第七章 飞行时间质谱仪原理与运用 本章内容：1，飞行时间质谱仪简介2，直线型飞行时间质谱仪3，反射式飞行时间质谱仪4，飞行时间质谱仪的运用 1，飞行时间质谱仪简介根本原理利用动能一样的离子〔E〕，飞行一样的间隔〔L〕，所用时间的不同〔T〕而将它们区分开经过丈量离子的飞行时间T,来推算离子的质荷比(m/z). 质谱仪器的几个关键性能目的 (见第一章)1〕，质量分辨〔Mass resolution, m/△m〕：质谱仪器分辨不同成分物质的才干2〕，质量精度〔mass accuracy〕：衡量质谱仪器丈量物质成分的准确度3〕，质量范围〔mass range 〕：质谱仪器丈量物质成分的质量大小范围4〕，灵敏度〔sensitivity〕：质谱仪器所能丈量物质成分的最低含量 飞行时间质谱仪的几个关键性能目的1〕，质量分辨〔Mass resolution, m/△m〕：~100002〕，质量精度〔mass accuracy〕：ppm3〕，质量范围〔mass range 〕：1~∞4〕，灵敏度〔sensitivity〕：? (不受限制，单分子检测) mv2 ／2 =neV ，L=vT，〔暂不思索初始动能〕m:离子质量；v:离子速度；ne:离子总电荷；V:离子所在地点的电势。
L: 飞行间隔；T:飞行时间 mv2 ／2 =neV ，L=vT，当飞行间隔：L，和任务电压：V，一定时，离子飞行时间：T，和离子质荷比一一对应 飞行时间质谱仪的质量分辨一切质荷比(m/z)一样的离子尽能够同时到达离子探测器,即具有尽能够一样的飞行时间因此要求：一切离子应尽能够具有一样的L，和V或：一切离子应从同一“线〞开场“起飞〞 实践存在问题 1，空间分布： 离子不能够从同一点出发，所以它们的飞行间隔L，和所获得的动能neV都会不同；2，能量分布：每个离子所具有的初始速度，也即初始动能不同；3，在某些离子源来说，所产生的离子会有时间上的差别，故会影响它们的丈量时间以上各项都会影响对离子飞行时间的准确丈量，结果将导致飞行时间质谱仪的质量分辨才干下降和丈量结果的准确性 离子初始空间/能量分布表示图 远离探测器的离子〔V1〕将比接近探测器的离子〔V2〕获得更高的加速电压，但飞行间隔也更远〔L1>L2〕. 飞行时间质谱研讨的主要内容和方向:(1). 如何提高飞行时间质谱仪的质量分辨才干；(2). 如何提高离子搜集效率；(3). 如何改良飞行时间质谱仪的接口；(4). 功能，构造优化等。
2，直线型飞行时间质谱仪 (1). 提高飞行时间质谱仪的质量分辨才干方法一：空间聚焦目的经过改动离子加速电压U，和离子源电极的几何尺寸，使得从不同点“起飞〞的离子同时到达离子探测器. 单电极情况：空间聚焦点位置等于离子源电极尺寸 双电极情况 双电极情况下的空间聚焦条件 结论：可以经过调理电极间间隔和不同电极上的电压来改动离子焦点的位置在设计飞行时间质谱时可以先确定飞行管的长度L，然后经过改动各个电极间的间隔和任务电压的设置来获得最正确的质量分辨结果 (2). 提高飞行时间质谱仪的质量分辨才干方法二：能量聚焦目的经过改动离子加速电压U，和离子源电极的几何尺寸，使得具有不同初始动能的离子同时到达离子探测器. 双电极情况 双电极情况下的空间/能量聚焦条件 空间/能量聚焦条件下的离子飞行时间 小小结为获得得较高的高的质量分辨：量分辨：A.飞行行时间质谱的几何尺寸和任的几何尺寸和任务电压都需都需调理B.几何尺寸和任几何尺寸和任务电压间有相关性有相关性C.可可获得得较“空空间聚焦〞条件下更高的聚焦〞条件下更高的质量分辨才干量分辨才干 结论对线形飞行时间质谱仪来说，可以经过调理其几何尺寸，和任务电压设置来优化质量分辨才干。
其质量分辨大多数在~1000 3，反射式飞行时间质谱仪目的：更好地修正离子初始动能对质量分辨的影响其最好质量分辨可达~20000 反射式飞行时间质谱仪构造表示图 反射式飞行时间质谱仪的的空间/能量聚焦条件 上式中：XD: 总飞行间隔，US: 减速场电压，U: 离子“起飞〞处〔离子源〕的电势 RETOFMS中的离子飞行时间相对误差： t1为离子由离子起飞点〔离子源〕至空间聚焦点处的飞行时间，t2为空间聚焦点处至离子探测器的飞行时间 RFTOFMS质量分辨计算例一：假定：m/z=100离子总飞行间隔：1.5 m离子动能：1.0 keV离子源尺寸：0.5 mm离子源处电场强度：300V/cm 那么：离子初始动能分布：ΔU=7.5 eV, XSF=20 cm, t1= 5 µs, t2=40 µs.因此，Δt=0.3 ns又假定：离子到达探测器外表的时间差为0.1ns RFTOFMS质量分辨率：~105 RETOFMS的质量分辨：1，35,000 Rev. Sci. Instrum.1990, 60, 3472，20,000 Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1992, 112, 121 4，飞行时间质谱仪的运用〔1〕，质量分析器〔2〕，可以单独运用，也可以和其他仪器，如离子阱，四极质谱等结合起来运用。
〔3〕，广泛用于化学，生物学，环境科学等领域。