質譜儀的種類

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 質譜儀的種類一、質譜儀種類非常多，工作原理和應用范圍也有很大的不同。從應用角度，質譜儀可以分為下面幾類：1、有機質譜儀 由于應用特點不同又分為： 氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（GC-MS）在這類儀器中，由于質譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質譜儀，氣相色譜-飛行時間質譜儀，氣相色譜-離子阱質譜儀等。 液相色譜-質譜聯(lián)用儀（LC-MS）同樣，有液相色譜-四器極質譜儀，液相色譜-離子阱質譜儀，液相色譜-飛行時間質譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質譜-質譜聯(lián)用儀。 其他有機質譜儀，主要有：基質輔助激光解吸飛行時間質譜（MALDI-TOFMS），富立葉變換質譜儀（FT-MS）2、

2、無機質譜儀包括： 火花源雙聚焦質譜儀。 感應耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）。 二次離子質譜儀（SIMS） 除上述分類外，還可以從質譜儀所用的質量分析器的不同，把質譜儀分為雙聚焦質譜儀、四極桿質譜儀、飛行時間質譜儀、離子阱質譜儀、傅立葉變換質譜儀等。二、質譜儀中離子源的分類 質譜分析是一種丈量離子荷質比（電荷-質量比）的分析方法，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發(fā)生電離，天生不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進進質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。離子源的性能決定了離子化效率，很大程度上決定

3、了質譜儀的靈敏度。常見的離子化方式有兩種：一種是樣品在離子源中以氣體的形式被離子化，另一種為從固體表面或溶液中濺射出帶電離子。1.電感耦合等離子體離子化（ICP）等離子體是由自由電子、離子和中性原子或分子組成，總體上成電中性的氣體，其內部溫度高達幾千至一萬度。樣品由載氣攜帶從等離子體焰炬中心穿過，迅速被蒸發(fā)電離并通過離子引出接口導進到質量分析器。樣品在極高溫度下完全蒸發(fā)和解離，電離的百分比高，因此幾乎對所有元素均有較高的檢測靈敏度。由于該條件下化合物分子結構已經被破壞，所以ICP僅適用于元素分析。2.大氣壓電離源（API）API是液相色譜/質譜聯(lián)用儀最常用的離子化方式。常見的大氣壓電離源有三種

4、：大氣壓電噴霧（APESI），大氣壓化學電離（APCI）和大氣壓光電離（APPI）。電噴霧離子化是從往除溶劑后的帶電液滴形成離子的過程，適用于輕易在溶液中形成離子的樣品或極性化合物。因具有多電荷能力，所以其分析的分子量范圍很大，既可用于小分子分析，又可用于多肽、蛋白質和寡聚核苷酸分析。APCI是在大氣壓下利用電暈放電來負氣相樣品和活動相電離的一種離子化技術，要求樣品有一定的揮發(fā)性，適用于非極性或低、中等極性的化合物。由于極少形成多電荷離子，分析的分子量范圍受到質量分析器質量范圍的限制。APPI是用紫外燈取代APCI的電暈放電，利用光化作用將氣相中的樣品電離的離子化技術，適用于非極性化合物。由于

5、大氣壓電離源是獨立于高真空狀態(tài)的質量分析器之外的，故不同大氣壓電離源之間的切換非常方便。3.化學電離（CI） 引進一定壓力的反應氣進進離子化室，反應氣在具有一定能量的電子流的作用下電離或者裂解。天生的離子和反應氣分子進一步反應或與樣品分子發(fā)生離子分子反應，通過質子交換使樣品分子電離。常用的反應氣有甲烷，異丁烷和氨氣。根據(jù)反應氣壓力不同，化學電離源分為大氣壓、中氣壓（0.110mmhg）和低氣壓（10-6mmhg）三種。大氣壓化學電離源適合于色譜和質譜聯(lián)用，檢測靈敏度較一般的化學電離源要高23個數(shù)目級，低氣壓化學電離源可以在較低的溫度下分析難揮發(fā)的樣品，并能使用難揮發(fā)的反應試劑，但是只能用于傅里

6、葉變換質譜儀。 4.快原子轟擊（FAB） 將樣品分散于基質（常用甘油等高沸點溶劑）制成溶液，涂布于金屬靶上送進FAB離子源中。將經強電場加速后的惰性氣體中性原子束（如氙）對準靶上樣品轟擊?；|中存在的締合離子及經快原子轟擊產生的樣品離子一起被濺射進進氣相，并在電場作用下進進質量分析器。如用惰性氣體離子束（如銫或氬）來取代中性原子束進行轟擊，所得質譜稱為液相二次離子質譜（LSIMS）。5.電子轟擊電離（EI） 氣化后的樣品分子進進離子化室后，受到由鎢或錸燈絲發(fā)射并加速的電子流的轟擊產生正離子。離子化室壓力保持在10-410-6mmhg。轟擊電子的能量大于樣品分子的電離能，使樣品分子電離或碎裂。電

