質(zhì)譜分析原理

質(zhì)譜儀的應(yīng)用：
質(zhì)譜是應(yīng)用廣泛的方法，它可以為我們提供以下信息：
a)        樣品元素組成；
b)        無(wú)機(jī)、有機(jī)及生物分析的結(jié)構(gòu)---結(jié)構(gòu)不同，分子或原子碎片不同(荷質(zhì)比不同)
c)        復(fù)雜混合物的定性定量分析------與色譜方法聯(lián)用(GC-MS)；
d)        固體表面結(jié)構(gòu)和組成分析-----激光燒蝕等離子體---質(zhì)譜聯(lián)用；
e)        樣品中原子的同位素比。
質(zhì)譜儀歷史：
1813年，Thomson使用MS報(bào)道了Ne是由22Ne和24N兩種同位素組成；隨后，同位素分析開(kāi)始發(fā)展。在30年代末，由于石油工業(yè)的發(fā)展，需要測(cè)定油的成份。通常用蒸餾(fractional distillation)的方法先分離這些烴類(lèi)混合物，然后再分別測(cè)定其折光率(refractive index)的方法來(lái)分析它們。這通常要花數(shù)天時(shí)間。40年代初開(kāi)始將MS用于石油工業(yè)中烴的分析，并大縮短了分析時(shí)間。50年代初，質(zhì)譜儀器開(kāi)始商品化，并被廣泛用于各類(lèi)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)分析。同時(shí)質(zhì)譜方法與NMR、IR等方法結(jié)合成為分子結(jié)構(gòu)分析的的手段。80年代，非揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定分子的分析進(jìn)一步促進(jìn)了MS的發(fā)展；90年代，由于生物分析的需要，一些新的離子化方法得到快速發(fā)展；目前一些儀器聯(lián)用技術(shù)如GC-MS，HPLC-MS，GC-MS-MS，ICP-MS等正大行其道。

節(jié) 質(zhì)譜分析原理及質(zhì)譜儀
一、基本原理概述
質(zhì)譜分析是將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的帶電氣態(tài)離子，于磁場(chǎng)中按質(zhì)荷比(m/z)大小分離并記錄的分析方法。
其過(guò)程為可簡(jiǎn)單描述為：
離子源轟擊樣品 帶電荷的碎片離子 電場(chǎng)加速(zeU) 獲得動(dòng)能( ) 磁場(chǎng)分離( ) 檢測(cè)器記錄
其中，z為電荷數(shù)，e為電子電荷，U為加速電壓，m為碎片質(zhì)量，v為電子運(yùn)動(dòng)速度。

二、質(zhì)譜儀性能指標(biāo)
1、質(zhì)量測(cè)量范圍
質(zhì)量測(cè)定范圍以原子質(zhì)量單位量度，1個(gè)原子質(zhì)量單位：
1u=1.66054?10-27kg/12C原子
如12C=12u, CH4=16.xxxx u
在非精確測(cè)量中，常直接以原子或分子量大小來(lái)表示。
2) 分辨本領(lǐng)
指質(zhì)譜儀分辨相鄰質(zhì)量數(shù)離子的能力。定義為：兩個(gè)相等強(qiáng)度的相鄰峰(質(zhì)量分別為m1和m2)，當(dāng)兩峰間的峰谷不大于峰高的10%時(shí)，則可認(rèn)為兩已分開(kāi)，其分辨率R為：

可見(jiàn)在質(zhì)量數(shù)小時(shí)，分辨率亦較小。
實(shí)際工作中很難找到上述兩相等的峰，常以下式表示：

W0.05表示峰高5%處的峰寬。
三、儀器組成
按質(zhì)量分析器(或者磁場(chǎng)種類(lèi))可分為靜態(tài)儀器和動(dòng)態(tài)儀器，即穩(wěn)定磁場(chǎng)（單聚焦及雙聚焦質(zhì)譜儀）和變化磁場(chǎng)（飛行時(shí)間和四極桿質(zhì)譜儀）。
MS儀器一般由進(jìn)樣系統(tǒng)、電離源、質(zhì)量分析器、真空系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。

1、真空系統(tǒng)

質(zhì)譜儀中所有部分均要處高度真空的條件下(10-4-10-6Torr或mmHg), 其作用是減少離子碰撞損失。真空度過(guò)低，將會(huì)引起：
a)        大量氧會(huì)燒壞離子源燈絲；
b)        引起其它分子離子反應(yīng)，使質(zhì)譜圖復(fù)雜化；
c)        干擾離子源正常調(diào)節(jié)；
d)        用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電。

2、進(jìn)樣系統(tǒng)
?        對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)的要求：重復(fù)性、不引起真空度降低。
?        進(jìn)樣方式：
a)        間歇式進(jìn)樣：適于氣體、沸點(diǎn)低且易揮發(fā)的液體、中等蒸汽壓固體。如圖所示

注入樣品(10-100?g)---貯樣器(0.5L-3L)---抽真空(10-2 Torr)并加熱---樣品蒸分子(壓力陡度)---漏隙---高真空離子源。
b)        直接探針進(jìn)樣：高沸點(diǎn)液體及固體
探針桿通常是一根規(guī)格為25cm?6mm i.d.,末端有一裝樣品的黃金杯(坩堝)，將探針桿通過(guò)真空閉鎖系統(tǒng)引入樣品，如圖所示。

c)        色譜進(jìn)樣系統(tǒng)：將在GC-MS聯(lián)用中介紹