1、13质谱MassSpectroscopy MS 13 1基本原理采用高速电子束撞击气态分子 使气体分子产生带正电荷的离子 将分解出来的阳离子加速导入质量分析器中 按离子的质荷比将它们分离 13 2质谱仪的主要性能指标13 2 1质量测定范围气体 2 100有机质谱 几十到几千13 2 2分辨本领对两个相等强度的相临峰 当两峰间的峰谷不大于其峰高的10 时 就可认为这两峰已经分开 m为质量数R 10000 低分辨率 R 10000 中 高分辨率 13 2 3灵敏度绝对灵敏度 可检测到的最小样品量相对灵敏度 可同时检测到的大组份与小组份的含量比分析灵敏度 输入仪器的样品量与仪器输出信号之比 13
2、3质谱仪结构示意图 13 3 1真空系统不抽真空 电离 复合 本底高 谱图复杂13 3 2进样系统A 通过隔膜而扩散进入电离室B 将试样放在探针上 直接插入电离室 13 3 3电离室使试样中的原子 分子电离成离子A 电子轰击法 高速电子与分子发生碰撞 导致电离 为带奇数电子的阳离子 B 化学电离法 用电子轰击法使反应气甲烷成为离子 此离子再与试样分子反应产生试样离子 13 3 4质量分离器将离子室产生的离子 按荷质比的大小分开静态质谱仪 单聚焦和双聚焦质量分析器 采用稳定的电磁场 按空间位置区分不同m e动态质谱仪 飞行时间和四极滤质器 采用变化的电磁场 按时间和空间位置区分不同m e 静态质
3、谱仪 A 单聚焦分离器 方向聚焦 加速后的离子在外磁场作用下做圆周运动 运动半径与磁场强度 质荷比及加速电压有关 若磁场强度和速度不变 则取决于m e m e大 Rm大 偏转角小 m e相同的聚在一起 B 双聚焦分离器 能量聚焦 方向聚焦 在离子源和磁场之间加一电场 电场下实行能量 动能 聚焦 磁场下实行动量 方向 聚焦 动能不同的离子 在电场下不能聚焦 如果速度不同 即使m e相同 亦被淘汰 采用双聚焦 则将能量相同 m e同一的离子聚在一起 单聚焦分离器 双聚焦分离器 动态质谱仪 C 飞行时间质谱仪 根据离子到达飞行管末端时间的不同来区分不同质量离子 不同离子的飞行速度反比于其质量的平方根
4、 离子1和离子2到达管末端的时间差取决于离子质量 离子电荷 飞行管长 加速电压 m 离子质量 q 离子电荷L 飞行管长V 加速电压 13 3 5离子检测器A 法拉第筒 测离子流在高阻抗两端的电压降B 照相板 具有一定能量的离子可使干板感 光 C 电子倍增器 利用二次电子发射效应13 3 6记录装置13 3 7计算机和谱图库 13 4定性分析根据质谱峰的位置进行定性分析13 4 1质谱图中主要离子峰的类型A 分子离子峰B 同位素离子峰 C 碎片离子峰D 亚稳离子峰 离子在电离室和收集器之间发生分解而形成低质量离子所产生的峰E 重排离子峰 原子或基团位置发生转移 13 4 2谱图解析A 氮律 偶数
5、个N原子存在时 m e为偶数 奇数个N原子存在时 m e为奇数B 不饱和度的计算 环 双键数 13 5GC MSGC是MS的进样器 MS是GC的检测器 试样 载气 13 5 1接口GC中载气为正压 而MS中需要高真空A 喷嘴型 载气经喷嘴进入真空 载气 轻 膨胀并扩散 试样 重 被喷入细孔浓集 B 多孔壁型 多孔玻璃或多孔塑料管 质量小的载气优先穿过多孔管扩散至真空室 而试样分子则沿管前进 进入MS进样器 13 5 2谱图在GC出峰时取MS图 有多少GC峰可取多少MS图 不是三维图13 5 3应用环境试样中的残留农药 多氯联苯 脂肪酸 碳氢化合物 PAH等 CH3Br 举例 C7H6O2 m e29CHO 即m e76C6H4即 m e121 去Hm e104 去OH结构式
