質(zhì)譜儀的類型及構(gòu)成ppt課件

1、第十二章第十二章 質(zhì)譜分析法質(zhì)譜分析法12.1.1 概述概述12.1.2 質(zhì)譜儀與質(zhì)質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理譜分析原理12.1.3 質(zhì)譜儀類型質(zhì)譜儀類型12.1.4 主要離子源主要離子源12.1.5 質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器12.1.6 質(zhì)譜聯(lián)用儀器質(zhì)譜聯(lián)用儀器12.1.7質(zhì)譜性能目的質(zhì)譜性能目的第一節(jié)第一節(jié) 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀類型及構(gòu)成類型及構(gòu)成mass spectrometry，MSKinds of mass spectrometer12.1.1 概述概述 相對分子質(zhì)量準(zhǔn)確測定與化合物構(gòu)造分析的重要工具；第一臺質(zhì)譜儀：第一臺質(zhì)譜儀：1912年；年；早期運(yùn)用：相對原子質(zhì)量、同早期運(yùn)用：相對原子質(zhì)量、同位素

2、等的丈量；位素等的丈量；現(xiàn)代：有機(jī)化合物構(gòu)造鑒定的現(xiàn)代：有機(jī)化合物構(gòu)造鑒定的重要工具；重要工具；特殊性：聯(lián)用技術(shù)，相對分子特殊性：聯(lián)用技術(shù)，相對分子質(zhì)量測定。質(zhì)量測定。M+(MR2)+(MR3)+(MR1)+開展過程：開展過程： 20世紀(jì)40年代：高分辨率質(zhì)譜儀出現(xiàn)，有機(jī)化合物構(gòu)造分析； 20世紀(jì)60年代末：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn)，有機(jī)混合物分別分析；促進(jìn)天然有機(jī)化合物構(gòu)造分析的開展； 20世紀(jì)90年代：基質(zhì)輔助激光解吸電離源、電噴霧電離源、大氣壓化學(xué)電離源，開創(chuàng)了質(zhì)譜技術(shù)研討生物大分子的新領(lǐng)域。 2002年由于 “發(fā)明了用于生物大分子的電噴霧離子化和基質(zhì)輔助激光解吸離子化質(zhì)譜分析法， 美國科學(xué)

3、家約翰芬恩與日本科學(xué)家田中耕一共享該年度諾貝爾化學(xué)獎。 12.1.2 質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理質(zhì)譜儀與質(zhì)譜分析原理進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器1.氣體分散2.直接進(jìn)樣3.氣相色譜1.電子轟擊2.化學(xué)電離3.場致電離4.激光 1.單聚焦 2.雙聚焦 3.飛行時間4.四極桿 質(zhì)譜儀需求在高真空下任務(wù)：離子源質(zhì)譜儀需求在高真空下任務(wù)：離子源10-3 10 -5 Pa 質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器10 -6 Pa (1)大量氧會燒壞離子源的燈絲；大量氧會燒壞離子源的燈絲；(2)用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電；用作加速離子的幾千伏高壓會引起放電；(3)引起額外的離子分子反響，改動裂解模型，譜圖復(fù)雜化。引起額外

4、的離子分子反響，改動裂解模型，譜圖復(fù)雜化。原理與構(gòu)造原理與構(gòu)造儀器原理圖儀器原理圖進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測器真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)進(jìn)樣安裝進(jìn)樣安裝氣體分散；插入式直接進(jìn)樣桿：適用于有一定揮發(fā)性的固體或高沸點(diǎn)液體試樣；色譜作為進(jìn)樣安裝。離子源離子源 離子源的功能是提供能量將待分析試樣電離，組離子源的功能是提供能量將待分析試樣電離，組成由不同質(zhì)荷比成由不同質(zhì)荷比m/zm/z離子組成的離子束。離子組成的離子束。+: R1: R2: R3: R4: e+M+(M-R2)+(M-R3)+Mass Spectrum(M-R1)+質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器 質(zhì)量分析器的作用是將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)量分析器的作用是將

