质谱原理简介
质谱原理简介：
质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
常见术语:
质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z.
峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰.
离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度.
基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰. 总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子
总离子流图:
在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图.
质量色谱图
指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图.
利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。当样品浓度很低时LC/MS的TIC上往
往看不到峰，此时，根据得到的分子量信息，输入M+1或M+23等数值，观察提取离子的质量色谱图，检验直接进样得到的信息是否在LC/MS上都能反映出来，确定LC条件是否合适，以后进行MRM等其他扫描方式的测定时可作为参考。
1.0
指与分子存在简单关系的离子，通过它可以确定分子量.液质中最常见的准分子离子峰是[M+H]+ 或[M-H]- .
在ESI中, 往往生成质量大于分子量的离子如
M+1,M+23,M+39,M+18......称准分子离子,表示为:[M+H]+,[M+Na]+等碎片离子：
准分子离子经过一级或多级裂解生成的产物离子.
碎片峰的数目及其丰度则与分子结构有关,数目多表示该分子较容易断裂,丰度高的碎片峰表示该离子较稳定,也表示分子比较容易断裂生成该离子。
Ephedrine, MW = 165
多电荷离子：
指带有2个或更多电荷的离子,常见于蛋白质或多肽等离子.有机质谱中,单电荷离子是绝大多数,只有那些不容易碎裂的基团或分子结构-如共轭体系结构-才会形成多电荷离子.它的存在说明样品是较稳定的.采用电喷雾的离子化技术,
可产生带很多电荷的离子,最后经计算机自动换算成单质/荷
比离子。
同位素离子
由元素的重同位素构成的离子称为同位素离子.
各种元素的同位素,基本上按照其在自然界的丰度比出现在质谱中,这对于利用质谱确定化合物及碎片的元素组成有很大方便, 还可利用稳定同位素合成标记化合物,如:氘等标记化合物,再用质谱法检出这些化合物,在质谱图外貌上无变化,只是质量数的位移,从而说明化合物结构,反应历程等
如何看质谱图：
(1)确定分子离子,即确定分子量
氮规则：含偶数个氮原子的分子，其质量数是偶数，含奇数个氮原子的分子，其质量数是奇数。与高质量碎片离子有合理的质量差，凡质量差在3~8和10~13，21~25之间均不可能，则说明是碎片或杂质。
(2)确定元素组成，即确定分子式或碎片化学式
高分辨质谱可以由分子量直接计算出化合物的元素组成从而推出分子式
低分辨质谱利用元素的同位素丰度，例:
(3)峰强度与结构的关系
丰度大反映离子结构稳定
在元素周期表中自上而下，从右至左，杂原子外层未成键电子越易被电离，容纳正电荷能力越强，含支链的地方易断，这同有机化学基本一致，总是在分子最薄弱的地方断裂。
不同类型有机物有不同的裂解方式
相同类型有机物有相同的裂解方式,只是质量数的差异需要经验记忆。
质谱解析的一般步骤
(适于低分辨小分子谱图,若已经是高分辨质谱图得到元素组成更好) (1)核对获得的谱图,扣除本底等因素引起的失真,考虑操作条件是否
适当
(2)综合样品其他知识：例如熔点，沸点，溶解性等理化性质，样品来源，光谱，波谱数据等.
(3) 尽可能判断出分子离子。
(4) 假设和排列可能的结构归属：高质量离子所显示的，在裂解中失去的中性碎片，如M-1，M-15，M-18，M-20，M-31......意味着失H，CH3，H2O，HF，OCH3......
(5)假设一个分子结构，与已知参考谱图对照，或取类似的化合物，并作出它的质谱进行对比。
有机质谱的特点
优点:
(1)定分子量准确，其它技术无法比。
(2)灵敏度高，常规10-7—10-8g,单离子检测可达10-12g。
(3)快速，几分甚至几秒。
(4)便于混合物分析，LC/MS，MS/MS对于难分离的混合物特别有效, 其它技术无法胜任。
(5)多功能，广泛适用于各类化合物。
局限性:
(1)异构体，立体化学方面区分能力差。
(2)重复性稍差，要严格控制操作条件。所以不能象低场NMR，IR等自己动手，须专人操作。
(3)有离子源产生的记忆效应，污染等问题。
(4)价格稍显昂贵，操作有点复杂。
质谱仪器：
质谱仪由以下几部分组成
数据及供电系统
┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━━┓
进样系统离子源质量分析器检测接收器
┗━━━━━╋━━━━━━┛
真空系统
真空系统
质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的离子-分子反应。所以质谱反应属于单分子分解反应。利用这个特点，我们用液质联用的软电离方式可以得到化合物的准分子离子，从而得到分子量。
由机械真空泵(前极低真空泵)，扩散泵或分子泵(高真空泵)组成真空机组，抽取离子源和分析器部分的真空。
只有在足够高的真空下，离子才能从离子源到达接收器，真空度不够则灵敏度低。
进样系统
把分析样品导入离子源的装置，包括：直接进样，GC，LC及接口，加热进样，参考物进样等。
离子源
使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并对离子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同，有机质谱中常用的有如下几种，其中EI，ESI最常用。
EI(Electron Impact Ionization):电子轰击电离—硬电离。
CI(Chemical Ionization):化学电离—核心是质子转移。
FD(Field Desorption):场解吸—目前基本被FAB取代。
FAB(Fast Atom Bombardment):快原子轰击—或者铯离子(LSIMS,液体二次离子质谱) 。
ESI(Electrospray Ionization):电喷雾电离—属最软的电离方式。适宜极性分子的分析，能分析小分子及大分子(如蛋白质分子多肽等) APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization):大气压化学电离—同上，更适宜做弱极性小分子。
APPI(Atmospheric Pressure PhotoSpray Ionization):大气压光喷雾电离—同上，更适宜做非极性分子。
MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption):基体辅助激光解吸电离。通常用于飞行时间质谱和FT-MS，特别适合蛋白质，多肽等大分子．其中ESI，APCI，APPI统称大气压电离(API)
实验室现有的离子源:
ESI电喷雾电离源
APCI大气压化学电离源
电喷雾（ESI）的特点
通常小分子得到[M+H]+ ]+,[M+Na]+ 或[M-H]-单电荷离子，生物大分子产生多电荷离子，由于质谱仪测定质/荷比，因此质量范围只有几千质量数的质谱仪可测定质量数十几万的生物大分子。
电喷雾电离是最软的电离技术，通常只产生分子离子峰，因此可直接
测定混合物，并可测定热不稳定的极性化合物；其易形成多电荷离子的特性可分析蛋白质和DNA等生物大分子；通过调节离子源电压控制离子的碎裂（源内CID）测定化合物结构。
大气压化学电离（APCI）特点
大气压化学电离也是软电离技术，只产生单电荷峰，适合测定质量数小于2000Da的弱极性的小分子化合物；适应高流量的梯度洗脱/高低水溶液变化的流动相；通过调节离子源电压控制离子的碎裂。
电喷雾与大气压化学电离的比较
电离机理：电喷雾采用离子蒸发，而APCI电离是高压放电发生了质子转移而生成[M＋H]+或[M-H]-离子。
样品流速：APCI源可从0.2到2 ml／min；而电喷雾源允许流量相对较小,一般为0.2-1 ml／min.
