（isotope）是指元素拥有两个或两个以上原子序数（质子数）相同，而原子质量不同的原子，它们分别有不同的中子数。同位素化学性质相近，但物理性质不同。 6.2.2质谱法中的相对原子质量和质荷比 与其他分析方法不同，质谱法中所关注的常常是某元素特定同位素的实际质量或含有某组特定同位素的实际质量。自然界中，元素的相对原子质量（Ar）由下列式子计算： 通常情况下，质谱分析中所讨论的离子为正离子。质荷比为离子的原子质量m与其所带电荷数z之比。因此， 12C1H4+的m/z=16.035/1=16.035 13C1H42+的m/z=17.035/2=8.518 6.3.质谱仪器 6.3.1.质谱仪器的基本组成 6.3.2.分析系统 6.3.2.1.离子源 1.高频火花离子源 2.电感耦合等离子体离子源 3.辉光放电离子源 4.其他离子源： (1) 激光离子源； (2) 离子轰击离子源； 6.3.2.2. 质量分析器 质量分析器(Mass Analyzer)是质谱仪器的重要组成部分，它位于离子源和检测器之间，其作用是依据不同方式将样品离子按质荷比（m/z）分离。 l. 磁质量分析器 6.3.2.2. 质量分析器 单聚集质谱仪分辨率低的主要原因在于它不能克服离子初始能量分散对分辨率造成的影响。为了消除离子能量分散对分辨率的影响，通常在扇形磁场前加一扇形电场，扇形电场是一个能量分析器，不起质量分离作用。 6.3.2.2. 质量分析器 2. 四极滤质器 6.3.2.2. 质量分析器 (1).交流电场中正离子迁程过程 6.3.2.2. 质量分析器 (2).复合电场内正离子运动轨迹 考虑施加在交流信号上的直流电压的影响，对于相同动能的离子，其动量正比于质量的平方根，因此改变重离子的运动行为比轻离子要困难些。 如果离子的质量重而且交流电压的频率高，交流电压将不会对离子运动有显著的响应，而主要受直流电压的影响。在此情况下，离子将留在电