5、離子源產(chǎn)生的離子按m/zm/z順序分別，相當(dāng)與光譜儀器上的單色器。順序分別，相當(dāng)與光譜儀器上的單色器。 用于有機(jī)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器有雙聚焦分析用于有機(jī)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器有雙聚焦分析器、四極桿分析器、離子阱分析器、飛行時間分析器、四極桿分析器、離子阱分析器、飛行時間分析器、盤旋共振分析器等。器、盤旋共振分析器等。 質(zhì)量分析器特點(diǎn)對比質(zhì)量分析器特點(diǎn)對比檢測器檢測器1電子倍增管電子倍增管 1518級；可測出級；可測出10-17A微弱電流。微弱電流。2渠道式電子倍增器陣列渠道式電子倍增器陣列12.1.3 質(zhì)譜儀的類型質(zhì)譜儀的類型1.無機(jī)質(zhì)譜儀無機(jī)質(zhì)譜儀 火花源雙聚焦質(zhì)譜儀火花源雙聚焦質(zhì)譜儀SSMS，電

6、感應(yīng)耦合，電感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS和二次離子質(zhì)譜儀和二次離子質(zhì)譜儀SIMS等。等。 2.同位素質(zhì)譜儀同位素質(zhì)譜儀 小型低分辨同位素質(zhì)譜儀：輕元素小型低分辨同位素質(zhì)譜儀：輕元素(H，C，S等等) 大型高分辨的同位素質(zhì)譜儀：重元素大型高分辨的同位素質(zhì)譜儀：重元素(U，Pu，Pb等等)3.有機(jī)質(zhì)譜儀有機(jī)質(zhì)譜儀 用途最廣的質(zhì)譜儀用途最廣的質(zhì)譜儀 4.生物質(zhì)譜儀生物質(zhì)譜儀 電噴霧電離質(zhì)譜儀電噴霧電離質(zhì)譜儀ESI-MS，基質(zhì)輔助激，基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜儀光解吸電離質(zhì)譜儀MALDI-MS，快原子轟擊質(zhì)，快原子轟擊質(zhì)譜儀譜儀FAB-MS，離子噴霧電離質(zhì)譜儀，離子噴霧電離質(zhì)譜儀IS

7、I-MS，大氣壓電離質(zhì)譜儀，大氣壓電離質(zhì)譜儀API-MS等。等。 有機(jī)質(zhì)譜儀有機(jī)質(zhì)譜儀1.按進(jìn)樣方式分類按進(jìn)樣方式分類 直接進(jìn)樣質(zhì)譜直接進(jìn)樣質(zhì)譜 ，氣相色譜，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS ，液相色譜，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀LC-MS。 2. 按離子化方式分類按離子化方式分類 電子轟擊質(zhì)譜電子轟擊質(zhì)譜EI-MS，化學(xué)電離質(zhì)譜，化學(xué)電離質(zhì)譜CI-MS，快原子轟擊質(zhì)譜儀，快原子轟擊質(zhì)譜儀FAB-MS，電噴霧電，電噴霧電離質(zhì)譜儀離質(zhì)譜儀ESI-MS等。等。 3.按質(zhì)量分析器分類按質(zhì)量分析器分類 單聚焦質(zhì)譜儀，雙聚焦質(zhì)譜儀，四極桿質(zhì)譜儀，單聚焦質(zhì)譜儀，雙聚焦質(zhì)譜儀，四極桿質(zhì)譜儀，飛行

8、時間質(zhì)譜儀，離子阱質(zhì)譜儀，傅里葉變換質(zhì)譜飛行時間質(zhì)譜儀，離子阱質(zhì)譜儀，傅里葉變換質(zhì)譜儀等。儀等。 12.1.4 主要離子源主要離子源一、電子轟擊離子源一、電子轟擊離子源Electron Ionization (EI)源源運(yùn)用最廣，規(guī)范譜圖。運(yùn)用最廣，規(guī)范譜圖。+: R1: R2: R3: R4: e+M+(MR2)+(MR3)+Mass Spectrum(MR1)+EI 源的特點(diǎn)：源的特點(diǎn)：H電離效率高，靈敏度高；H運(yùn)用最廣，規(guī)范質(zhì)譜圖根本都是采用EI源得到的；H穩(wěn)定，操作方便，電子流強(qiáng)度可精細(xì)控制；H構(gòu)造簡單，控溫方便。EI源：可變的離子化能量 (10240 eV) 對于易電離的物質(zhì)降低電子