断裂程度；APCI源的探头处于高温，对热不稳定的化合物就足以使其分解.
灵敏度：通常认为电喷雾有利于分析极性大的小分子和生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。多电荷：APCI源不能生成一系列多电荷离子
NanoSpray 离子源
专门设计的NanoSpray 离子源特别适合于做微量的生化样品，其流速范围可从5nL／min到luL／min。一滴样品就可做数小时的分析。可在最小的样品消耗量下获得最大灵敏度。灵敏度可高达fmole。并可直接与微孔HPLC联用。
正负离子模式:
一般的商品仪器中,ESI和APCI接口都有正负离子测定模式可供选择。根据样品的性质选择，也可两种模式同时进行质量分析器: 是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分,离子通过分析器后,按不同质荷比(M/Z)分开,将相同的M/Z离子聚焦在一起,组成质谱。
质量分析器的分类：
双聚焦扇形磁场-电场串联仪器(sector).
四极质谱仪(Q).
飞行时间质谱仪(TOF).
离子阱质谱仪（TRAP）
付利叶变换-离子回旋共振质谱仪(FT-ICRMS).
┏四极+TOF（Q-TOF）
串列式多级质谱仪┫三重四极（QqQ）
(MS/MS) ┗TOF+TOF
进行MS/MS的仪器从原理上可分为两类
第一类仪器利用质谱在空间中的顺序，是由两台质谱仪串联组装而成。即前面列出的串列式多级质谱仪。
第二类利用了一个质谱仪时间顺序上的离子储存能力，由具有存储离子的分析器组成，如离子回旋共振仪（ICR）和离子阱质谱仪。但不能进行母离子扫描或中性丢失。
实验室现有的质量分析器类型：
串联四极质谱仪(MS/MS) ：
三重四极（QqQ）
离子源→第一分析器→碰撞室→第二分析器→接收器
MS1 MS2
Q1 q2 Q3
QqQ仪器可以方便的改变离子的动能，因此扫描速度快，体积小，常作为台式进入常规实验室，缺点是质量范围及分辨率有限，不能进行高分辨测定，只能做到单位质量分辨。（通过高分辨能得到化合物的分子式）
在液质联机中使用的碎片化手段，能量都是以碰撞的形式输送给分子离子，这个能量足以使得处在能量亚稳态分子中的某些化学键断裂并使一些特定的分子发生结构重排。
碰撞诱导解离CID质谱：
选择一定质量的离子作为母体离子，进入碰撞室，室内充有靶子反应气体(碰撞气体：N2、He、Ar、Xe、CH4等) ，发生离子—分子碰撞反应，从而产生?子离子‘，再经MS2的分析器及接受器得到子离子质谱，一般称做CID (collision-induced dissociation)谱
影响CID质谱的因素：
较大影响的因素有：所用碰撞气体的种类，压力，离子的能量，仪器的配置以及离子电荷状态
由于在不同的仪器上不可能在完全相同的条件下去分析样品，任何一个给定的化合物将在不同的条件下给出差别或大或小的质谱，尤其是各个离子峰的相对丰度的差别几乎是无法避免的。因而目前尚难以建立商品化的谱库供检索使用，只能进行人工解析或自己建库。
大气压电离技术中产生的离子为偶数电子离子，其主要的碎片应由化学键的诱导断裂和重排反应来产生，所以在EI质谱解析中总结出的偶数电子离子的开裂规则一般可适用于CID质谱的解释。
检测接收器：
接收离子束流的装置，有：电子倍增器、光电倍增器、微通道板
数据及供电系统
将接收来的电信号放大、处理并给出分析结果及控制质谱仪个部分工作。
从几伏低压到几千伏高压。
LC-MS分析条件的选择和优化
1.接口的选择：
ESI适合于中等极性到强极性的化合物分子，特别是那些在溶液中能预先形成离子的化合物和可以获得多个质子的大分子（如蛋白质）
APCI不适合可带多个电荷的大分子，其优势在于弱极性或中等极性的小分子的分析。
2.正、负离子模式的选择：
选择的一般原则为：
正离子模式：适合于碱性样品，可用乙酸或甲酸对样品加以酸化。样
品中含有仲氨或叔氨时可优先考虑使用正离子模式。
负离子模式：适合于酸性样品，可用氨水或三乙胺对样品进行碱化。样品中含有较多的强伏电性基团，如含氯、含溴和多个羟基时可尝试使用负离子模式。
3.流动相的选择
常用的流动相为甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合物以及一些易挥发盐的缓冲液，如甲酸铵、乙酸铵等，还可以加入易挥发酸碱如甲酸、乙酸和氨水等调节pH值。
LC／MS接口避免进入不挥发的缓冲液，避免含磷和氯的缓冲液，含钠和钾的成分必须＜lmmol/l。（盐分太高会抑制离子源的信号和堵塞喷雾针及污染仪器）含甲酸（或乙酸）＜2％。含三氟乙酸≤0.5％。含三乙胺＜l％。含醋酸铵＜10一5 mmol/l。
送样前一定要摸好LC条件，能够基本分离，缓冲体系符合MS要求。
4.流量和色谱柱的选择
不加热ESI的最佳流速是1—50ul／min，应用4.6 mm内径LC柱时要求柱后分流，目前大多采用l—2.1 mm内径的微柱，TIS源最高允许lml／min，建议使用200—400ul／min
APCI的最佳流速～lml／min，常规的直径4.6mm柱最合适。
为了提高分析效率，常采用＜100 mm的短柱（此时UV图上并不能获得完全分离，由于质谱定量分析时使用MRM的功能，所以不要求各组分没有完全分离）。这对于大批量定量分析可以节省大量的时间。
5.辅助气体流量和温度的选择
雾化气对流出液形成喷雾有影响，干燥气影响喷雾去溶剂效果，碰撞气影响二级质谱的产生。
操作中温度的选择和优化主要是指接口的干燥气体而言，一般情况下选择干燥气温度高于分析物的沸点20℃左右即可。对热不稳定性化合物，要选用更低的温度以避免显著的分解。
选用干燥气温度和流量大小时还要考虑流动相的组成，有机溶剂比例高时可采用适当低的温度和流量小一点的。
样品的预处理：
为什么要进行样品的预处理：
从保护仪器角度出发，防止固体小颗粒堵塞进样管道和喷嘴，防止污染仪器，降低分析背景，排除对分析结果的干扰。要求获得最佳的分析结果，从ESI电离的过程分析：ESI电荷是在液滴的表面，样品与杂质在液滴表面存在竞争，不挥发物（如磷酸盐等）防碍带电液滴
表面挥发，大量杂质防碍带电样品离子进入气相状态，增加电荷中和的可能。
样品的预处理常用方法
a）超滤
b）溶剂萃取／去盐
c）固相萃取
d）灌注（Perfusion）净化／去盐
e）色谱分离
反相色谱分离
亲和技术分离
f）甲醇或乙腈沉淀蛋白
g）酸水解，酶解
h）衍生化
化合物鉴别
全扫描方式（Q1扫描）
全扫描数据采集可以得到化合物的准分子离子，从而可判断出化合物的分子量，用于鉴别是否有未知物，并确认一些判断不清的化合物，如合成化合物的质量及结构。
子离子分析（MS/MS ）
子离子，用于结构判断(得到化合物的二级谱图即碎片离子)和选择离子对作多种反应监测（MRM）。
子离子谱图与锥体电压断裂谱图（源内CID）可能十分相似，所不同的是子离子质谱图已知只有一种质量通过MS1，因此也已知所有碎片离子都是由我们所选定的母离子所产生的，所以我们更相信由MS/MS产生的谱图的纯度。
用大气压电离质谱仪可以得到分子量信息
正离子方式常出现如下离子:
-Na 22 Da. higher than M+H
-K 38 Da. higher than M+H
-Li 6 Da. higher than M+H
-NH4 17 Da. higher than M+H
-ACN 40 Da. higher than M+H
