质谱法
1 质 谱 法
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)大小进行分离记录的 分析方法。所获得结果即为质谱图(亦称质 谱)。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 物的结构分析 各种同位素比的泱 定及固体表面的结构和组成分析等 质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量 测定某些复杂碳氢混合物中的各组分等 1960年以后,才开始用于复杂 物的鉴定 化合物结构的有力·质谱法是研究有机 和结构分析。实验证明
2 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 进行分离记录的 分析方法。所获得结果即为质谱图（亦称质 谱）。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。 质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量 测定某些复杂碳氢混合物中的各组分等。 1960年以后，才开始用于复杂化合物的鉴定 和结构分析。实验证明，质谱法是研究有机 化合物结构的有力工具
教学要求 ■掌握质谱仪的工作原理、质谱仪的主要性 能指标及质谱仪的基本结构。 掌握质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片 离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的基 本概念; ■了解质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片 离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的应 用
3 教学要求 掌握质谱仪的工作原理、质谱仪的主要性 能指标及质谱仪的基本结构。 掌握质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片 离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的基 本概念； 了解质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片 离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的应 用
了 质谱 质谱仪的工作原理 质谱仪是利用电磁学原理,使带电的样品离子 按质荷比进行分离的装置。离子电离后经加速进入 磁场中,其动能与加速电压及电荷z有关,即 zeu=1/2 mv2 其中z为电荷数,e为元电荷(e=160×10-19C),U 为加速电压,m为离子的质量,V为离子被加速后的 运动速度 具有速度v的带电粒子进入质谱分析器的电磁 场中,根据所选择的分离方式,最终实现各种离子 按m/进行分离
4 第一节 质 谱 仪 一、质谱仪的工作原理 质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品离子 按质荷比进行分离的装置。离子电离后经加速进入 磁场中，其动能与加速电压及电荷 z 有关，即 z e U = 1/2 m 2 其中z为电荷数，e为元电荷（e=1.60×10-19C），U 为加速电压，m为离子的质量， 为离子被加速后的 运动速度。 具有速度 的带电粒子进入质谱分析器的电磁 场中，根据所选择的分离方式，最终实现各种离子 按m/z进行分离
根据质量分析器的工作原理,可以将质 谱仪分为动态仪器和静态仪器两大类 在静态仪器中用稳定的电磁场,按空间 位置将m/z不同的离子分开,如单聚焦和双聚 焦质谱仪。 在动态仪器中采用变化的电磁场,按时 间不同来区分m/么不同的离子,如飞行时间和 四极滤质器式的质谱仪
5 根据质量分析器的工作原理，可以将质 谱仪分为动态仪器和静态仪器两大类。 在静态仪器中用稳定的电磁场，按空间 位置将m/z不同的离子分开，如单聚焦和双聚 焦质谱仪。 在动态仪器中采用变化的电磁场，按时 间不同来区分m/z不同的离子，如飞行时间和 四极滤质器式的质谱仪
二、质谱仪的主要性能指标 (1)质量测定范围 质谱仪的质量测定范围表示质谱仪所能 进行分析的样品的相对原子质量(或相对分 子质量)范围,通常采用原子质量单位(u) 进行度量。 测定气体用的质谱仪,一般质量测定范 围在2~100,而有机质谱仪一般可达几千, 现代质谱仪甚至可以研究相对分子量达几十 万的生化样品
6 二、质谱仪的主要性能指标 （1）质量测定范围 质谱仪的质量测定范围表示质谱仪所能 进行分析的样品的相对原子质量（或相对分 子质量）范围，通常采用原子质量单位（u） 进行度量。 测定气体用的质谱仪，一般质量测定范 围在2～100，而有机质谱仪一般可达几千， 现代质谱仪甚至可以研究相对分子量达几十 万的生化样品
2.分辨本领 所谓分辨本领,是指质 谱仪分开相邻质量数离子的 能力。即 对两个相等强度的相邻 峰,当两峰间的峰谷不大于 其峰高10%时,认为两峰已经 分开,其分辨率为: R=m1/(m2-m1)=m1/△m 其中m1、m为质量数,且 质谱仪10%峰谷分辨率 m<m2,故在两峰质量数较小 时,要求仪器分辨率越大
7 2.分辨本领 所谓分辨本领，是指质 谱仪分开相邻质量数离子 的 能力。即： 对两个相等强度的相邻 峰，当两峰间的峰谷不大于 其峰高10%时，认为两峰已经 分开，其分辨率为： R = m1 / （ m 2 - m 1 ）= m 1/Δm 其中 m 1 、 m 2为质量数，且 m 1<m 2 ，故在两峰质量数较小 时，要求仪器分辨率越大
在实际工作中,有时很难找到相邻的且峰 相等的两个峰,同时峰谷又为峰高的10%。 在这种情况下,可任选一单峰,测其峰髙5% 处的峰宽W.05,即可当作上式中的△m,此时 的分辨率定义为 R=m/ W 0.05 如果该峰是高斯型的,上述两式计算结 果是一样的 质谱仪的分辨本领由几个因素决定: (1)离子通道的半径 (2)加速器与收集器狭缝宽度; (3)离子源的性质
8 在实际工作中，有时很难找到相邻的且峰 高相等的两个峰，同时峰谷又为峰高的10%。 在这种情况下，可任选一单峰，测其峰高5% 处的峰宽W0.05，即可当作上式中的Δm，此时 的分辨率定义为 R = m/ W0.05 如果该峰是高斯型的，上述两式计算结 果是一样的。 质谱仪的分辨本领由几个因素决定： （1）离子通道的半径； （2）加速器与收集器狭缝宽度； （3）离子源的性质
其些典型质囀仪的比较 类型 近似黄量范国 近快 观蛋焦 2一50 ly00-2000 5(0 单紫信 2-7 2-150 1700 0-250 飞行时间 C一250 2-80 2-3
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3.灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相 对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法 绝对灵敏度是指仪器可以检测到的 最小样品量 相对灵敏度是指仪器可以同时检测 的大组分与小组分含量之比; 分析灵敏度则是指输入仪器的样品 量与仪器输出的信号之比
10 3.灵敏度 质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相 对灵敏度和分析灵敏度等几种表示方法。 绝对灵敏度是指仪器可以检测到的 最小样品量； 相对灵敏度是指仪器可以同时检测 的大组分与小组分含量之比； 分析灵敏度则是指输入仪器的样品 量与仪器输出的信号之比