9、能量，而對于難電離的物質(zhì)那么加大電子能量 常用70 eV 。電子能量電子能量電子能量電子能量分子離子添加分子離子添加碎片離子添加碎片離子添加二、二、 化學(xué)電離源化學(xué)電離源Chemical IonizationChemical Ionization，CICI 離子室內(nèi)的反響氣甲烷等；10100 Pa，試樣的103105倍，電子100240 eV轟擊，產(chǎn)生離子，再與試樣分子碰撞，產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子。特點(diǎn)：最強(qiáng)峰為準(zhǔn)分子離子；譜圖簡單；不適用難揮發(fā)試樣；得到的是非規(guī)范譜圖。+氣體分子氣體分子試樣分子試樣分子+準(zhǔn)分子離子準(zhǔn)分子離子電子電子(M+1)+;(M+17) +;(M+29) +;化學(xué)電離源反響過程

10、：化學(xué)電離源反響過程： CH4 + e CH4+ + 2e CH4+ CH3+ + H CH4+和CH3+很快與大量存在的CH4分子起反響，即 CH4+ + CH4 CH5+ + CH3 CH3+ + CH4 C2H5+ + H2 CH5+和C2H5+不與中性甲烷進(jìn)一步反響，與試樣分子(XH) CH5+ + XH XH CH5+ XH2+ CH4 M+17 C2H5+ XH XH C2H5+ X+ C2H6 M+29 化學(xué)電離法可以大大簡化質(zhì)譜，假設(shè)采用酸性比CH5+更弱的C4H9+異丁烷、NH4+氨的試劑離子，那么可更進(jìn)一步簡化。 化學(xué)電離源CI與電子轟擊電離源(EI)質(zhì)譜圖對比三、快原子電

11、離源三、快原子電離源FABa. 氬氣離子，加速、碰撞，電荷和能量轉(zhuǎn)移高能原子束。 b.高能粒子打在置于涂有非揮發(fā)性底物靶上的試樣分子使其電離。不加熱汽化，特別適宜于相對分子質(zhì)量大，難揮發(fā)或熱穩(wěn)定性差的試樣分析，例如肽類、低聚糖、天然抗生素 。 有較強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子峰和較豐富的碎片離子信息。 快原子電離源快原子電離源FAB質(zhì)譜圖質(zhì)譜圖四、電噴霧電離源四、電噴霧電離源ESI軟電離方式，易構(gòu)成多電荷離子軟電離方式，易構(gòu)成多電荷離子M+nHn+M+nHn+。 特別適宜于分析極性強(qiáng)熱穩(wěn)定性差的大分子，如蛋特別適宜于分析極性強(qiáng)熱穩(wěn)定性差的大分子，如蛋白質(zhì)、肽、糖等。白質(zhì)、肽、糖等。液相色譜液相色譜- -質(zhì)譜

12、聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用接口。用接口。電噴霧電離源電噴霧電離源ESI：LC-MS 構(gòu)造流程構(gòu)造流程電噴霧電離電噴霧電離電噴霧產(chǎn)生多電荷離子，相對分子質(zhì)量M計算：選相鄰峰，電荷n， n +1m1=(M + n)/2m2=(M + n+1)/ (n+1)計算結(jié)果如表。不適用于非極性化合物大分子量蛋白質(zhì)的質(zhì)譜圖大分子量蛋白質(zhì)的質(zhì)譜圖 相對分子質(zhì)量為10 000的分子假設(shè)帶有10個電荷，那么其質(zhì)荷比只需1000，在普通質(zhì)譜儀可以分析的范圍之內(nèi)。 電噴霧電離電噴霧電離-多電荷離子多電荷離子五、大氣壓化學(xué)電離源五、大氣壓化學(xué)電離源APCIAPCI是ESI的補(bǔ)充。APCI主要產(chǎn)生單電荷離子，分析的化合物相對分子質(zhì)量普通小

13、于1000。碎片離子很少，主要是準(zhǔn)分子離子。 針電極高壓放電，空氣中某些中性分子電離，產(chǎn)生H3O+，N2+，O2+ 和O+ 等，離子與試樣分子發(fā)生離子-分子反響，使試樣分子離子化。運(yùn)用于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。六、六、 激光解吸電離源激光解吸電離源LD 得到的主要是分子離子，準(zhǔn)分子離子。碎片離子和多電荷離子較少。常用的基質(zhì)：2,5二羥基苯甲酸、芥子酸、煙酸、-氰基-4-羥基肉桂酸等。 分析試樣置于涂有基質(zhì)的試樣靶上； 基質(zhì)分子吸收激光能，與試樣分子一同蒸發(fā)并使試樣分子電離。 屬于軟電離技術(shù)，用于分析生物大分子，如肽、蛋白質(zhì)、核酸等。 七、七、 場電離源場電離源FI與場解吸源與場解吸源FD電壓：71

