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如图所示,飞行时间质量分析器的主要部分是一个既无电场也无磁场的离子漂移管。当离子在加速区得到动能(112mU2=©V) 后,以速度心进入自由空间(漂移区),则T=L(m/2e门12(T为离子飞过漂移区的时间,L为漂移区长度),可以看出,离 子的漂移时间与其质荷比的平方根成正比,即离子的质荷比越大,则飞行时间越长,反之依然。 飞行时间质谱计的特点为:(1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场,又不需要场,只需要直线漂移空间,因此,仪器的机 械结构较简单,增长漂移路程L就可以提高分辨本领。(2)快速。在约20ms时间内,就可以记录质量为0一200a.m.u.的离子。(3)要在短 时间内快速记录微弱的离子流,只能采用高灵敏、低噪音的宽频带电子倍增管,因此仪器的电子部分要求高。(4)质量分析系统需处于 脉冲工作状态,否则就无法确定离子的起始和到达时间,无法区分到达接受器的不同质量。 4.比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。 答:(1)电子轰击源,电子轰击的能量远高于普通化学键的键能,因此过剩的能量引起分子多个键的断裂,产生许多碎片离子,因 而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息,但对于相对分子质量较大、或极性大,难气化,热稳定性差的有机化合物,在加热和 电子轰击下,分子易破碎,难以给出完整分子离子信息。(2)在场致电离源的质谱图上,分子离子峰很清楚,但碎片峰则较弱,因 而对于相对分子质量的测定有利,但缺乏分子结构信息。(3)场解析电离源,电离原理与场致电离相同,解吸试样分子所需能量远 低于气化所需能量,因而有机化合物不会发生热分解,即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰,分子中的C-C键一般不会 断裂,因而很少生成碎片离子。总之,场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充,使用复合离子源,则可同时获得完整 分子和官能团信息。 5.试述化学电离源的工作原理。 答:化学电离源内充满一定压强的反应气体,如甲烷、异丁烷、氨气等,用高能量的电子(100V)轰击反应气体使之电离,电离后 的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。在CI谱图中,准分子离子峰往往是最强峰,便于 从QM+推断相对分子质量,碎片峰较少,谱图简单,易于解释。 6.有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子?从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息? 答:(1)分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。(2)同位素离子峰。当有机化合物中含有S,C1,B等元素时,在质谱图中 会出现含有这些同位素的离子峰,同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当,因而可以也来判断化合物中是否含有某些元素(通常采 用M+2M强度比)。(3)碎片离子峰。根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等 都可以在确定化合物结构时得到应用。 7.如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量?判断分子式? 答:利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。 高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比,故可利用元素的精确质量及丰度比计算元素组成。 8.色谱与质谱联用后有什么突出特点? 答:质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯,才能发挥其特长。另一方面,进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则 具有分离效率高、定量分析简便的特点,但定性能力却较差。因此这两种方法若能联用,可以相互取长补短,其优点是:(1)气相色谱 仪是质谱法的理想的“进样器”,试样经色谱分离后以纯物质形式进入质谱仪,就可充分发挥质谱法的特长。(2)质谱仪是气相色谱法的如图所示,飞行时间质量分析器的主要部分是一个既无电场也无磁场的离子漂移管。当离子在加速区得到动能( ) 后,以速度 进入自由空间(漂移区),则 (T为离子飞过漂移区的时间,L为漂移区长度),可以看出,离 子的漂移时间与其质荷比的平方根成正比,即离子的质荷比越大,则飞行时间越长,反之依然。 飞行时间质谱计的特点为:(1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场,又不需要场,只需要直线漂移空间,因此,仪器的机 械结构较简单,增长漂移路程L就可以提高分辨本领。(2)快速。在约20ms时间内,就可以记录质量为0—200a.m.u.的离子。(3)要在短 时间内快速记录微弱的离子流,只能采用高灵敏、低噪音的宽频带电子倍增管,因此仪器的电子部分要求高。(4)质量分析系统需处于 脉冲工作状态,否则就无法确定离子的起始和到达时间,无法区分到达接受器的不同质量。 4.比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。 答:(1)电子轰击源,电子轰击的能量远高于普通化学键的键能,因此过剩的能量引起分子多个键的断裂,产生许多碎片离子,因 而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息,但对于相对分子质量较大、或极性大,难气化,热稳定性差的有机化合物,在加热和 电子轰击下,分子易破碎,难以给出完整分子离子信息。(2)在场致电离源的质谱图上,分子离子峰很清楚,但碎片峰则较弱,因 而对于相对分子质量的测定有利,但缺乏分子结构信息。(3)场解析电离源,电离原理与场致电离相同,解吸试样分子所需能量远 低于气化所需能量,因而有机化合物不会发生热分解,即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰,分子中的C-C 键一般不会 断裂,因而很少生成碎片离子。总之,场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充,使用复合离子源,则可同时获得完整 分子和官能团信息。 5.试述化学电离源的工作原理. 答:化学电离源内充满一定压强的反应气体,如甲烷、异丁烷、氨气等,用高能量的电子(100eV)轰击反应气体使之电离,电离后 的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。在CI谱图中,准分子离子峰往往是最强峰,便于 从QM+推断相对分子质量,碎片峰较少,谱图简单,易于解释。 6.有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子?从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息? 答:(1)分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。(2)同位素离子峰。当有机化合物中含有S,Cl,Br等元素时,在质谱图中 会出现含有这些同位素的离子峰,同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当,因而可以也来判断化合物中是否含有某些元素(通常采 用M+2/M强度比)。(3)碎片离子峰。根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等 都可以在确定化合物结构时得到应用。 7.如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量?判断分子式? 答:利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。 高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比,故可利用元素的精确质量及丰度比计算元素组成。 8.色谱与质谱联用后有什么突出特点? 答:质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯,才能发挥其特长。另一方面,进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则 具有分离效率高、定量分析简便的特点,但定性能力却较差。因此这两种方法若能联用,可以相互取长补短,其优点是:(1)气相色谱 仪是质谱法的理想的“进样器”,试样经色谱分离后以纯物质形式进入质谱仪,就可充分发挥质谱法的特长。(2)质谱仪是气相色谱法的
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