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质谱计的构成与类型及应用

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:质谱计由离子源、分析器、检测器和显示系统组成。该类质谱计分为单聚焦型和双聚焦型两种,前者属于低分辨率,即仅有磁场分析器。后者具有高分辨率,除了磁场分析器以外,还有静电分析器,图4-2和图4-3分别是单聚焦质谱计和双聚焦分离器的示意图。例如CO、CH2═CH2、N2的相对分子质量均为28,但精确值分别为27.9949、28.0313和28.0061,因此三者在单聚焦质谱计上是分不开的。飞越时间质谱计。

质谱计的构成与类型及应用

质谱计由离子源、分析器、检测器和显示系统组成。

1.质谱计的类型

(1)磁场偏转型质谱计。该类质谱计分为单聚焦型和双聚焦型两种,前者属于低分辨率,即仅有磁场分析器。后者具有高分辨率,除了磁场分析器以外,还有静电分析器,图4-2和图4-3分别是单聚焦质谱计和双聚焦分离器示意图

图4-2 单聚焦质谱计

单聚焦质谱计为质量分析型,因为它仅能使整数的不同m/e分开。

双聚焦质谱计是在离子源和磁场分析器之间加一弧形静电场分析器,在质量聚焦之前先进行一次能量聚焦(速度分析)。例如CO、CH2═CH2、N2的相对分子质量均为28,但精确值分别为27.9949、28.0313和28.0061,因此三者在单聚焦质谱计上是分不开的。

图4-3 双聚焦分离器示意图

由于各个离子在加速前可能具有明显不同的动能,即质荷比m/e相同的离子也可能沿着不同的途径运行,离子能量分散的结果导致离子流变宽。可通过静电分析器消除相同质量离子间的动能差别。作用在离子上的力被离子离心力所平衡。即:

可见,在给定的电场强度V下,离子按照其动能大小先进行第一次聚焦被分开,而与它的质量m无关。结果使得所有相同质量的离子更为均匀,在进入磁场分析器前能量恒定。因此,分辨率大大提高,可见静电分析器属能量分析器,即速度分析器。

(2)飞越时间质谱计。是基于给不同离子以同样的动能,则它们将具有不同的速度,从而具有依赖于质量的飞越时间。

除此之外,还有四级质谱计等。

2.质谱计常用的离子源类型

(1)电子轰击源(EI)。用电子束在高真空下轰击有机物而产生离子,轰击电压在70 eV左右。

由此产生的离子再去撞击样品:(www.xing528.com)

(3)场电离(FI)。气态分子在强电场的作用下发生电离,是一种软电离技术。当样品蒸汽邻近或接触到带高正电位的金属针时,由于高曲率的针端产生很强的电位梯度,样品分子可被电离为正离子。

(4)场解吸(FD)。场解吸的原理与场电离相同,但是对样品没有气化要求,而是被沉积在电极上直接送入离子源得到准分子离子,因而场解吸适合于难气化的、热不稳定的样品。

(5)快原子轰击(FAB)。氩气在电离室依靠放电产生氩离子,高能氩离子经电荷交换得到高能氩原子流,氩原子打在样品上产生样品离子。样品置于涂有底物(如甘油)的靶上。靶材为铜,原子氩打在样品上,使其电离后进入真空,并在电场作用下进入分析器。

(6)基质辅助激光解吸电离(MALDI)。将被分析化合物的溶液和某种基质溶液混合。蒸发掉溶剂,则被分析物质与基质形成晶体或半晶体。用一定波长的脉冲式激光照射,基质分子能有效地吸收激光的能量,并间接地传给样品分子,从而得到电离。

(7)电喷雾电离(ESI)。从雾化器套管的毛细管端喷出的带电液滴,随着溶剂的不断快速蒸发,液滴迅速变小,表面电荷密度不断增大。由于电荷间的排斥作用,就会排出溶剂分子,得到样品的准分子离子。

(8)大气压化学电离(APCI)。是在大气压下,利用电晕放电使气相样品与流动相电离的一种离子化技术。样品溶液被氮气流雾化,通过加热管时被气化,在加热管端进行电晕尖端放电,溶剂分子被电离,发生化学电离过程。APCI比较适合于分析弱极性的小分子物质。

(9)大气压光喷雾电离(APPI)。APPI源与APCI源的电离机制基本相似,只是用紫外灯取代APCI源的电晕放电,是利用光化学作用将气相中的样品电离的离子化技术。APPI源适用于分析非极性化合物。

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