14、0 kV；d1 mm；強(qiáng)電場將分子中拉出一個電子；分子離子峰強(qiáng)；碎片離子峰少；不適宜化合物構(gòu)造鑒定。陽極+陰極d1mm場電離源場電離源FI與電子轟擊與電子轟擊電離源電離源(EI)質(zhì)譜圖對比質(zhì)譜圖對比場解吸源(FD)化學(xué)電離源(CI)電子轟擊電離源(EI)質(zhì)譜圖對比主要離子源特點(diǎn)對比主要離子源特點(diǎn)對比12.1.5 質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器在磁場存在下，帶電離子按曲線軌跡飛行； 離心力 =向心力；m 2 / R= B0 z V曲率半徑： R= m / z B0 質(zhì)譜方程式：m/z = B02 R2 / ( 2V )離子在磁場中的軌道半徑R取決于： m/z ， B0 ， V。改動加速電壓V， 可以使不同

15、m/z 的離子進(jìn)入檢測器。加速后離子的動能： (1/2)m 2= z V = (2V)/(m/z)1/2一、一、 單聚焦磁場分析器單聚焦磁場分析器方向聚焦：方向聚焦：一樣質(zhì)荷比，一樣質(zhì)荷比，入射方向不入射方向不同的離子會同的離子會聚；聚；分辨率不高分辨率不高短少能量聚短少能量聚焦。焦。二、雙聚焦分析器二、雙聚焦分析器方向聚焦：方向聚焦： 一樣質(zhì)荷比，入射一樣質(zhì)荷比，入射方向不同的離子會聚；方向不同的離子會聚；能量聚焦：能量聚焦： 一樣質(zhì)荷比，速度一樣質(zhì)荷比，速度(能量能量)不同的離子會聚。不同的離子會聚。 質(zhì)量一樣，能量不同的離子經(jīng)過電場和磁場時，均產(chǎn)生能量色散；兩種作用大小相等，方向相反時互

16、補(bǔ)實(shí)現(xiàn)雙聚焦。雙雙聚聚焦焦分分析析器器三、四極桿質(zhì)量分析器三、四極桿質(zhì)量分析器 離子在場的作用下產(chǎn)生振動，假設(shè)質(zhì)量為m，電荷為z的離子進(jìn)入四極場，運(yùn)動方程是 堅持Vdc/Vrf不變(直流電壓/射頻電壓振幅)，改動Vrf值。對應(yīng)于一個Vrf值，四極場只允許一種質(zhì)荷比的離子經(jīng)過。特點(diǎn)：分辨率較高，分析速度極快適宜聯(lián)用儀器；缺陷：準(zhǔn)確度和精細(xì)度低于雙聚焦型。0dd0cos(2dd0cos(2dd22rfdc222fdc222 tzy)tVVmzrtyx)tVVmzrtxr四極桿質(zhì)量分析器四極桿質(zhì)量分析器四四極極桿桿質(zhì)質(zhì)量量分分析析器器五、飛行時間質(zhì)量分析器五、飛行時間質(zhì)量分析器 離子以速度v進(jìn)入自在

17、空間漂移區(qū)，假定離子在漂移區(qū)飛行的時間為t，漂移區(qū)長度為L，那么2)(2LtzVzmiii特點(diǎn)：質(zhì)量范圍寬，掃描速率快，不需電場和磁場。分辨率低：緣由在于離子進(jìn)入漂移管前的時間分散、空間分散和能量分散。 能量一樣，質(zhì)量越大，到達(dá)接納器的時間越長。t = L(m / 2zV)1/2 六、六、 離子阱質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器 環(huán)電極和上下兩端蓋電極，均為繞z 軸旋轉(zhuǎn)的雙曲面，并滿足： r20=2Z20 r0 為環(huán)形電極的最小半徑，Z0為兩個端蓋電極間的最短間隔。 直流電壓U和射頻電壓Vrf加在環(huán)電極和端蓋電極之間。 在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的離子，軌道振幅一定，可以長時間留在阱內(nèi)。一定質(zhì)量的離子，在一定的U