2M+H,2M+Na等
负离子方式常出现如下离子:
-TFA 114 Da. higher then M-H (113 and 227 background)
-Acetate 60 Da. higher then M-H
-Formic 46 Da. higher then M-H
-Cl 36 Da. higher than M-H
影响分子量测定的因素
1）pH的影响：正离子方式pH要低些，负离子方式pH要高些，除对离子化有影响外，还影响LC的峰形。
2）气流和温度：当水含量高及流量大时要相应增加。
3）溶剂和缓冲液流量：流速适当高可以提高出峰的灵敏度。
4）溶剂和缓冲液的类型：通常正离子用甲醇好，负离子乙腈好些5）选择合适的液相色谱类型：正相、反相、选择合适的色谱柱
6）合适的电压：DP电压高时，样品在源内分解或碎裂；高DP电压时回使多电荷离子比例低，多聚体也减少
7）样品结构和性质
8）杂质的影响：溶剂的纯度、水的纯净程度等。当成分复杂，杂质太多时，竞争使被测物离子化不好，同时使LC分离不好
9）样品浓度不够，有时需要浓缩
分子量测定中的误判
溶剂中的杂质
来自于塑料添加剂的峰
样品容器不干净，常见表面活性剂的峰
进样系统污染
样品在源内碎裂，形成碎片离子
LC-MS中常见的本底离子
m/z 50-150, 溶剂离子，[(H2O)nH+ ，n= 3-112]
m/z 102, H+乙腈+乙酸, C4H7NO2H+,102.0549
m/z149, 管路中邻苯二甲酸酯的酸酐, C8H4O3H+,149.0233
m/z 288, 2mm 离心管的产生的特征离子
m/z 279, 管路中邻苯二甲酸二丁酯C16H22O4H+, 279.1591
m/z 316, 2mm 离心管的产生的特征离子
m/z 384, 瓶的光稳定剂产生的离子
m/z391, 管路中邻苯二甲酸二辛酯, C24H38O4H+, 391.2843
m/z413, 邻苯二甲酸二辛酯+钠, C24H38O4Na+, 413.2668
m/z 538, 乙酸+氧+铁（喷雾管）, Fe3O(O2CCH3)6, 537.8793
分子量测定失败的原因
a）流动相不合适
b）不挥发性盐的影响
c）成分复杂，杂质太多
d) 样品浓度不够
e）pH值不合适
f）样品在源内分解或碎裂
目标化合物分析
（1）选择离子监测（SIM）
SIM用于检测已知或目标化合物，比全扫描方式能得到更高的灵敏度。这种数据采集的方式一般用在定量目标化合物之前，而且往往需要已知化合物的性质。
若几种目标化合物用同样的数据采集方式监测，那么可以同时测定几种离子.
目标化合物分析
（1）选择离子监测（SIM）
SIM用于检测已知或目标化合物，比全扫描方式能得到更高的灵敏度。这种数据采集的方式一般用在定量目标化合物之前，而且往往需要已知化合物的性质。
若几种目标化合物用同样的数据采集方式监测，那么可以同时测定几种离子.
（3）母离子扫描
母离子分析可用来鉴定和确认类型已知的化合物，尽管它们的母离子的质量可以不同，但在分裂过程中会生成共同的子离子，这种扫描功能在药物代谢研究中十分重要。
(4)中性丢失扫描
中性丢失扫描分析可用来鉴定和确认类型已知的化合物，例如新生儿遗传疾病筛查中某些检测项目。也可以帮助进行未知物结构判断，例如有中性丢失18Da的意味着-H2O，28-CO，30-HCOH，32-CH3OH，44-CO2等等。
各种扫描方式的原理解释：
Q1 Full Scan (Start – Stop)(Q1全扫描)
Q1 always used as single MS analyzer
Used primarily for ident. of precursor ion
SIM - Selected Ion Monitoring(选择离子监测)
Used to optimize analyzer for specific ions
SIM used for quantitative analyses
Q1 SIM used to ―optimize‖ precursor ion
Maximize signal in preparation for MS/MS
Product Ion Scan(子离子扫描)
After identification, the precursor ion is sent into the collision cell and fragmented by CID
Q1 is fixed, Q3 sweeps a given mass range
Used for structural elucidation
First step to developing quantitative method
m3+ scanned
质谱基本原理
质谱基本原理 质谱法是将样品离子化，变为气态离子混合物，并按质荷比（m/z）分离的分析技术;质谱仪是实现上述分离分析技术,从而测定物质的质量与含量及其结构的仪器。质谱分析法是一种快速,有效的分析方法,利用质谱仪可进行同位素分析,化合物分析,气体成分分析以及金属和非金属固体样品的超纯痕量分析。在有机混合物的分析研究中证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，其中有机化合物质谱分析在质谱学中占最大的比重,全世界几乎有3/4仪器从事有机分析, 现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子的分析，而且可以直接分析糖，核酸，蛋白质等生物大分子，在生物化学和生物医学上的研究成为当前的热点，生物质谱学的时代已经到来，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。 一.仪器概述 1.基本结构 质谱仪由以下几部分组成 供电系统 ┏━━━━━┳━━━━━━╋━━━━━━━┳━━━━━━┓ 进样系统离子源质量分析器检测接收器数据系统┗━━━━━┻━━┳━━━┻━━━━━━━┛ 真空系统 (1)进样系统:把分析样品导入离子源的装置,包括:直接进样,GC,LC及接口,加热进样,参考物进样等。 (2)离子源:使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置,并对离子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同,有机常用的有如下几种,其中EI,FAB最常用。 EI(Electron Impact Ionization):电子轰击电离——最经典常规的方式,其他均属软电离，EI 使用面广，峰重现性好，碎片离子多。缺点：不适合极性大、热不稳定性化合物，且可测定分子量有限，一般≤1,000。 CI(Chemical Ionization):化学电离——核心是质子转移，与EI相比，在EI法中不易产生分子离子的化合物，在CI中易形成较高丰度的[M+H]+或[M-H]+等‘准’分子离子。得到碎片少，谱图简单，但结构信息少一些。与EI法同样，样品需要汽化，对难挥发性的化合物不太适合。 原理R + e-→R+·+ 2e-（电子电离）反应气为含H的 R为反应气体分子R+·+ R →RH+ + (R-H)·分子,例如异丁 M为样品分子RH+ + M →R + (M+H)+ (质子转移）烷,甲烷,氨气, R浓度＞＞M浓度R+·+ M →R + M+·（电荷交换）甲醇气等 R+·+ M →(R+M)+·（加合离子） FD(Field Desorption):场解吸——大部分只有一根峰, 适用于难挥发极性化合物，例如糖,应用较困难，目前基本被FAB取代。 FAB(Fast Atom Bombardment):快原子轰击——利用氩,氙,80年代初发明,或者铯离子枪(LSIMS,液体二次离子质谱)，高速中性原子或离子对溶解在基质中的样品溶液进行轰击，在产生“爆发性”汽化的同时，发生离子-分子反应，从而引发质子转移，最终实现样品离子化。适用于热不稳定以及极性化合物等。FAB法的关键之一是，选择适当的（基质）底物，从而可以进行从较低极性到高极性的范围较广的有机化合物测定，是目前应用比较广的电离技术。不但得到分子量还能提供大量碎片信息。产生的谱介于EI与ESI之间,接近硬电离技术。生成的准分子离子，一般常见[M+H]+和[M+底物]+。另外：还有根据底物脱氢以及分解反应产生的[M-H]_ 容易提供电子的芳烃化合物产生M+
