2.7软电离质谱解析的一般方法,CI FAB,LSIMS 快原子轰击和液体二次离子质谱 APCI 大气压化学电离 ESI 电喷雾电离 MALDI 基质辅助激光解吸电离,样品先在基质内形成络合离子[M+H]、[M+金属]等，基质表面的这些准分子离子受到原子流的轰击，接受其能量，解析脱离液面，溅入气相中1、 快原子轰击（fast atom bombardment ,FAB) 液体二次离子质谱 (liquid secondary ion spectrometery,LSIMS),1）FAB利用重的原子：Xe或Ar，He，首先被电离，然后被电位加速，使之具有较大的动能在原子枪（atom gun）内进行电荷交换反应： Ar+（高动能的）+Ar（热运动的）→ Ar（高动能的）+Ar + （热运动的） 2）低能量的离子被电场偏转引出，高动能的原子则对靶物进行轰击 3）样品调在基质之中，常用的基质有甘油、硫代甘油、三乙醇胺、聚乙二醇等 4）快原子轰击到靶上，其动能以各种方式消散，其中的有些能量导致样品的蒸发和解离 高极性、难气化的有机化合物都可采用FAB法,2、大气压化学电离APCI (atmospheric pressure chemical ionization,) 大气压电离源，主要用作液相色谱一质谱联用，或者作高纯度气体中的微量杂质的测定。
一个小体积的电离盒通过一个直径25um微孔与质量分析器相连，样品（液相色谱的流出物）进入电离盒中，受63Ni的β辐射产生一系列分子一离子反应，使样品分子电离 APCI源的特点是样品不需要经过汽化，液相色谱流出物不经过加热，这对于热不稳定和不挥发性物质的分析是极为有利的 主要分析中等级性和弱极性的物质，样品分子生成[M+H]或[M-H]单电荷离子,大气压化学电离的机理-气态离子化,,,离子化机理 气化 溶剂离子化 电荷转移使分析物离子化 N2 (From drying gas) + e- N2+· + 2e- N2+· + 2N2 N4 +· + N2 N4+· + H2O H2O +· + 2N2 H2O +· + H2O H3O+ + OH· H3O+ + M [M+H]+ + H2O,3、电喷雾电离 Electrospray ionization（ESI）,ESI-MS是美国耶路大学Fenn教授和他的同事在80年代后期提出的 电喷雾电离是一项产生大量多电荷离子的电离技术 它主要是通过少量样品与几个质子形成加合物而产生多电荷离子 可以用任何一对离子计算电荷状态和分子量，,在大气压下，分析物的溶液通过一带高电压的毛细管，在2~6kV的电场作用下，产生高度带电荷的雾状液滴， 在向质量分析器移动的过程中，带电的雾状液滴体积由于溶剂蒸发逐渐减小，引起表面的电荷密度快速增大，当电荷间的库仑斥力足以抵消使液滴保持完整的表面张力时，液滴发生碎裂，形成更小的液滴。
经过这样反复的溶剂挥发-液滴裂分过程，最后产生完全脱溶剂的多电荷离子Electrospray ionization:,,,,,,,,,,,,,,,,,,+,+,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,可控温的氮气,,,,,惰性毛细管入口,被雾化的溶剂束,,,电喷雾离子,,,-4000 V,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Evaporation,Rayleigh Limit,Coulomb Explosion,Evaporation,Analyte Ion,,,大气压-电喷雾电离,电喷雾离子化机理,步骤 1 在溶液中离子化 样品的pKa 溶液的 pH 步骤 2 雾化 液滴的表面张力和粘度 气体辅助 步骤 3 去溶剂化 干燥气的流速和温度 热容量, 蒸发容量H vap 步骤 4 离子从溶液中解析出来 溶剂化能（Solvation energy）,步骤 1 – 离子在溶液中的形成,离子型化合物 M-NH4+ M-PO4- 酸／碱化学 M - NH2 + Acid ® [M - NH3]+ + Acid- M - COOH + Base ® [MCOO]- + Base+ 缔合(1) (for neutral species like sugars) M° + Na+ « [M - Na]+ (alkali metal e.g. 20 mM sodium acetate),步骤 2 – 气助雾化形成带电液滴,,约2um的带电溶剂束含有 100,000 个电荷,喷雾柱体、端板和毛细管上的场使液滴带电,步骤 3 – 带电液滴的去溶剂化,加热的氮气将液滴蒸发，电荷与体积的比值变大，Rayleigh limit是能维持这个体积的最大电荷值，当电荷超过这个值，就会发生库仑爆炸。