18、和Vrf下，可以處在穩(wěn)定區(qū)。假設(shè)在引出電極上加負(fù)電壓，可以將離子從阱內(nèi)引出， U和射頻電壓Vrf加在環(huán)電極和端蓋電極之間。離子阱質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器七、傅里葉變換離子盤旋共振質(zhì)量分析器七、傅里葉變換離子盤旋共振質(zhì)量分析器Fourier transform ion cyclotron resonance analyzer, FTICR 三對相互垂直的平行板電極組成，置于高真空和由超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場中。 第一對電極：捕集極，與磁場方向垂直，加有適當(dāng)正電壓，其目的是延伸離子在室內(nèi)滯留時間； 第二對電極：發(fā)射極，用于發(fā)射射頻脈沖； 第三對電極：接納極，用來接納離子產(chǎn)生的信號。 傅里葉變換離子盤

19、旋共振質(zhì)量分析器傅里葉變換離子盤旋共振質(zhì)量分析器 離子(m/z)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，作圓周運(yùn)動，離心力和磁場力相平衡，即：VzBRVm2mzBRVmzB c或 離子的盤旋頻率c與離子的m/z成線性關(guān)系。 B固定后，測得c ，可獲得離子的質(zhì)量。 得 外加一射頻輻射，當(dāng)頻率等于離外加一射頻輻射，當(dāng)頻率等于離子共振頻率，離子吸收能量而改動子共振頻率，離子吸收能量而改動圓周運(yùn)動的軌道，沿阿基米德螺線圓周運(yùn)動的軌道，沿阿基米德螺線加速。射頻輻射消逝，出現(xiàn)圖加速。射頻輻射消逝，出現(xiàn)圖C C運(yùn)動，在上下極板之間產(chǎn)生感應(yīng)電運(yùn)動，在上下極板之間產(chǎn)生感應(yīng)電流信號流信號( (復(fù)合信號復(fù)合信號) )，需傅里葉

20、轉(zhuǎn)換，需傅里葉轉(zhuǎn)換。傅里葉變換離子盤旋共振質(zhì)量分析器特點(diǎn)傅里葉變換離子盤旋共振質(zhì)量分析器特點(diǎn)FT-MS的優(yōu)點(diǎn)：1儀器的分辨率極高，可超越1106；2而且在高分辨率下不影響靈敏度雙聚焦分析器為提高分辨率必需降低靈敏度；3FT-MS的丈量精度非常好，能到達(dá)百萬分之幾；4具有多級質(zhì)譜功能，可以和任何離子源相聯(lián)，擴(kuò)寬了儀器功能。掃描速率快，性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。需求很高的超導(dǎo)磁場，需求液氦，售價和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高。 質(zhì)量分析器特點(diǎn)對比質(zhì)量分析器特點(diǎn)對比12.1.6 質(zhì)譜聯(lián)用儀器質(zhì)譜聯(lián)用儀器質(zhì)譜：純物質(zhì)的構(gòu)造分析色譜：化合物分別色譜-質(zhì)譜聯(lián)用：共同優(yōu)點(diǎn)類型：GC-MS；GC-IR； LC-MS；C

21、ZE-MS 毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜困難點(diǎn)：載氣(或流動液)的分別；出峰時間監(jiān)測；儀器小型化；關(guān)鍵點(diǎn)：接口技術(shù)。一、一、GC-MS聯(lián)用儀器聯(lián)用儀器 試樣試樣 58901.0 DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMass Selective DetectorDCBA ABCD 氣相色譜 (GC) 質(zhì)譜 分別 鑒定BACDADBCMSGC-MS中的分子分別器中的分子分別器 填充柱色譜需求分子分別器分別載氣,濃縮試樣分子。毛細(xì)管色譜柱可直接與質(zhì)譜結(jié)合。 分子分別器類型： 微孔玻璃式、半透膜式和放射式三種。放射式分子分別器： 由一對同軸收縮型噴嘴構(gòu)成，噴嘴被封在一真