LC-MS原理 质谱法原理及应用
LC-MS原理质谱法原理及应用 质谱法的原理及应用 质谱法的原理及应用 摘要：用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出了离子的准确质量，就可以确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是 另一核素质量的整数倍。 关键词：质谱法离子运动离子源质量分析器 正文：1898年W.维恩用电场和磁场使正离子束发生偏转时发现,电荷相同时，质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。1913年J.J.汤姆孙和F.W.阿斯顿用磁偏转仪证实氖有两种同位素[kg1]Ne和[kg1]Ne 阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计，用来测定同位素的相对丰度，鉴定了许多同位素。但到1940年以前质谱计还只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素。后来质谱法用来对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析，并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于测定有机化合物的结构,开拓了有 机质谱的新领域。 质谱法的原理是待测化合物分子吸收能量（在离子源的电离室中）后产生电离，生成分子离子，分子离子由于具有较高的能量，会进一步按化
合物自身特有的碎裂规律分裂，生成一系列确定组成的碎片离子，将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来，就得到一张质谱图。由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图，因此将所得谱图与已知谱图对照，就可确定待测化合物。 利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计的仪器称为质谱计或质谱仪。前者指用电子学方法检测离子，而后者指离子被聚焦在照相底板上进行检测。质谱法的仪器种类较多,根据使用范围,可分为无机质谱仪和有机质谱计。常用的有机质谱计有单聚焦质谱计、双聚焦质谱计和四极矩质谱计。目前后两种用得较多，而且多与气相色谱仪和电子计算机联 用。主要由以下部分组成： 1，高真空系统 质谱计必须在高真空下才能工作。用以取得所需真空度的阀泵系统，一般由前级泵（常用机械泵）和油扩散泵或分子涡轮泵等组成。扩散泵能使离子源保持在10～10毫米汞柱的真空度。有时在分析器中还有一只扩散泵，能维持10～10毫米汞柱的真空度。 2，样品注入系统 可分直接注入、气相色谱、液相色谱、气体扩散四种方法。固体样品通过直接进样杆将样品注入，加热使固体样品转为气体分子。对不纯的样品可经气相或液相色谱预先分离后，通过接口引入。液相色谱－质谱接口有传动带接口、直接液体接口和热喷雾接口。热喷雾接口是最新提出的一种软电离方法，能适用于高极性反相溶剂和低挥发性的样品。样品
气相色谱质谱联用原理和应用
气相色谱质谱联用原理 和应用 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
气相色谱-质谱联用测定农药多残留 摘要：本文研究了气相色谱-质谱联用（GS-MS）仪检测农药残留的方法，辅助以样品前处理技术，对蔬菜、水果、食用油、土壤中的农药多残留的检测方法进行了研究，取得了比较理想的效果。 关键词：气相色谱-质谱联用仪；农药多残留；检测 1引言 当前人类环境持续恶化，世界各国在工业、民用、科技、商业和军事防御等领域都面临着严重的环境污染问题。随着人们对环境污染、食品安全的关注，环境、食品中有机污染物检测方面的规范越来越严格，相应的检测技术也越来越先进。在各种有机物检测技术中，色谱仪器与质谱仪器联用作为一种比较成熟的检测手段，既可发挥色谱法的高分离能力，又兼具质谱准确鉴定化合物结构的优点，即可定性又可定量，尤其适用于环境样品中微量、痕量有机污染物的分析检测工作。1979 年美国环保局（EPA）将GC-MS（Gas Chromatography-Mass Spectrometry）联用技术列为检测饮用水、地表水中有机物的标准分析方法。随着仪器的不断完善与发展，检测技术的成熟与推广，GC-MS 法应用范围越来越广。除了在传统挥发油、脂肪油等的分析测定方面不断发展与普及外，在环境有机污染物检测、食品安全、农药残留、化妆品禁用成分研究等方面的应用也得到了广泛开展。 近年来,由于农药的大量使用引起的食品安全问题已被人们广泛的认识、关注和重视。人们食用了受到农药严重污染的蔬菜水果,而造成人体急性中毒或者慢性中毒的事件屡有发生。为保证食品的质量,世界卫生组织和世界各国制订了严格的限量标准，与此同时,许多国家也借此施行技术壁垒,使得农药残留问题不仅是影响人的身体健康,而且也严重影响到国家的对外贸易。 由于各类食品组成成分复杂,不同农药品种的理化性质存在较大差异,并且近年来高效、低毒、低残留农药品种不断涌现,给农药残留检测技术提出了更高的要求。发展快速、可靠、灵敏和实用的农药残留分析技术无疑是控制农药残留、保证食品安全和避免国际间有关贸易争端的基础。目前，我国农药残留限量标准制定工作滞后，残留监测体系不健全,残留检测能力有限、覆盖面窄。因此,我国应该根据自己的技术条件及农产品市场制定相应的多残留分析方法。 食品中的农药残留污染影响着人民生活质量的提高和食品贸易的顺利进行。日常食用的果蔬施用的农药种类繁多，常见的农药如有机磷类农药、氨基甲酸酯类农药、菊酯类农药和除草剂，抑菌剂等。由于果蔬中往往同时残留不同种类的农药，这对多残留同时检测条件提出很高要求。由于气相色谱－质谱联用( GC－MS) 具有灵敏度
质谱基础理论和仪器结构介绍-Orbitrap Fusion
