15.质 谱 法（课件）- 《分析化学》同步教学（高教·第四版）

质 谱 法(MS) 质谱法的基本原理 质谱仪 质谱中的主要离子及其裂解类型 质谱分析法 综合解析 一、质谱法的基本原理 质谱法（MS）：物质分子——离子化技术（电子流轰击、化学电离、电场作用）——分子离子or碎片离子——电场、磁场——正电荷离子按其质荷比（m/z）大小进行分离、记录——以m/z为横坐标，以离子的相对强度为纵坐标而得到的图谱——结构解析 定性 定量的分析方法. 二、质谱仪 真空泵 样品导入系统 离子源 质量分析器 检测器 放大器记录仪 m/z 相对强度% （一）基本结构 1、高真空系统：由旋转泵和扩散泵串联 组成； 2、进样导入系统：分为直接进样和色谱联用导入样品； 3、离子源：将样品离子化并使其具有一定的能量； 电子轰击源 化学电离源 快原子轰击离子源 分类 电子轰击源（EI） M＋e(高速) M＋ + 2e （低速) EI的优点： 重现性好，常用做标准图谱； 灵敏度高，碎片多，质谱图复杂，可获 得有关分子结构的信息大； EI的缺点：  EI离子化方式能量高，不易获得分子离 子峰，故不利于确定分子量； 不适合难挥发、热不稳定化合物的分析。 化学电离法（CI） 化学电离法是通过 离子 - 分子反应 来进行，而不是用强电子束进行电离。 CH4（反应气）+ e CH4+· （一级离子）+ 2e CH4+· + CH4 CH5+ （二级离子）+ CH3· 离子 - 分子反应： CH5++ M MH+ （准分子离子） +CH4 CI的优点： 软电离方式，MH+强度大，易确定分子 量和定量分析； C-C键不易开裂，易获得官能团的信息。 CI的缺点： 重现性差，一般不用制作标准图谱； 不适合难挥发、热不稳定化合物的分析。 快原子轰击离子源（FAB） Xe+ Xe +（快） 电场 Xe （快）+ M（涂在金属板上） M+ Xe Xe + + e 电场 Xe +（快）+ Xe （热） Xe （快）+ Xe +（热） 快原子枪 FAB的优点： 软电离方式，易获得分子量的信息； 过程无需加热气化，适合难挥发、热不稳 定化合物的分析。 FAB 的缺点： 重现性差，一般不用制作标准图谱； 灵敏度低。 4、质量分析器：将离子源中形成的离子按质荷比的差 异进行分离的装置 四极杆分析器 磁分析器 单聚焦质量分析器 双聚焦质量分析器 单聚焦质量分析器 （只有一个 磁场分析器） 质量色散 方向聚焦 作用 1/2m2 = zV m2/R = Hz m/z=H2R2/(2V) （质谱方程） R—离子半径 H—磁场强度 V—加速电压 —离子的运动速度 R的决定因素：V、H、m/z  V、H一定， m/z不同——R不同——磁场可将不同 m/z的离子分离  R固定，H（ V ）不变——连续改变V （ H ） [电 （磁）场扫描]——使不同m/z的离子按顺序通过狭缝 双聚焦质量分析器 静电分析器 磁场分析器 组成 质量色散 方向聚焦 能量聚焦 作用 缺点： H一定， 不同m/z（能量不同）——R不同— —分不开m/z相同但 有微小差别的离子—— 导致分辨率降低 5、离子检测器：电子倍增器 （二）质谱仪的主要性能指标 1、分辨率（R） 是指质谱仪恰好分开相邻两质谱（M、M+M）的能力。 R = M / M 低分辨质谱仪（R <103) 高分辨质谱仪（R >104) M M+M 2、灵敏度(S) 是