大学有机化学教学课件：质谱仪分析原理与技术.pptVIP

质谱仪分析原理与技术本课程将介绍质谱仪的基本原理、结构组成、工作流程、分析方法及应用领域，并着重探讨质谱分析在化学、生物、医药、环境等领域的应用案例。

课程概述与学习目标本课程将系统讲解质谱仪分析原理与技术，涵盖质谱仪的类型、工作原理、操作方法、应用领域等方面的内容。通过学习本课程，学生将能够掌握质谱仪的基本原理、结构组成和操作方法，并能够独立完成简单的质谱分析实验。同时，学生还将了解质谱分析在不同领域中的应用，并能够将质谱技术应用于相关研究和工作。

质谱仪的发展历史11897年，约瑟夫·汤姆森发现电子，并提出原子具有内部结构。21912年，约瑟夫·汤姆森利用电场和磁场分离不同质量的带电粒子，成功地制造出世界上第一台质谱仪。31919年，弗朗西斯·阿斯顿利用质谱仪测定了一些元素的同位素，并发现了同位素现象。41940年，质谱仪开始应用于化学分析，并逐渐发展成为一种重要的分析手段。520世纪后半叶，质谱仪技术不断发展，出现了各种类型和性能的质谱仪，并广泛应用于各个领域。

质谱分析的基本原理质谱分析的基本原理是利用电场和磁场分离不同质量的离子，并根据离子的质量荷比（m/z）进行分析。质谱仪将样品引入离子源，使样品分子离子化，然后将离子加速并通过质量分析器分离，最后用检测器检测离子的数量，并得到质谱图。

质荷比的概念与意义质荷比（m/z）是指离子的质量与其电荷之比。在质谱分析中，质荷比是一个非常重要的参数，它可以用来识别离子的种类，确定离子的分子量，并了解离子的结构信息。

质谱仪的基本结构组成进样系统：将样品引入质谱仪。离子源：将样品分子离子化。质量分析器：根据离子的质量荷比进行分离。检测器：检测离子的数量。

进样系统的类型与特点1直接进样：适用于气体或挥发性液体样品。2气相色谱进样：适用于混合物样品。3液相色谱进样：适用于难挥发性样品。4固相微萃取进样：适用于痕量分析。

离子源的工作原理离子源的作用是将样品分子转化为带电的离子，并将其送入质量分析器。常见的离子化方式有电子轰击电离(EI)、化学电离(CI)、快原子轰击(FAB)、基质辅助激光解吸电离(MALDI)、电喷雾电离(ESI)和大气压化学电离(APCI)等。

电子轰击离子源(EI)电子轰击离子源(EI)利用高能电子轰击样品分子，使分子失去电子，形成带正电的分子离子。EI是一种硬离子化方法，会导致样品分子发生碎裂，产生大量的碎片离子，因此EI质谱图中包含丰富的碎片离子信息，可以用来识别和确定样品的结构。

化学电离源(CI)化学电离源(CI)利用反应气体与样品分子发生反应，使样品分子离子化。CI是一种软离子化方法，可以减少样品分子碎裂，得到更多的分子离子，因此CI质谱图中分子离子峰比较明显，可以用来确定样品的分子量。

快原子轰击源(FAB)快原子轰击源(FAB)利用高能中性原子轰击样品分子，使分子离子化。FAB是一种软离子化方法，可以用来分析非挥发性样品，例如生物大分子、聚合物等。

基质辅助激光解吸电离(MALDI)基质辅助激光解吸电离(MALDI)是一种软离子化方法，利用激光照射样品与基质的混合物，使样品分子离子化。MALDI适用于分析生物大分子、聚合物等。

电喷雾电离源(ESI)电喷雾电离源(ESI)利用高压电场使溶液中的样品分子形成带电的液滴，然后将液滴蒸发，产生带电的离子。ESI是一种软离子化方法，适用于分析生物大分子、聚合物等。

大气压化学电离源(APCI)大气压化学电离源(APCI)利用高压电场使样品分子在气相中发生电离。APCI是一种软离子化方法，适用于分析挥发性有机物，例如农药、药物等。

离子化方式的选择依据样品类型挥发性有机物挥发性有机物非挥发性样品生物大分子生物大分子挥发性有机物离子化方式硬离子化软离子化软离子化软离子化软离子化软离子化碎片离子多少少少少少

质量分析器的类型质量分析器的作用是根据离子的质量荷比进行分离，常用的质量分析器有磁场质量分析器、四极杆质量分析器、离子阱质量分析器、飞行时间质量分析器等。

磁场质量分析器磁场质量分析器利用磁场使带电粒子发生偏转，不同质量的离子在磁场中偏转的角度不同，从而实现离子的分离。磁场质量分析器具有较高的分辨率和灵敏度，但结构复杂，体积较大，成本较高。

四极杆质量分析器四极杆质量分析器利用四个平行排列的电极，通过改变电极的电压，使不同质量的离子通过，从而实现离子的分离。四极杆质量分析器结构简单，体积小，成本低，但分辨率和灵敏度相对较低。

离子阱质量分析器离子阱质量分析器利用电场将离子捕获在特定的区域，通过改变电场参数，使不同质量的离子依次出阱，从而实现离子的分离。离子阱质量分析器可以进行串联质谱分析(MS/MS)，但分辨率和灵敏度相对较低。

飞行时间质量分