理论 基础理论 第一章基础 基本名词 Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍 Orbitrap Fusion质谱仪的扫描模式 基本名词 质荷比（m/z）：以原子质量单位表示的离子质量与其电荷数的比值。 基峰（base peak）：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰。 原子质量单位（u）：用来衡量原子或分子质量的单位，它被定义为碳12原子质量的1/12。 同位素（Isotopes）：具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素。 总离子流谱图（TIC，Total Ion Chromatogram）：对一定质荷比范围内的离子流总和进行连续检测与记录的色谱图。 提取离子流谱图（EIC，Extracted Ion Chromatogram）：对某一质荷比的离子流进行连续检测与记录的色谱图。 分辨率：质谱图上两个相邻离子峰分离的程度（如下图） Orbitrap Fusion质谱仪的结构及介绍
结构 基本结构 基本组成部分 （1） 离子源（Ion Source） （2） 离子透镜系统（Ion Optics）：离子传输毛细管（Capillary），S-Lens，注入四极杆，弯曲四极杆MP0，传输八极杆，透镜L0、Split Gate Lens （3） 质量分析器：四极杆Q1，Orbitrap，双压线性离子阱（Linear Ion Trap）（4） 多离子通道：HCD 碰撞池 （5） 检测器（Detector）：电子倍增器，打拿极，Orbitrap 以下分别介绍各部分的作用及特点 离子源 作用：（1）将中性的待测物电离为带电荷的离子； （2）真空过渡； （3）去除多余的溶剂； （4）去除干扰。 与LC相连接的电离源主要为大气压电离源（API，Atmospheric Pressure Ionization），包括：电喷雾电离源、大气压化学电离源、大气压光学电离源 电喷雾电离源（ESI，Electrospray Ionization）
质谱仪原理
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质谱原理简介
质谱原理简介: 质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。 常见术语: 质荷比：离子质量（以相对原子量单位计）与它所带电荷（以电子电量为单位计）的比值，写作m/Z. 峰：质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰离子丰度：检测器检测到的离子信号强度. 基峰：在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子总离子流图: 在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图，也称TIC图. 质量色谱图指定某一质量（或质荷比）的离子其强度对时间所作的图. 利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是 LC/MS测定中最有用的方式。当样品浓度很低时LC/MS的TIC上往 往看不到峰，此时，根据得到的分子量信息，输入M+1或M+23等数值，观察提取离子的质量色谱图，检验直接进样得到的信息是否在 LC/MS上都能反映出来，确定LC条件是否合适，以后进行MRM等 其他扫描方式的测定时可作为参考。 1.0 指与分子存在简单关系的离子，通过它可以确定分子量.液质中最常 见的准分子离子峰是[M+H]+或[M-H]-. 在ESI中，往往生成质量大于分子量的离子如
M+1,M+23,M+39,M+18......称准分子离子，表示为：[M+H]+,[M+Na]+ 等碎片离子: 准分子离子经过一级或多级裂解生成的产物离子碎片峰的数目及其丰度则与分子结构有关，数目多表示该分子较容易断裂,丰度高的碎片峰表示该离子较稳定，也表示分子比较容易断裂生成该离子。 Ep hedri ne, MW = 165 多电荷离子: 指带有2个或更多电荷的离子，常见于蛋白质或多肽等离子.有机质谱中,单电荷离子是绝大多数，只有那些不容易碎裂的基团或分子结构 -如共轭体系结构-才会形成多电荷离子.它的存在说明样品是较稳定 的?采用电喷雾的离子化技术， 可产生带很多电荷的离子，最后经计算机自动换算成单质/荷 比离子。 同位素离子由元素的重同位素构成的离子称为同位素离子各种元素的同位素，基本上按照其在自然界的丰度比出现在质谱中，这对于利用质谱确定化合物及碎片的元素组成有很大方便，还可利用稳定同位素合成标记化合物，如:氘等标记化合物，再用质谱法检出这些化合物，在质谱图外貌上无变化，只是质量数的位移，从而说明化合物结构，反应历程等 如何看质谱图: (1)确定分子离子，即确定分子量 氮规则：含偶数个氮原子的分子，其质量数是偶数，含奇数个氮原子 的分子，其质量数是奇数。与高质量碎片离子有合理的质量差，凡质量差在3~8和10~13，21~25之间均不可能，则说明是碎片或杂质。
(完整版)质谱法的原理和应用
质谱法的原理和应用 原理 待测化合物分子吸收能量（在离子源的电离室中）后产生电离，生成分子离子，分子离子由于具有较高的能量，会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂，生成一系列确定组成的碎片离子，将所有不同质量的离子和各离子的多少按质荷比记录下来，就得到一张质谱图。由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图，因此将所得谱图与已知谱图对照，就可确定待测化合物用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出了离子的准确质量，就可以确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。 应用 质谱中出现的离子有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子。综合分析这些离子，可以获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等信息。 质谱法特别是它与色谱仪及计算机联用的方法，已广泛应用在有机化学、生化、药物代谢、临床、毒物学、农药测定、环境保护、石油化学、地球化学、食品化学、植物化学、宇宙化学和国防化学等领域。近年的仪器都具有单离子和多离子检测的功能，提高了灵敏度及专一性，灵敏度可提高到10（克水平。用质谱计作多离子检测，可用于定性分析，例如，在药理生物学研究中能以药物及其代谢产物在气相色谱图上的保留时间和相应质量碎片图为基础，确定药物和代谢产物的存在；也可用于定量分析，用被检化合物的稳定性同位素异构物作为内标，以取得更准确的结果。 在无机化学和核化学方面，许多挥发性低的物质可采用高频火花源由质谱法测定。该电离方式需要一根纯样品电极。如果待测样品呈粉末状，可和镍粉混合压成电极。 此法对合金、矿物、原子能和半导体等工艺中高纯物质的分析尤其有价值，有可能检测出含量为亿分之一的杂质。 利用存在寿命较长的放射性同位素的衰变来确定物体存在的时间, 在考古学和地理学上极有意义。例如, 某种放射性矿物中有放射性铀及其衰变产物铅的存在，铀238 和铀235 的衰变速率是已知的，则由质谱测出铀和由于衰变产生的铅的同位素相对丰度，就可估计该轴矿物生成的年代。 近年来质谱技术发展很快。随着质谱技术的发展, 质谱技术的应用领域也越来越广。由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，因此，质谱技术广泛的应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑侦科学，生命科学，材料科学等各个领域。 质谱仪种类繁多，不同仪器应用特点也不同，一般来说，在300C左右能汽化的样品，可以优先考虑用GC-MS进行分析，因为GC-M3使用EI源，得到的质谱信息多，