7、子轟擊質譜能提供有機化合物最豐富的結構信息，有較好的重現(xiàn)性，其裂解規(guī)律的研究也最為完善，已經建立了數(shù)萬種有機化合物的標準譜圖庫可供檢索。其缺點在于不適用于難揮發(fā)和熱穩(wěn)定性差的樣品。6. 場電離（Field Ionization，F(xiàn)I）和場解吸（Field Desorption，F(xiàn)D） FI離子源由間隔很近的陽極和陰極組成，兩極間加上高電壓后，陽極四周產生高達107108v/cm的強電場。接近陽極的氣態(tài)樣品分子產生電離形成正分子離子，然后加速進進質量分析器。對于液體樣品（固體樣品先溶于溶劑）可用FD來實現(xiàn)離子化。將金屬絲浸進樣品液，待溶劑揮發(fā)后把金屬絲作為發(fā)射體送進離子源，通過弱電流提供樣品解吸

8、附所需能量，樣品分子即向高場強的發(fā)射區(qū)擴散并實現(xiàn)離子化。FD適用于難氣化，熱穩(wěn)定性差的化合物。FI和FD均易得到分子離子峰。7. 基質輔助激光解吸離子化（MALDI） 將溶于適當基質中的樣品涂布于金屬靶上，用高強度的紫外或紅外脈沖激光照射可實現(xiàn)樣品的離子化。此方式主要用于可達DA質量的大分子分析，僅限于作為飛行時間分析器的離子源使用。三、質譜儀中質量分析器的分類 質譜的基本原理是使試樣中各組分在離子源中發(fā)生電離，天生不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。質量分析

9、器將帶電離子根據(jù)其質荷比加以分離，用于紀錄各種離子的質量數(shù)和豐度。質量分析器的兩個主要技術參數(shù)是所能測定的質荷比的范圍（質量范圍）和分辨率。1.離子阱分析器 由兩個端蓋電極和位于它們之間的類似四極桿的環(huán)電極構成。端蓋電極施加直流電壓或接地，環(huán)電極施加射頻電壓（RF），通過施加適當電壓就可以形成一個勢能阱（離子阱）。根據(jù)RF電壓的大小，離子阱就可捕捉某一質量范圍的離子。離子阱可以儲存離子，待離子累積到一定數(shù)目后，升高環(huán)電極上的RF電壓，離子按質量從高到低的次序依次離開離子阱，被電子倍增監(jiān)測器檢測。目前離子阱分析器已發(fā)展到可以分析質荷比高達數(shù)千的離子。離子阱在全掃描模式下仍然具有較高靈敏度，而且單

10、個離子阱通過期間序列的設定就可以實現(xiàn)多級質譜（MSN）的功能。2.扇形磁分析器 離子源中天生的離子通過扇形磁場和狹縫聚焦形成離子束。離子離開離子源后，進進垂直于其前進方向的磁場。不同質荷比的離子在磁場的作用下，前進方向產生不同的偏轉，從而使離子束發(fā)散。由于不同質荷比的離子在扇形磁場中有其特有的運動曲率半徑，通過改變磁場強度，檢測依次通過狹縫出口的離子，從而實現(xiàn)離子的空間分離，形成質譜。3.飛行時間分析器 具有相同動能，不同質量的離子，因其飛行速度不同而分離。假如固定離子飛行間隔，則不同質量離子的飛行時間不同，質量小的離子飛行時間短而首先到達檢測器。各種離子的飛行時間與質荷比的平方根成正比。離子

11、以離散包的形式引進質譜儀，這樣可以同一飛行的出發(fā)點，依次丈量飛行時間。離子包通過一個脈沖或者一個柵系統(tǒng)連續(xù)產生，但只在一特定的時間引進飛行管。新發(fā)展的飛行時間分析用具有大的質量分析范圍和較高的質量分辨率，尤其適合蛋白等生物大分子分析。4.四極桿分析器 因其由四根平行的棒狀電極組成而得名。離子束在與棒狀電極平行的軸上聚焦，一個直流固定電壓（DC）和一個射頻電壓（RF）作用在棒狀電極上，兩對電極之間的電位相反。對于給定的直流和射頻電壓，特定質荷比的離子在軸向穩(wěn)定運動，其他質荷比的離子則與電極碰撞湮滅。將DC和RF以固定的斜率變化，可以實現(xiàn)質譜掃描功能。四極桿分析器對選擇離子分析具有較高的靈敏度。5.傅里葉變換分析器 在一定強度的磁場中，離子做圓周