《质谱分心基本原理与质谱仪》由会员分享,可在线阅读,更多相关《质谱分心基本原理与质谱仪(14页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第十二章 质谱分析一、 概述 generalization二、质谱仪与质谱分析mass spectrometer and mass spectrometry第一节 基本原理与质谱仪mass spectrometry,MSbasic principle and Mass spectrometer*一、概述 generalization分子质量精确测定与化 合物结构分析的重要工具;第一台质谱仪:1912年;早期应用:原子质量、 同位素相对丰度等;40年代:高分辨率质谱仪出现,有机化合物结构分析;60年代末:色谱-质谱联用仪出现,有机混合物分离分析 ;促进天然有机化合物结构分析的发展;同位素质谱仪;
2、无机质谱仪;有机质谱仪; Date二、 质谱仪与质谱分析原理 mass spectrometer and mass spectrometry进样系统离子源质量分析器检测器1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆 质谱仪需要在高真空下工作:离子源(10-3 10 -5 Pa )质量分析器(10 -6 Pa ) (1)大量氧会烧坏离子源的灯丝; (2)用作加速离子的几千伏高压会引起放电; (3)引起额外的离子分子反应,改变裂解模型,谱图复杂化。Date原理与结构电离室原理 与结构仪器原理图Date1
3、.离子源Electron Ionization (EI)源+: R1 : R2 : R3 : R4 : e+M+(M-R2)+(M-R3)+Mass Spectrum(M-R1)+DateEI 源的特点:H电离效率高,灵敏度高;H应用最广,标准质谱图基本都是采用EI源得到的;H稳定,操作方便,电子流强度可精密控制;H结构简单,控温方便;EI源:可变的离子化能量 (10240eV)对于易电离的物质降低电子能量,而对于难电离的物质 则加大电子能量( 常用70eV )。电子能量电子能量分子离子增加碎片离子增加Date离子室内的反应气(甲烷等;10100Pa,样品的103105倍),电子(100240
4、eV)轰击,产生离子,再与试样分离碰撞,产生准分子离子。 化学电离源(Chemical Ionization,CI):最强峰为准分子离子;谱图简单;不适用难挥发试样;+气体分子试样分子+准分子离子电子(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;Date场致电离源(FI)电压:7-10 kV;d1 mm;强电场将分子中拉出一个电子;分子离子峰强;碎片离子峰少;不适合化合物结构鉴定; 阳极+ + + + + +阴极d1mmDate2. 质量分析器原理在磁场存在下,带电离子按曲线轨迹飞行;离心力 =向心力;m 2 / R= H0 e V曲率半径: R= (m )/ e H0 质谱方程式:m/e
5、 = (H02 R2) / 2V离子在磁场中的轨道半径R取决于: m/e 、 H0 、 V改变加速电压V, 可以使不同m/e 的离子进入检测器。质谱分辨率 = M / M (分辨率与选定分子质量有关)加速后离子的动能 : (1/2)m 2= e V = (2V)/(m/e)1/2Date单聚焦磁场分析器收集器离子源BS1S2磁场R方向聚焦;相同质荷比, 入射方向不同 的离子会聚;分辨率不高Date双聚焦分析器离子源收集器磁场电场S1S2+-方向聚焦:相同质荷比,入 射方向不同的离子会 聚;能量聚焦:相同质荷比,速 度(能量)不同的离子 会聚;质量相同,能量不同的离子通过电场和磁场时,均产生 能
6、量色散;两种作用大小相等,方向相反时互补实现双聚焦 ;Date 其他类型质量分析器双聚焦质谱仪体积大;色谱-质谱联用仪器的发展及仪器小型化(台式)需要;体积小的质量分析器:四极杆质量分析器飞行时间质量分析器离子阱质量分析器体积小,操作简单;分辨率中等;原理在第五节色谱-质谱联用仪器介绍;Date3. 检测器(1)电子倍增管1518级;可测出10-17A微弱电流;(2)渠道式电子倍增器阵列Date内容选择: 第一节 基本原理与质谱仪 basic principle and mass spectrometer 第二节 离子峰的主要类型 main kinds of ion peaks 第三节 有机分子裂解类型 cleavage types of organic compounds 第四节 质谱图与结构解析 mass spectrograph and structure determination结束Date