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1、方向聚焦式与速度聚焦式磁场质量分析器的比较00910112李凡 质谱分析法应用广泛，测试速度快，结果精确。无机质谱，有机质谱和同位素质谱均在各自领域有着很重要的应用。质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是高真空条件下离子化式样分子的装置。电离后的分子受撞击碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。碎片在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器进行分析。可以看到质谱分析法的核心在于质量分析器，质量分析器又分为磁场质量分析器，四极杆质量分析器，飞行时间质量分析器，离
2、子阱质量分析器等，其中磁场质量分析器的质量分辨率和检测灵敏度都相对较高，本文的议题就围绕不同的聚焦方式对磁场质量分析器的影响。查阅文献一，归纳观点如下：具有一定动能的正离子进入垂直于离子速度方向的均匀磁场，正离子在磁场力的作用下，将改变运动方向，速度不变，作圆周运动。通过控制U,R,H等变量，把从不同角度进入分析器的离子聚集为同一方向，即具有方向聚焦作用，称作方向聚焦式分析器，又称作单聚焦分析器。由于离子源出口缝进入磁场的离子束有一定的发散角度，且离子初始速度不一。因此方向聚焦分析器只能把质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦，但是对于质荷比相同而速度不同的离子却不能实现聚焦。 所以方向聚焦式分析
3、器分辨率偏低。质量相同、能量不同的离子通过电场后会产生能量色散，磁场对不同能量的离子也能产生能量色散，如果设法使电场和磁场对于能量产生的色散相互补偿，就能实现速度聚焦。将电场和磁场配合使用，当静电分析器和磁分析器产生的能量色散，在数值上相等、方向上相反时，离子经过这两个分析器后，可以实现能量聚焦。加之磁分析器本身具有方向聚焦，这样就可以实现对质荷比相同，速度不同的离子聚焦。这种分析器称作速度聚焦式分析器，又称为双聚焦分析器。双聚焦分析器分辨率，准确度高出不少。查阅文献二，归纳观点如下：离子束经过加速后飞入磁极间的弯曲区，飞行轨迹弯曲，荷质比相同的离子方向相同，实现方向聚焦，称为单聚焦式分析器。
4、设计良好的单聚焦式分析器分辨率可达5000.离子束离开离子枪的角分散和动能分散限制了单聚焦式的分辨率。静电分析器将具有同一动能的离子聚焦到一点，配合方向聚焦，实现了离子在方向和能量的双聚焦，称为双聚焦分析器。双聚焦分析器的分辨率可达150000.，准确度可达0.03g g-1.总结如下：离子碎片经加速电压加速后进入分析器，磁场施加的向心力和离子的离心力平衡时离子才能飞出弯曲区，固定磁场强度，加速电压，相同荷质比的离子运动轨迹的曲率半径相同，实现方向聚焦。离子碎片经加速电压加速后进入分析器，不同速度的离子经过固定电压的电场，相同速度的离子运动轨迹的曲率半径相同，实现速度聚焦。运动聚焦分析器，又称为单聚焦分析器，只具有方向聚焦的功能，不能够区分荷质比相同而速度不同的离子，因此分辨率，准确度相对低。速度聚焦分析器，又称为双聚焦分析器，具方向聚焦和速度聚焦的功能，能同时区分荷质比不同和速度不同的离子，分辨率，准确度高得多。参考文献：1. 工业质谱仪的技术与应用 (上)，王森，世界仪表与自动化，2008.52. 分析化学教程，李克安，2004.6