22、空室中?？勺龀啥嗉墶ＩV色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的三維譜圖質(zhì)譜聯(lián)用儀的三維譜圖色譜色譜-四極質(zhì)譜聯(lián)用儀四極質(zhì)譜聯(lián)用儀儀器構(gòu)造儀器構(gòu)造色譜-四極桿質(zhì)譜儀構(gòu)造表示圖儀器與構(gòu)造儀器與構(gòu)造色譜色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀二、二、 LC-MS聯(lián)用儀器聯(lián)用儀器開展比GC-MS晚，20世紀(jì)80年代中期適用化。主要問題：溶劑去除。LC流速：0.5數(shù) mL 真空泵抽氣速度100L 熱不穩(wěn)定，揮發(fā)度低，生物分子電離。關(guān)鍵：特殊接口與電離源技術(shù)提出有27種實(shí)踐運(yùn)用：熱噴霧，80年代較多運(yùn)用，后被APCI取代 快原子轟擊 大氣壓化學(xué)電離： APCI 電噴霧電離：ESI1.電噴霧電離接口電噴霧電離接口裂解裂解+-

23、+-+-+-蒸發(fā)蒸發(fā)+電荷液滴試樣離子準(zhǔn)分子離子分析離子分析離子 溶劑離子溶劑離子 /中性離子對中性離子對+-其他離子電噴霧電離：毛細(xì)管加電壓3kV，液滴外表電荷密度添加到臨界點(diǎn)，靜電場的排斥力大于外表張力，液滴越來越小。電噴霧電離電噴霧電離 流出液在高電場下構(gòu)成帶電噴霧，在電場力作用下穿過氣簾。氣簾的作用：霧化；蒸發(fā)溶劑；阻止中性溶劑分子。電噴霧電離電噴霧電離分子不裂解，產(chǎn)生多電荷離子，相對分子質(zhì)量M計算：選相鄰峰，電荷n， n +1m1=(M + n)/2m2=(M + n+1)/ (n+1)計算結(jié)果如表。不適用于非極性化合物電噴霧電離電噴霧電離-多電荷離子多電荷離子大氣壓化學(xué)電離大氣壓化

24、學(xué)電離 APCI 熱噴霧(100120C)+化學(xué)電離；適用于熱穩(wěn)定化合物分析。大氣壓化學(xué)電離大氣壓化學(xué)電離 APCI 毛細(xì)管毛細(xì)管大功率加熱器大功率加熱器HPLC 入口入口Corona 放電針放電針蒸發(fā)器蒸發(fā)器霧化氣霧化氣+大氣壓化學(xué)電大氣壓化學(xué)電離離 APCI LC-APCI-MS分析譜圖分析譜圖2.2.離子阱質(zhì)量分析器離子阱質(zhì)量分析器 特定m/z離子在阱內(nèi)一定軌道上穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，改動端電極電壓，不同m/z離子飛出阱到達(dá)檢測器。3. LC-MS (離子阱離子阱)聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖LC-MS (四極桿四極桿)聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖三、三、 毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜

25、聯(lián)用儀器質(zhì)譜聯(lián)用儀器與液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的原理根本一樣。三個問題： 1.幾十 kV的電壓，緩沖溶液，平安； 2.毛細(xì)管電泳流速1L/min，直接銜接，破壞層流； 3.進(jìn)樣量很小f mol，需求高靈敏度。接口：電噴霧 ESI。CE-ES-MS聯(lián)用儀器接口表示圖聯(lián)用儀器接口表示圖CE-ES-MS聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖聯(lián)用儀器構(gòu)造表示圖四、四、ICP-MS聯(lián)用儀器無機(jī)質(zhì)譜聯(lián)用儀器無機(jī)質(zhì)譜ICPICP具有很高的原子化效率，可分析眾多元素。具有很高的原子化效率，可分析眾多元素。ICP-MS聯(lián)用儀接口表示圖聯(lián)用儀接口表示圖ICP-MS 聯(lián)用儀器特點(diǎn)聯(lián)用儀器特點(diǎn)1.試樣在大氣壓下送入系統(tǒng)；2.試樣在高溫下進(jìn)展

26、完全汽化和分解；3.試樣原子化、離子化比例高；4.大多數(shù)元素產(chǎn)生的是單電荷離子；5.離子能量分散很小；6.ICP不需求真空的離子源；7.離子源處于低電位，可配置簡單的質(zhì)量分析器。缺陷：高溫，需特殊資料；離子源氣壓高。五、五、MS-MS聯(lián)用儀器多級質(zhì)譜聯(lián)用儀器多級質(zhì)譜1. MS-MS1. MS-MS聯(lián)用的作用聯(lián)用的作用 得到更多的分子離子和碎片離子的構(gòu)造得到更多的分子離子和碎片離子的構(gòu)造信息。信息。 早期：主要將亞穩(wěn)離子作為一種研討對早期：主要將亞穩(wěn)離子作為一種研討對象。象。 亞穩(wěn)離子：指離子源出來的離子，不穩(wěn)亞穩(wěn)離子：指離子源出來的離子，不穩(wěn)定，前進(jìn)過程中發(fā)生了分解，丟掉一個中性定，前進(jìn)過程中