稳定同位素比例质谱仪(IRMS)的原理和应用
稳定同位素比例质谱仪（IRMS）的原理和应用 祁彪，崔杰华 同位素质谱最初是伴随着核科学与核工业的发展而发展起来的，同位素质谱是同位素地质学发展的重要实验基础。当前我国同位素质谱技术已深入到矿床同位素地球化学、岩石年代学、有机稳定同位素地球化学、无机稳定同位素地球化学等各个方面，并在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥重大作用，如金矿和石油天然气研究、水资源开发等。稳定同位素技术的出现加深了生态学家对生态系统过程的进一步了解，使生态学家可以探讨一些其它方法无法研究的问题。与其它技术相比，稳定同位素技术的优点在于使得这些生态和环境科学问题的研究能够定量化并且是在没有干扰（如没有放射性同位素的环境危害）的情况下进行。有些问题还只能通过利用稳定同位素技术来解决。现在，有许多农业研究机构和大学，已经开始使用高精度同位素质谱计从事合理用肥、果实营养、固氮分析、农药毒性、家畜气候对作物的影响以及食品质量控制等多方面的研究工作。与原子能和地质研究工作相比较，在农业和食品方面应用同位素方法从事科研和检测工作，正处于方兴未艾阶段，随着人类社会发展，对农业的要求越来越高，今后大力开展和普及用现代化方法研究农业增产、改善果实质量以及进行食品质量控制检测的工作前途无限广阔。 一、有关同位素的基本概念 1、同位素（Isotope） 由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。例如，碳的3个主要同位素分别为12C、13C和14C，它们都有6个质子和6个电子，但中子数则分别为6、7和8。 2、稳定同位素（Stable isotope） 同位素可分为两大类：放射性同位素（radioactive isotope）和稳定同位素（stable isotope）。 凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素。 无可测放射性的同位素是稳定同位素。其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物。例如206Pb 和87Sr等。另一大部分是天然的稳定同位素，即自核合成以来就保持稳定的同位素，例如12C和13C、18O 和16O等。与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性，如14C。这些不稳定的“放射性同位素”将会衰变成稳定同位素。 3、同位素丰度（Isotope abundance） ①绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额，常以该同位素与1H（取1H ＝1012）或28Si（28Si＝106）的比值表示。这种丰度一般是由太阳光谱和陨石的实测结果给出元素组成，结合各元素的同位素组成计算的。 ②相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量。例如12C＝98.892％，13C＝1.108％。大多数元素由两种或两种以上同位素组成，少数元素为单同位素元素，例如19F＝100％。 4、R值和δ值 ①一般定义同位素比值R为某一元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比. 例如D/H、13C/12C、34S/32S等，由于轻元素在自然界中轻同位素的相对丰度很高，而重同位素的相对丰度都很低，R值就很低且冗长繁琐不便于比较，故在实际工作中通常采用样品的δ值来表示样品的同位素成分。 ②样品（sq）的同位素比值Rsq与一标准物质（st）的同位素比值（Rst）比较，比较结果称为样品的δ值。其定义为： δ（‰）=（Rsq/Rst －1）×1000 即样品的同位素比值相对于标准物质同位素比值的千分差。 5、同位素标准（Isotope standard） δ值的大小显然与所采用的标准有关，所以在作同位素分析时首先要选择合适的标准，不同的样品间的比较也必须采用同一标准才有意义。对同位素标准物质的一般要求是：
质谱原理与方法
?、质谱发展史 ?1910年，英国剑桥大学JJ.Thomson首先发现了氛的同 位素(20Ne 22Ne), ?1934年，双聚焦质谱仪，大大提高了分辨率。 ?二战期间，用于美国原子弹制造计划(研究235U)。 ?1942年，世界上第一台商品化质谱仪问世，并用于石油分析。?1953年, 出现新型质量分析器一四极滤质器O ?1955年, 脉冲飞行时间分析器问世并出现新的离子化手段, 火花离子源、二次离子源等。
?60年代以后，更多的新的离子化方法：El, FD, CI, 离子探针，三级 四极 杆，四极杆飞行时间，磁场 四极，磁场飞行时间，离子回旋共振等，气质联 用(GC-MS)o ?1974年等离子体质谱。1981年快原子轰击质谱(FAB)。 1988年，多级电喷雾电离质谱(ESI-MS),液质联用(LC- MS)。 ? 90年代以后，EPI-MS, ESI-MS MALDHVIS 用于生物间 非共价键作用 研究，联用技术发展迅速，核磁共振质谱连 用(NMR-MS)o FAB, ESI,复杂的质谱仪推出, ICP
二、质谱分析原理 1＞质谱仪组成: 1?气体扩散 2?直接进样 3?气相色谱 1?电子轰击 2?化学电离 3?场致电离 4?激光
A 检测器 ［质量分析即 1 ?单聚焦 2?双聚焦 3?飞行时间 4?四极杆 1= 1 ?电子倍增 管 2、光电倍增管
2、质谱仪的特点 ?质谱仪需要在高真空下工作: 质量分析器（10 6 Pa ） ?（1）大量氧会烧坏离子源的灯丝； ?（2）用作加速离子的几千伏高压会引起电; ?（3）引起额外的离子一分子反应，改变裂 离子源（10心 ~10 -5 Pa )
氦质谱检漏仪基本原理简介
氦质谱检漏仪基本原理简介 氦质谱检漏仪是用氦气为示漏气体的专门用于检漏的仪器，它具有性能稳定、灵敏度高的特点。是真空检漏技术中灵敏度最高，用得最普遍的检漏仪器。 氦质谱检漏仪是磁偏转型的质谱分析计。单级磁偏转型仪器灵敏度为lO-9～10-12Pam3／s，广泛地用于各种真空系统及零部件的检漏。双级串联磁偏转型仪器与单级磁偏转型仪器相比较，本底噪声显著减小．其灵敏度可达10-14～10-15Pam3／s，适用于超高真空系统、零部件及元器件的检漏。逆流氦质谱检漏仪改变了常规型仪器的结构布局，被检件置于检漏仪主抽泵的前级部位，因此具有可在高压力下检漏、不用液氮及质谱室污染小等特点．适用于大漏率、真空卫生较差的真空系统的检漏，其灵敏度可达10-12Pam3／s。 (1)工作原理与结构 氦质谱检漏仪由离子源、分析器、收集器、冷阴极电离规组成的质谱室和抽气系统及电气部分等组成。 ①单级磁偏转型氦质谱检漏仪 现以HZJ—l型仪器为例．介绍单级磁偏转型氦质谱检漏仪。 在质谱室内有：由灯丝、离化室、离子加速极组成离子源；由外加均匀磁场、挡板及出口缝隙组成分析器；由抑制栅、收集极及高阻组成收集器；第一级放大静电计管和冷阴极电离规。。 在离化室N内，气体电离成正离子，在电场作用下离子聚焦成束。并在加速电压作用下以一定的速度经过加速极S1的缝隙进入分析器。在均匀磁场的作用下，具有一定速度的离子将按圆形轨迹运动，其偏转半径可计算。 可见，当B和U为定值时，不同质荷比me-1的离子束的偏转半径R不同。仪器的B和R 是固定的，调节加速电压U使氦离子束恰好通过出口缝隙S2，到达收集器D，形成离子流并由放大器放大。使其由输出表和音响指示反映出来；而不同于氦质荷比的离子束[(me-1)1(me-1)3]因其偏转半径与仪器的R值不同无法通过出口缝隙S2，所以被分离出来。(me-1)2=4，即He+的质荷比，除He+之外，C卅很少，可忽略。 ②双级串联磁偏转型氦质谱检漏仪 由于两次分析，减少了非氦离子到达收集器的机率。并且，如在两个分析器的中间，即图
