第十五章 质清法 (Mass Spectrometry,MS)
第十五章 质 谱 法 （Mass Spectrometry， MS）
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
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
第一节质谱分析原理及质谱仪 第二节质谱中的主要离子及裂解类型 第三节质谱分析法 第四节综合解析
第一节 质谱分析原理及质谱仪 第二节 质谱中的主要离子及裂解类型 第三节 质谱分析法 第四节 综合解析
第一节质谱分析原理及质谱仪 质谱：样品的分子或原子在外部能量作用下电离或电离后进 一步分解生成各种质量与电荷之比值(/z)不同的离子，然 后在分析器（通常是电场或磁场）作用下按其质荷比不同排 列形成的谱。 质谱法：通过对样品的棋相离子的直流电何必的测定进行物 质的成分和结构分析
第一节质谱分析原理及质谱仪 质谱：样品的分子或原子在外部能量作用下电离或电离后进 一步分解生成各种质量与电荷之比值（m/z）不同的离子，然 后在分析器（通常是电场或磁场）作用下按其质荷比不同排 列形成的谱。 质谱法：通过对样品的棋相离子的直流电何必的测定进行物 质的成分和结构分析
质谱分析过程： 样品 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 真空系统 信号处理器 真空系统 真空系统 读出器件 图21-2 质谱仪各部件
质谱分析过程：
质谱法的基本原理 应用离子化技术，使物质分子失去外层 电子形成分子离子。 ·分子离子中的化学键又继续发生某些有 规律的断裂而形成不同质量的碎片离子。 ●这些带正电荷的离子在电场和磁场作用 下，按质荷比的大小分开，排列成谱， 记录下来，得到质谱
一 、质谱法的基本原理 ⚫ 应用离子化技术，使物质分子失去外层 电子形成分子离子。 ⚫ 分子离子中的化学键又继续发生某些有 规律的断裂而形成不同质量的碎片离子。 ⚫ 这些带正电荷的离子在电场和磁场作用 下，按质荷比的大小分开，排列成谱， 记录下来，得到质谱
质谱的横坐标：荷质比。从左到右荷质比 增大。 在大多数情况下，质谱图记录的是单电荷 离子，此时，质谱图的横坐标实际上即为 离子质量。 但特殊情况下，质谱图记录的是多电荷离 子，此时，所检测的离子的质量则因离子 的多重电荷而扩展到了相应的倍数
质谱的横坐标：荷质比。从左到右荷质比 增大。 在大多数情况下，质谱图记录的是单电荷 离子，此时，质谱图的横坐标实际上即为 离子质量。 但特殊情况下，质谱图记录的是多电荷离 子，此时，所检测的离子的质量则因离子 的多重电荷而扩展到了相应的倍数
二、质谱仪 ● 主要组成：高真空系统、样品倒入系统、离子源、 质量分析器、离子检测器、数据处理系统等。 (一)高真空系统 避免离子散射、离子与其他气体分子碰撞。质谱仪 的离子产生及经过系统必须处于高真空状态（离子 源真空度应达1.3×104~l.3×10-5Pa,质量分析 器中应达1.3×106Pa)。若真空度过低，则会造 成离子源灯丝损坏、本底增高、到反应过多，从而 使图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等 问题。一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用 高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪 采用分子泵可获得更高的真空度
二、质谱仪 ⚫ 主要组成：高真空系统、样品倒入系统、离子源、 质量分析器、离子检测器、数据处理系统等。 （一）高真空系统 避免离子散射、离子与其他气体分子碰撞。质谱仪 的离子产生及经过系统必须处于高真空状态（离子 源真空度应达l．3×10-4～l．3×10-5Pa，质量分析 器中应达l．3×10-6Pa）。若真空度过低，则会造 成离子源灯丝损坏、本底增高、到反应过多，从而 使图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极放电等 问题。一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用 高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪 采用分子泵可获得更高的真空度
(二)样品倒入系统 。进样系统的目的是高效重复地将样品 人到离子源中并且不能造成真空度的降 低。 ●可分为两大类： 1、直接进样：适用于单组分、低挥发性 的固体或液体样品的分析。 2、色谱联用倒入试样：适用于多组分混 合样品的分析
（二）样品倒入系统 ⚫ 进样系统的目的是高效重复地将样品引 人到离子源中并且不能造成真空度的降 低。 ⚫ 可分为两大类： 1、直接进样：适用于单组分、低挥发性 的固体或液体样品的分析。 2、色谱联用倒入试样：适用于多组分混 合样品的分析
真空 离子化室 加热丝 图21-4直接探针引入进样系统