27、發(fā)生了分解，丟掉一個中性碎片后生成的新離子。碎片后生成的新離子。 母子關(guān)系母子關(guān)系構(gòu)造研討構(gòu)造研討 20 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代：軟電離技術(shù)年代：軟電離技術(shù)ESIESI，APCIAPCI，F(xiàn)ABFAB，MALDIMALDI等，根本上都只需準(zhǔn)分等，根本上都只需準(zhǔn)分子離子，沒有構(gòu)造信息，更需求串聯(lián)質(zhì)譜法子離子，沒有構(gòu)造信息，更需求串聯(lián)質(zhì)譜法得到構(gòu)造信息。得到構(gòu)造信息。 MS-MS 與與 GC-MS 比較比較MS與與MS-MS聯(lián)用儀聯(lián)用儀分析結(jié)分析結(jié)果對比果對比2.MS-MS2.MS-MS聯(lián)用的主要串聯(lián)方式聯(lián)用的主要串聯(lián)方式1 1空間串聯(lián)空間串聯(lián) 碰撞活化室將前級質(zhì)譜儀選定的離子打碎，由后一級質(zhì)譜

28、儀分析。扇形磁場(B)電場(E)串聯(lián)方式：BEB；EBE；BEBE四極桿串聯(lián)方式：三級 Q-Q-Q混合型串聯(lián)方式：BE-Q；Q-TOF；EBE-TOF (飛行時間)MS活化MS選擇選擇分析分析MS-MS 聯(lián)用方式表示圖聯(lián)用方式表示圖BE型BEB型Q-Q-Q型型三級四極三級四極質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀混合型混合型MS-MS 聯(lián)聯(lián)用方式表示圖用方式表示圖BEQQ組合組合QEB組合組合2 2時間串聯(lián)時間串聯(lián)MS活化MS 前一時辰選定-離子，在分析器內(nèi)打碎后，后一時辰再進(jìn)展分析。 兩類：離子阱質(zhì)譜儀；盤旋共振質(zhì)譜儀 時間上進(jìn)展選擇。 無論是哪種方式的串聯(lián)，都必需有碰撞活化室，從第一級MS分別出來的特定離子，經(jīng)碰撞

29、活化后，再經(jīng)第二級MS進(jìn)展質(zhì)量分析，獲得更多的信息。 3.3.碰撞活化分解碰撞活化分解 軟電離：準(zhǔn)分子離子峰，碎片很少，缺構(gòu)造信息。 準(zhǔn)分子離子“打碎 碎片離子 質(zhì)譜分析 串聯(lián)質(zhì)譜：碰撞活化、碰撞誘導(dǎo)分解(Collision activated dissociation, CAD；Collision Induced dissociation, CID)技術(shù)把離子“打碎。磁式質(zhì)譜儀：離子加速電壓超越1000 V，高能CAD方式四極桿，離子阱：不超越100 V，低能CID。 Ar 碰撞室離子離子能量能量E EMS1MS24.MS-MS4.MS-MS串聯(lián)質(zhì)譜任務(wù)方式和主要信息串聯(lián)質(zhì)譜任務(wù)方式和主要信

30、息1三級四極三級四極(Q-Q-Q)的任務(wù)方式和信息的任務(wù)方式和信息Q1：四級桿用于質(zhì)量分別Q2：四極桿用于碰撞活化(CID)Q3：四極桿用于質(zhì)量分別主要任務(wù)方式有四種主要任務(wù)方式：主要任務(wù)方式：a a 子離子掃描：子離子掃描：MS1MS1選定選定- -質(zhì)量，質(zhì)量，CIDCID碎裂，碎裂，MS2MS2掃描得子離掃描得子離子譜。子譜。b b 母離子掃描：母離子掃描：MS2MS2選定一子離子，選定一子離子，MS1MS1掃描，得到的是能掃描，得到的是能產(chǎn)生選定子離子的那些離子，即母離子譜。產(chǎn)生選定子離子的那些離子，即母離子譜。c c 中性喪失譜掃描：中性喪失譜掃描：MS1MS1和和MS2MS2同時掃描