质谱原理简介
质谱原理简介： 质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。 常见术语: 质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z. 峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰. 离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度. 基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰. 总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子 总离子流图: 在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图. 质量色谱图 指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图. 利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。当样品浓度很低时LC/MS的TIC上往
往看不到峰，此时，根据得到的分子量信息，输入M+1或M+23等数值，观察提取离子的质量色谱图，检验直接进样得到的信息是否在LC/MS上都能反映出来，确定LC条件是否合适，以后进行MRM等其他扫描方式的测定时可作为参考。 1.0 指与分子存在简单关系的离子，通过它可以确定分子量.液质中最常见的准分子离子峰是[M+H]+ 或[M-H]- . 在ESI中, 往往生成质量大于分子量的离子如 M+1,M+23,M+39,M+18......称准分子离子,表示为:[M+H]+,[M+Na]+等碎片离子： 准分子离子经过一级或多级裂解生成的产物离子. 碎片峰的数目及其丰度则与分子结构有关,数目多表示该分子较容易断裂,丰度高的碎片峰表示该离子较稳定,也表示分子比较容易断裂生成该离子。 Ephedrine, MW = 165 多电荷离子： 指带有2个或更多电荷的离子,常见于蛋白质或多肽等离子.有机质谱中,单电荷离子是绝大多数,只有那些不容易碎裂的基团或分子结构-如共轭体系结构-才会形成多电荷离子.它的存在说明样品是较稳定的.采用电喷雾的离子化技术, 可产生带很多电荷的离子,最后经计算机自动换算成单质/荷
质谱仪简介
质谱仪简介 质谱仪又称质谱计。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。 ?用法分离和检测不同同位素的仪器。仪器的主要装置放在真空中。将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。质谱方法最早于1913年由J.J.汤姆孙确定，以后经 F.W.阿斯顿等人改进完善。现代质谱仪经过不断改进，仍然利用电磁学原理，使离子束按荷质比分离。质谱仪的性能指标是它的分辨率，如果质谱仪恰能分辨质量m和 m＋Δm，分辨率定义为m／Δm。现代质谱仪的分辨率达105 ～106 量级，可测量原子质量精确到小数点后7位数字。质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2／3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当 量关系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识。对于可通过矿石中提取的
质谱仪的简介和使用方法
质谱仪的简介和使用方法 姓名：xxx 专业：生物科学学号：xxxxxxx 摘要：质谱仪又称质谱计。[1]分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。 关键词：质谱仪；检测技术；简介；方法 一、前言：质谱法(简称质谱)是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中的通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱和光谱、核磁共振等方法是并列关系，目前很少有交叉领域;但实际上，质谱与经典谱学方法之间的交叉是应该引起重视的研究领域。质谱仪器通常由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器等部分组成，[2]本文按照这些部分对质谱仪器进行简要介绍，并对其性能进行评述，指出了质谱仪器的发展方向及其在基础科学研究、国防、航天以及其他诸多领域的重要意义。 二、当前国内外发展现状：质谱仪经过数十年的发展，技术与性能不断增强，应用也日趋广泛，越来越多的检测标准与检测方法采用了质谱法，[3]质谱仪逐渐由高高在上的“少数派”、“贵族化”仪器，发展成为一种主流的常规分析测试仪器。实际上，这几十年来我国在质谱方面的研究生产并非真的是一片空白，上个世纪六十年代，北京分析仪器厂曾经研制成功中国最早的同位素质谱计;在上个世纪七十年代，北京分析仪器厂和北京科学仪器厂也分别自主研发了气质联用仪，使我国成为美国之外第二个能研发生产质谱仪的国家;改革开放以后，北京分析仪器厂和北京科学仪器厂也曾经分别从惠普和岛津引进技术组装质谱仪。但由于种种原因，我国在质谱仪方面的研发生产一再被割裂和中断，这些前辈们的研究成果都变成了孤立的，无法延续下来，仅是昙花一现。而在此后，质谱的相关技术如质量分析器等有了长足的进步，差距逐渐被拉大到难以想象的地步。形
质谱技术原理与方法简介
