MassSpectrometry质谱仪的发展起源质谱仪massspectrometry.doc

Mass Spectrometry 质谱仪的发展起源 质谱仪(mass spectrometry, MS)是以热电子撞击气体分子，使产生碎片及离子，再经磁场分离，依据质荷比之测量，来决定分子质量的技术。而质量是分子的一种特质，因此可以用于分子的鉴定或确认。 1912年汤姆逊(J. J Thomason)用以发现质量数为22氖之同位素之阳极射线管乃质谱仪之前身。1919年阿斯顿(Aston)与丹麦斯特(Dempster)分别发展曲形轨道质谱仪成功。1943年美国加州统一工程中心制成第一部商业质谱仪售予大西洋炼油公司以作分析石油成分之用。随着电子技术发展，质谱仪制造日益精确完备，不但成为化学分析之必备工具，而且广泛应用于核物理，生物医药，以及地质冶金，环境科学等如能降低制造成本，简化操作技术，其发展将更不可限量。〈1〉 基本原理 (1).将不同型态的样品〈气、液、固相〉导入质谱仪。 (2).样品分子在离子源内游离(ionization)成气相之离子形式。 (3).依质荷比(m/z : mass to charge ratio)不同分离各个样品离子。 (4).各样品离子到达侦测器被侦测出来。 (5).在数据处理系统中，离子侦测讯号被转换成可读或图谱方式呈现。〈2〉 V * B = F Ion velouty B –磁場方面 F –作用力之方向 M3+ M2+ M1+ (分子量越大移動距離越遠) M+ M3+ M2+ M1+ Fig1.表示带电物质再电场中移动的距离和分子量的大小成正比。 m = atomic molecular weight B = 磁場強度 e = charge V = voltage r = radius curvature m / z = B2r2e / 2V m / z = k * r2 ※在本公式中，Z值通常表示1，所以m值和 r2成正比关系。 质谱仪的基本构造 式樣 儲供 離子 產生 離子 分析 離子 測量 電子控制系統 真空系統 样本处理方式 质谱仪分析时，样品必须先进行离子化，因样品其物理、化学性质不同，而有各种不同离子化方式，一般易挥发性样品则用电子撞击游离法(electron impact ionization, EI)，或化学游离法(chemical ionization, CI)。 非挥发性样品，则用快速原子撞击(Fast atom bombardment, FAB)，或电洒法(electron spray ionization, ESI)等。因此各种样品选择适当的离子化法，再经质谱分析，即可进行样品之结构性分析级定量分析测定。〈3〉 经由质谱仪之分析可得到各种有价值的样品讯???：〈2〉 (1).元素分析。 (2).化学结构的决定。 (3).直接精确的分子质量测定。 (4).混合物中各组成的分析。 质谱仪的种类 气相层析／质谱仪Gas Chromatography/Mass Spectrometer (GS/MS) 气相层析－质谱仪实际上是由两部功能不同的仪器组成：其一为气相层析仪，是将混合物分离为纯物质的设备。这一种技术，近年来发展迅速，其使用领域遍及工业，研究及学术界。说起来，气相层析的原理很简单，是利用各种成分在一种固定的液相及一种流动的气相中，分配率的不同，而达到分离的效果。静止的液相通常是涂抹在固体的支持物上，将待测样品注射入气体流，各成分以不同流速通过涂有液体的支持物，由于各成分蒸汽压不同，与液体产生的作也不同，所以离开管柱的时间也不一样，因是得以分离。　　假设将气相层析仪的装置连接质谱仪，则各成分都可测定出其分子量和结构。因为在质谱仪的游离室中，样品受电子照射，于是，化合物即产生裂讯、游离，带正电荷的碎片或离子，经电场加速、磁场转弯，可得一质谱图。〈7〉 液相层析／质谱仪Liquid Chromatograph/Mass Spectrometer(LC/MS) LC/MS是Liquid Chromatograph/Mass Spectrometer (液相层析仪／质谱仪)的缩写，是将液相层析仪(LC)和质谱仪(MS)串联使用的特殊组合。简单的说，LC是质谱仪上游的检体输入器，而MS则是液相层析仪下游的产物检测器。 　　使用LC/MS时，我们只需将检体送入液相层析仪，LC优越的分离纯化能力，便会把检体内复杂的成分，按着时间一一送出。层析仪流出的产物，随即导入质谱仪作进一步的检测。由于无须收集处理LC析出的成分，一则节省了许多耗力费时的繁复步骤，二则避免了处理样品时所造成的无谓流失。而质谱仪的基本功能，在于测量各个成分的质量以及它们的相对含量。现今配备较齐全的质谱仪，更具有分析其分子结构的能力。判读时，机器会将受检测的分子作有限度的击碎；由于分子破碎时，有各自