31、。堅持固定的質(zhì)量同時掃描。堅持固定的質(zhì)量差，只需滿足相差固定質(zhì)量的離子才得到檢測。差，只需滿足相差固定質(zhì)量的離子才得到檢測。d d 多離子反響監(jiān)測：多離子反響監(jiān)測：MS1MS1選擇一個或幾個特定離子，碰撞選擇一個或幾個特定離子，碰撞碎裂碎裂, ,由其子離子中選出一特定離子，只需同時滿足由其子離子中選出一特定離子，只需同時滿足MS1MS1和和MS2MS2選定的一對離子時選定的一對離子時, ,才有信號產(chǎn)生。才有信號產(chǎn)生。 (2)(2)離子阱質(zhì)譜儀離子阱質(zhì)譜儀MS-MSMS-MS任務(wù)方式和信息任務(wù)方式和信息 A A階段：翻開電子門，根底電壓置于低質(zhì)量的截階段：翻開電子門，根底電壓置于低質(zhì)量的截止值，

32、使一切的離子被阱集止值，使一切的離子被阱集, ,利用輔助射頻電壓利用輔助射頻電壓拋射掉一切高于被分析母離子的離子。拋射掉一切高于被分析母離子的離子。B B階段：添加基頻電壓，拋掉低于被分析母階段：添加基頻電壓，拋掉低于被分析母離子的離子。搜集即將碰撞活化的離子。離子的離子。搜集即將碰撞活化的離子。C C階段：利用加在端電極上的輔助射頻電壓階段：利用加在端電極上的輔助射頻電壓激發(fā)母離子，使其與阱內(nèi)本底氣體碰撞，激發(fā)母離子，使其與阱內(nèi)本底氣體碰撞，D D階段：掃描基頻電壓階段：掃描基頻電壓, ,拋射并接納一切拋射并接納一切CIDCID過程構(gòu)成的子離子，獲得子離子譜。過程構(gòu)成的子離子，獲得子離子譜。

33、 多級子離子譜，還可以提供母離子譜多級子離子譜，還可以提供母離子譜, ,中中性喪失譜和多反響監(jiān)測性喪失譜和多反響監(jiān)測MRMMRM。 原子Ckg/1054 1.660原子Cg/1054 1.660C/mol原子C1014 6.022C/molg 00 12.000(121u 11227-1224-12122312 ）(3)FT(3)FT質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀MS-MSMS-MS任務(wù)方式和信息任務(wù)方式和信息 FTMS的掃描方式：快速掃頻脈沖對一切離子“同時激發(fā)。 MS-MS功能的FTMS： 其快速掃頻脈沖可以選擇性的留下頻率“缺口，用頻率“缺口選擇性的留下欲分析的母離子，其他離子被激發(fā)并拋射到接納極。 使母

34、離子受激，使其運(yùn)動半徑增大又控制其軌道不要與接納極相撞。此時母離子在室內(nèi)與本底氣體或碰撞氣體碰撞產(chǎn)生子離子。 再改動射頻頻率接納子離子。還可由子離子譜中選一個離子再做子離子譜。 離子損失很少，F(xiàn)TMS可以做到56級子離子譜。 (4)(4)飛行時間質(zhì)譜儀的源后裂解飛行時間質(zhì)譜儀的源后裂解 離子在飛行過程中假設(shè)發(fā)生裂解，新產(chǎn)生的離子依然以母離子速度飛行。因此在直線形漂移管中觀測不到新生成的離子。 采用帶有反射器的漂移管； 新生成的離子與其母離子動能不同，可在反射器中被分開。這種操作方式稱為源后裂解Post source decomposition ，PSD。 經(jīng)過PSD操作可以得到構(gòu)造信息，可以以為反射型TOFMS也具有MS-MS功能。 TOF-TOF串聯(lián)質(zhì)譜儀曾經(jīng)出現(xiàn)。 12.1.7 質(zhì)譜儀性能目的質(zhì)譜儀性能目的1.1.質(zhì)量范圍質(zhì)量范圍 質(zhì)譜儀所可以進(jìn)展分析的試樣的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量范圍。 通常采用原子質(zhì)量單位unified atomic mass unit，符號u進(jìn)展度量。 原子質(zhì)量單位是由12C來定義的，即一個處于基態(tài)的12C中性原子的質(zhì)量的1/12，即MMR /質(zhì)量范圍質(zhì)量