质谱技术原理与方法 质谱方法(Mass Spectroscope,MS)是通过正确测定蛋白质分子的质量而进行蛋白质分子鉴定、蛋白质分子的修饰和蛋白质分子相互作用的研究。质谱仪通过测定离子化生物分子的质荷比便可得到相关分子的质量。但长期以来，质谱方法仅限于小分子和中等分子的研究，因为要将质谱应用于生物大分子需要将之制备成气相带电分子，然后在真空中物理分解成离子。但如何使蛋白分子经受住离子化过程转成气相带电的离子而又不丧失其结构形状是个难题。20世纪70年代，解吸技术的出现成功地将蛋白分子转化成气相离子。尔后快原子轰击与其紧密相关的溶液基质二次离子质谱法使得具有极性的、热不稳定的蛋白分子可经受住电离过程。但这些方法仅限于10kD以下蛋白分子的研究。80年代电喷雾电离(ESI)和软激光解吸(SLD)电离技术的发展则使得质谱方法应用于高分子量蛋白分子的研究。 电喷雾电离(ESI)原理可按电荷残留模型予以描述，带电液滴蒸发，液滴变小，液滴表面相斥的静电荷密度增大。当液滴蒸发到某一程度，液滴表面的库仑斥力使液滴爆炸。产生的小带电液滴继续此过程。随着液滴的水分子逐渐蒸发，就可获得自由徘徊的质子化和去质子化的蛋白分子。针对电喷雾电离所产生的多电荷状态，Fenn将多电荷状态理解为对分子质量进行多次独立的测量，并基于联立方程解的平均方法，获得对分子质量的正确估量，解决了多电荷离子信息的问题，使蛋白分子质量测量精度获得极大的提高，并于1988年首次成功地测量了分子量为40 kD的蛋白质分子，精确度达到99.99%。 软激光解吸(SLD)是指从激光脉冲中获得能量后，样品分子以完整的低电荷分子离子释放，然后由电场加速。运用激光解吸电离蛋白分子时，激光的能量和波长、化学/物理基质的吸收和热传递特性，与基质中分析物的分子结构之间需要作合理的选择调配。Tanaka选用了低能量氮激光和含有胶状颗粒的甘油作基质，成功地测定了高分子量的糜蛋白酶原、梭肤酶-A以及细胞色素。由于Tanaka成功的开创性工作，SLD技术迅速发展。目前占主导的方法是基质辅助激
气相色谱-质谱联用-原理和应用介绍
气相色谱法-质谱联用 气相色谱法–质谱法联用（英语：Gas chromatography–mass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS)是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。GC-MS的使用包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。GC-MS也用于为保障机场安全测定行李和人体中的物质。另外，GC-MS 还可以用于识别物质中以前认为在未被识别前就已经蜕变了的痕量元素。 GC-MS已经被广泛地誉为司法学物质鉴定的金标方法，因为它被用于进行“专一性测试”。所谓“专一性测试”就是能十分肯定地在一个给定的试样中识别出某个物质的实际存在。而非专一性测试则只能指出试样中有哪类物质存在。尽管非专一性测试能够用统计的方法提示该物质具体是那种物质，但存在识别上的正偏差。 目录 1 历史 2 仪器设备 2.1 GC-MS吹扫和捕集 2.2 质谱检测器的类型 3 分析 3.1 MS全程扫描 3.2 选择的离子检测 3.3 离子化类型 3.3.1 电子离子化 3.3.2 化学离子化 3.4 GC-串联MS 4 应用 4.1 环境检测和清洁 4.2 刑事鉴识 4.3 执法方面的应用
4.4 运动反兴奋剂分析 4.5 社会安全 4.6 食品、饮料和香水分析 4.7 天体化学 4.8 医药 5 参考文献 6 参考书目 7 外部链接 历史用质谱仪作为气相色谱的检测器是上个世纪50年代期间由Roland Gohlke和Fred McLafferty首先开发的。当时所使用的敏感的质谱仪体积庞大、容易损坏只能作为固定的实验室装置使用。 价格适中且小型化的电脑的开发为这一仪器使用的简单化提供了帮助，并且，大大地改善了分析样品所花的时间。1964年，美国电子联合公司（Electronic Associates, Inc. 简称EAI)-美国模拟计算机供应商的先驱在开始开发电脑控制的四极杆质谱仪Robert E. Finnigan的指导下[3]开始开发电脑控制的四极杆质谱仪。到了1966年，Finnigan和Mike Uthe的EAI分部合作售出500多台四极杆残留气体分析仪。1967年，Finnigan仪器公司the （Finnigan Instrument Corporation，简称FIC）组建就绪，1968年初就给斯坦福大学和普渡大学发送了第一台GC/MS的最早雏型。FIC最后重新命名为菲尼根公司（Finnigan Corporation）并且继续持世界GC/MS系统研发、生产之牛耳。 1966年，当时最尖端的高速GC-MS （the top-of-the-line high-speed GC-MS units）单元在不到90秒的时间里，完成了火灾助燃物的分析，然而，如果使用第一代GC-MS至少需要16分钟。到2000年使用四极杆技术的电脑化的GC/MS仪器已经化学研究和有机物分析的必不可少的仪器。今天电脑化的GC/MS仪器被广泛地用在水、空气、土壤等的环境检测中；同时也用于农业调控、食品安全、以及医药产品的发现和生产中。 气质联用色谱是由两个主要部分组成：即气相色谱部分和质谱部分。气相色谱使用毛细管柱，其关键参数是柱的尺寸（长度、直径、液膜厚度）以及固定相性质（例如，5％苯基
质谱仪介绍
几种质谱仪的介绍 1. QSTAR PUlsarl型串连四极杆飞行时间液质联用质谱仪 1.1设备型号、厂家、图片 设备型号：QSTAR Puslar 厂家：北京师范大学蛋白质组学研究中心 图片： 1.2工作原理、相关理论知识及技术参 数 QSTAR是将传统的四极杆质谱与 飞行时间质谱相结合，构成串连型质 谱。该仪器由两大部分组成，即水平 方向的四极杆部分和垂直方向的飞行 时间部分。其中四极杆部分由卿、Ql 和Q2三个主要部分组成，飞行时间部 分由加速器、反射器和检测器组成(见 图1)。如果将QSTAR与三级四极杆质 谱做个比较，就可以看出，QSTAR比 三级四极杆多一个Q0，而三级四极杆 质谱的质量分析器Q3则由时间飞行质 谱替代。 在强电场的作用下，使ESI源的样品溶液带上电荷喷出，并形成微粒，飞行微粒首先与逆向运动的气帘气迎面相遇，其中未带电荷的微粒将被气帘气吹出，而带电微粒则在电场的作用下继续前进，其中的液体则在气帘气的作用下挥发而随气流流出，从而将电荷留给肽段使之成为带电粒子。肽离子在电场的作用下进人Q0，Q0为由一组施加射频电压的四极杆组成的预过滤器，离子在Q0中经过聚焦后进入Ql，Q1为四极杆质量过滤器，即可以通过在四极杆上施加特定的电压选择特定质荷比的离子通过，也可以通过连续变化的电压(扫描)使所有质荷比的离子通过。Q2为离子裂解室，接有裂解气(氢气或氮气)。经Ql选择的离子进人Q2后被裂解。QSTAR的Q2附加了脉冲式的离子延迟装置，称为O2巧151皿。通过一个延迟电压.使向TOF飞行的离子速度变慢，从而起到离子富集的作用。其基本原理可以简单的比喻为脉冲式的“关闸蓄水，然后突然放水”，使原来的涓涓细流变成“洪峰”(离子流的高峰)进人TOF的加速器，从而使每次加速器加速的离子增加。对于质荷比高于600的离子的富集效果为3一5倍，低于600的较小离子的富集效果一般为1o一20倍。离子经过Q2Pulsing后进人TOF部分，并被加速器的在垂直方向加速，然后通过反射器到达检测器。QSTAR的灵敏度在fmol级，分辨率一般在8000以上。 1.3应用 基因组学的发展得益于大规模测序技术，蛋白质组学的兴起则离不开生物质谱技术。“组学”的含义在于研究的对象不是一个或几个基因或蛋白，而是“全部”的基因或蛋白。因此蛋白质组学的发展需要像基因测序技术那样大规模、高通量地分析鉴定蛋白质的技术。蛋白质的质谱鉴定技术为蛋白质组学提供一个比较理想的平台，尽管其还无法达到基因测序技术的夫叫漠与速度。目前蛋白质组研究中最常用的质谱有离子阱、四极杆质谱和傅立叶变换质谱，其分析生物大分子的能力各有所长，同时也各有所短。因此，目前新推出的功能更强大的生物质谱多是串连质谱，串连质谱达到了取各家之所长，且避其所短