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课件网) 质谱法是通过将样品转化为运动的气态离子并按质荷比(M/Z)大小进行分离并记录其信息的分析方法。所得结果以图谱表达,即所谓的质谱图(亦称质谱,Mass Spectrum)。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。 从20世纪60年代开始,质谱法更加普遍地应用到有机化学和生物化学领域。化学家们认识到由于质谱法的独特的电离过程及分离方式,从中获得的信息是具有化学本性,直接与其结构相关的,可以用它来阐明各种物质的分子结构。正是由于这些因素,质谱仪成为多数研究室及分析实验室的标准仪器之一。 第二十三章 分 子 质 谱 法 (Molecular Mass Spectrometry) 23.1.2.分子质谱与原子质谱比较 分子质谱和原子质谱的原理和仪器总体结构基本相同,但因研究对象不同,其仪器各部分结构、技术和应用与原子质谱有很大差别。 1. 获得的信息量大 2. 进样方式多样化 3. 多种离子化技术 4. 质量范围不同 5. 发展历程差异 23.1.3.分子质谱表示法 23.2. 质谱法的基本原理和方程 质谱不是光谱,是物质的质量谱。质谱中没有波长和透光率,而是离子流或离子束的运动,有类似于光学中的聚焦和色散等离子光学概念。 分子电离后形成的离子经电场加速从离子源引出,加速电场中获得的电离势能z e U转化成动能[Kinetic Energy,KE,SI单位为焦尔(J)]1/2 m 2,两者相等,即 具有速度 的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中,就存在沿着原来射出方向直线运动的离心力(m 2/R)和磁场偏转的向心力(Bze )作用,两合力使离子呈弧形运动,二者达到平衡: 23.2. 质谱法的基本原理和方程 整理后得: 离子在磁场作用下运动轨道半径为: 23.3.质谱仪器 分子质谱仪器仪器由进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统及电子、计算机控制和数据处理系统等组成。 23.3.2. 进样系统 进样系统的目的是在不破坏真空环境、具有可靠重复性的条件下,将样品引入离子源。 23.3.2.1. 加热进样 23.3.2. 进样系统 23.3.2.2. 直接进样 23.3.2. 进样系统 23.3.2.3.色谱进样 质谱仪通常会与气相色谱、液相色谱等仪器联用,用于分离和检测复杂化合物的各种组分。将色谱分离后的流出组分通过适当的接口引入质谱系统,称之为色谱进样。 23.3.2.4. 标准进样 有机质谱一般以全氟煤油(Perfluorokerosene,PFK)为仪器质量标准样品。PFK从69至1200分子相对质量以上,几乎每隔12个质量有一个特征峰,主要特征峰的精确质量均已测定。由于PFK的记亿效应较强,如用加热进样或直接进样系统进样,容易造成污染。因此,不少仪器装有专用PFK标准样进样系统。 23.3.3. 离子源 按照样品的离子化过程,离子源(Ion Sources)主要可分为气相离子源和解析离子源。 按照离子源能量的强弱,离子源可分为硬离子源和软离子源。 分子质谱仪器的离子源种类繁多,现将主要的离子源逐一介绍。 23.3.3.1.电子轰击源 电子轰击源(Electron-Impact Soures ,EI)应用最为广泛,主要用于挥发性样品的电离。 电子轰击源电离效率高,能量分散小,结构简单,操作方便,工作稳定可靠,产生高的离子流,因此灵敏度高。 23.3.3.2.化学电离源 化学电离源(Chemical Ionization Sources, CI )和电子轰击电离源主要差别在于CI源工作过程中要引进一种反应气体。 23.3.3.3.场电离源 场电离源(Field ionization Sources, FI)是应用强电场诱导样品电离的一种离子化方式。 23.3.3.4.场解吸电离源 场电离源分子需气化后电离,不适用于难挥发、热不稳定的有机化合物。因而发展出场解吸电离源(Field desorption Ionization Sources, FD),使用了和场电离 ... ...