质谱技术与质谱仪-研究生课程.pptVIP

质谱仪仪器组成3、真空系统质谱仪中离子的产生及经过系统必须处于高真空状态。其中，离子源中的真空度：1.3×10-4-1.3×10-5Pa，质量分析器中的真空度：1.3×10-6Pa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。高真空的作用：a）避免离子源灯丝损坏；b）减少引起其它分子离子反应，避免质谱图的复杂化；c）防止用作加速离子的几千伏高压引起放电。质谱仪仪器组成各类真空泵质量分析器质谱仪的质量分析器位于离子源和检测器之间，它的功能是利用不同方式将样品离子按质荷比m/z大小分开。质量分析器的主要类型有：磁分析器（单聚焦质量分析器，双聚焦质量分析器）、飞行时间分析器、四极滤质器（即四级杆）等。（1）单聚焦质量分析器：它由单个扇形（90o或60o）或半圆形（180o）的均匀磁场组成。单聚焦质量分析器只是将m/z相同而入射方向不同的离子聚焦到一点（或称实现了方向聚焦）。但对于m/z相同而动能（或速度）不同的离子不能聚焦，故其分辨率相对较低，一般为5000。0102单聚焦质量分析器（2）双聚焦质量分析器：为克服动能或速度“分散”的问题，即实现所谓的“速度(能量)聚焦”，在离子源和磁分析器之间加一静电分析器（ESA），如下图所示，于两个扇形电极板上加一直流电位Ve，离子通过时的曲率半径为re=U/V，即不同动能的离子re不同，换句话说，相同动能的离子的re相同----能量聚焦了！：01当离开入射狭缝的离子束在穿过静电分析器的环形通道时，离子所受到的向心力等于离心力时有：02所以，离子运动的轨道半径r可通过外加静电场来加以控制，只有动能相同的离子才能通过中间狭缝，实现能量聚焦。03STEP03STEP04STEP01STEP02具有不同的方向，也就是说，发射角度不同具有相同质荷比的离子在进入入射狭缝时可以采用单聚焦质量分析器聚焦于出射狭缝采用单聚焦质量分析器不能完全聚焦于出射狭缝要采用双聚焦质量分析器具有不同的动能飞行时间质量分析器(TOF)反射型直线型飞行时间质量分析器它是一种无磁动态质量分析器，根据不同质荷比的离子在无场分离区中的速度不同，引起漂移时间的差异来实现分离。直线型飞行时间质量分析器的工作原理如下图，由灯丝发射出的电子在电场作用下射向阳极，运动中央的电子在离子化区与气体分子碰撞并使之电离，在电子控制极上施加一个不大的负脉冲电压，引出离子化区中的正离子，在加速区上加直流负电压，使离子得到加速而获得动能，以速度v飞越长约1m的无场漂移区。其速度v为：由此可见，?t取决于m/z的平方根之差。也就是说，离子的质量越小，运动速度越快，运行时间也就越短，也就越早到达接收器。此离子达到无场漂移管另一端的时间为：故对于具有不同m/z的离子，到达终点的时间差：（4）四极杆滤质器它由四根互相平行的金属电极组成，如下图所示。在两个相对的极杆之间加电压(U+Vcos?t)，在另两个相对的极杆上加-(U+Vcos?t)。与前述双聚焦仪的静电分析器类似，离子进入可变电场后，只有具合适的曲率半径的离子可以通过中心小孔到达检测器。改变U和V并保持U/V比值一定，可实现不同m/z离子的检测。质谱仪中常用的检测器有法拉第杯、电子倍增器及闪烁计数器、照相底片等。现代质谱仪中的检测器常采用电子倍增管。现代质谱仪的记录一般都采用较高性能的计算机对产生的信号进行快速接收与处理，同时通过计算机可以对仪器条件进行严格的监控，从而提高精密度和灵敏度。检测与记录分子离子峰质谱图中离子主要类型试样分子在高能电子撞击下产生正离子，即；M+为分子离子或母体离子。分子离子的质量与化合物的分子量相等。分子离子峰的稳定性越大，那么质谱图上对应的分子离子峰越高。有机化合物分子离子峰的稳定性顺序：芳香化合物＞共轭链烯＞烯烃＞脂环化合物＞直链烷烃＞酮＞胺＞酯＞醚＞酸＞支链烷烃＞醇一般有机分子的电离电位在7-15eV，几乎所有的有机分子都有可以辨认的分子离子峰。芳香环分子可产生较强的分子离子峰；高分子量的脂肪醇、醚及胺等产生较小的分子离子峰；若不考虑同位素的影响，分子离子峰一般具有最高质量。分子离子峰：质谱图上质荷比最大的峰a)Ｎ律b)与邻近的峰相差是否合理由Ｃ、Ｈ、Ｏ、X（卤素）组成的有机化合物，Ｍ一定是偶数。由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ组成的有机化合物，Ｎ奇数，Ｍ奇数；Ｎ偶数，Ｍ偶数。分子离子不可能裂解出三个以上的氢原子和小于一个甲基的基团，故分子离子峰的左面