加热及干燥气,步骤 3续-液滴的库仑裂变（Coulomb Fission of Droplets）,,,Rayeigh 爆炸释放出能产生分析物离子的更小液滴,50-100 nm 的液滴中含有100个电荷，这些液滴包含母体液滴中10-20%的电荷但仅仅2%的质量步骤 4 – 离子从溶液中解析,当液滴的场强度超过分析物在溶液中的溶剂化能时,离子将溅射到气相中Charged Residues,,,离子蒸发,在电喷雾过程中缓冲盐对正离子形成的影响,,在电喷雾过程中缓冲盐对负离子形成的影响,,[M-H]- + C+,[M-H + C]o,对负离子的分析,由于离子对的形成,会使离子在溶液中或者在气态中被中和电喷雾电离的特点,相对于其它的离子化技术,电喷雾电离产生的离子内能最低，能量小于0.2eV，远远小于共价键键能，易得到(M+H)+、(M+Na)+、(M-H)-等准分子离子峰！,图15 ESI多电荷离子峰簇示意图,ESI质谱图由一簇不同程度质子化的分子离子峰组成，相邻两峰相差一个质子,电喷雾时，样品分子（分子量M）会与n个带电质点（质量为X）相结合，在ESI谱上，离子的“表观”质荷比为： 式中 m/z 为离子在ESI谱中出现的位置 n有一系列数值，任取相邻的两个峰即可求出样品分子量；现任取两峰n1（右）和n2（左），则有： n2=n1+1 对一个特定离子的电荷数是未知的，经过计算可得： n2=(M1-1)/(M1-M2), n2是最接近的整数 M=n1（m1–X）,用多电荷离子测蛋白质的分子量,蛋白质分子多电荷离子的质谱图,采用“三维去卷积”软件计算出分子量为16947.5± 1.4u，与肌红蛋白分子量的理论值16950.7u标准偏差为0.02%。
ESI一般用于四极杆质谱仪，谱图上的多电荷离子是多个质子络合的离子，络合的质子可多达100多个 ESI-MS/MS或HPLC/ESI-MS联用可进行蛋白质序列分析，ES-MS在蛋白质构象分析、酶反应中间体等方面都有应用,4、 基质辅助激光解吸电离（matrix-assisted laser desorption-ionization，MALDI） 由德国科学家Karas和Hillenkamp所发现的 将微量蛋白质与过量小分子基体的混合溶液点加在样品的靶盘上,溶剂挥发后，蛋白质与基体在靶上形成共结晶将靶盘装入质谱仪的离子源内,当脉冲激光照射到靶点上时,基体吸收了激光的能量跃迁到激发态,导致了蛋白质的电离和气化 电离通常是基体上的质子转移到蛋白质分子上然后由高电压将电离的蛋白质从离子源转送到质量分析器内 MALDI源最常用的分析器是飞行时间分析器(TOF)蛋白质离子在飞行管内的飞行速度与它的m/z-1/2成正比因此m/z值很容易由蛋白质离子从离子源飞行到检测器的飞行时间计算出来,,,MALDI的优点： 1）使一些难于 电离的样品电离，且无明显的碎裂，得到完整的被分析物的分子的电离产物，特别是在生物大分子：肽类化合物、核酸等取得很大成功； 2）由于应用的是脉冲式激光，特别适合于与飞行时间质谱计相配，因而我们常可见到MALDI-TOFMS这个术语。
2.8 联用技术,1、GC-MS 主要困难：解决压强上的差异（色谱柱是在常压工作，质谱是在真空下操作），焦点在于色谱柱的出口和质谱仪器的离子源的连接 解决办法：采用喷射式分子分离器作为接口高速抽气泵抽气 检测过程：混合物经毛细管色谱柱分离，一个个组分顺次从毛细管柱端流出，载气被抽走，样品分子即被电离，得到质谱 应用：解决了复杂混合物的快速分离、鉴定，广泛应用于化工、食品、药物、法医鉴定、环境监测等领域联用仪器(THE GC/MS PROCESS),华中农业大学何慧,2、LC/MS 联机较GC-MS困难，因而必须通过接口，起下列作用： 将淋洗剂及样品气化 分离去大量的淋洗剂分子 往往需要完成对样品分子的电离 现有几种比较成功的LC/MS接口：电喷雾电离 （ESI）、大气压化学电离接口（APCI）、粒 子束接口（PB）和连续流动快原子轰击接口 （CF-FAB）图14 HPLC-MS各种接口的适用范围,3、串联质谱（tandem MS） 又可表为MS/MS，随着串联级数的增加进而表示为MSn，n表示串联级数离子源,,质量分析器1,,,碰撞室,,质量分析器2,MS/MS是二十世纪七十年代后期出现的一种新兴技术。
它是既用质谱仪做混合物样品的分离器，又用质谱仪做组分的鉴定器 混合物进人离子源电离，再经过质量分析器的质量分离，离子按质量数的不同而分开， 然后选择需要分析鉴定的离子作为母离子进入碰撞室，经碰撞活化使其进一步断裂，产生的子离子再经过第二个分析器分离 可以选定一种离子通过，也可以采用扫描方式，使所有不同m/z的离子通过，经检测记录即可得到质谱质谱图 如果采用软电离离子源，得到的母离子多数为分子离子，即可采用这个方法将各个母离子逐一经过碰撞诱导分解，得到各自的子离子谱，这种谱对混合物的组成结构的分析是非常有用的 Ms/MS仪的出现打破了只有GC/MS或LC/MS才能对混合物进行分离鉴定的观念，而且比它们更有优点灵敏度高，无噪声干扰，,MS/MS分为两类： 空间上串联（tandem-in-space） 时间上串联（tandem-in-time） 空间上串联 1）空间上的串联质谱可以完成下列实验： 产物离子扫描（子离扫描） 初始离子（precursor ion）扫描（母离子扫描） 中性碎片丢失的扫描2）空间串联质谱需要具体的质量分析器串联起来 全由四极质量分析器串联组成 混合式（hybrid）串联质谱：指扇形电、磁场质量分析器和四极质量分析器串联 扇形场质量分析器的串联质谱 四极质量分析器和飞行时间质量分析器串联,时间上的串联质谱 由于离子阱质量分析器可以选择性地贮存某一m/z的离子，不需要和其他的质量分析器串联，自身可进行MS/MS操作，投资大大减少；可达到多级。
离子阱中的实验步骤 按离子阱稳定性，选择适当的U，V值，可选出某一质荷比的离子贮存在离子阱中，质荷比更大或更小的其它离子均逐出离子阱进行质量扫描，得到产物离子的质谱，,。