质谱仪的结构原理 ppt课件

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第三章_质谱

第三章_质谱

麦氏重排条件:
含有C=O, C=N,C=S及碳碳双键 与双键相连的链上有 碳,并在 碳上有H原子(氢)
4、检测器
最主要的检测器是电子倍增管,它可以测出10-17A 微弱电流。如果电流更微弱,则需采用渠道式电子倍增 器阵列,它可以使电流放大。
三、质谱的表示Βιβλιοθήκη 法在质谱分析中,质谱的表示方法有条图和表格形式:
m / z值 相对强度
27 —
39
51 —
以质荷比m/z 为横坐标,离子相对强度为纵坐标,
相对强度是把原始质谱图上最强的离子峰定为基峰,规 定其相对强度为100%,其它离子峰以对基峰的相对百分 值表示,由质谱图很直观地观察整个分子的质谱信息。
40年代出现高分辨率质谱仪,可用于有机化合物结构 分析。 60年代末出现了色谱-质谱联用仪,可用于有机混合 物分离分析,促进天然有机化合物结构分析的发展。
有机质谱仪按其性能可分为低分辩和高分辩两种。 低分辩质谱可以确定分子和碎片离子的整数质量, 同时显示出相应同位素离子的相对丰度。在分子离子峰
相当强的情况下,根据同位素的相对丰度能够估计可能 的分子式。同理,也可以估计某些碎片的离子的元素组 成,结合对分子断裂规律的分析,可以得到有机化合物 骨架结构的启示和官能团存在的信息。
C7 CHO C6COOH C8NH2 C8OH C7Cl
C5 COOCl
二、碎片离子峰
当轰击电子的能量超过分子离子电离所需的能量 时(约为50~70eV),使分子离子的化学键进一步断 裂,产生质量数较低的碎片,称为碎片离子,在质谱 图上相应的峰,称为碎片离子峰。 碎片离子峰在质谱图上位于分子离子峰的左侧。
(2)双聚焦质量分析器
高分辨率质谱仪一般采用双聚焦质量分析器 单聚焦质量分析器中离子源产生的离子在进入加速 电场前,其初始能量并不为零,能量各不相同,最后不 能全部聚焦在检测器上,使仪器分辨率低,使用双聚焦 质量分析器可解决离子能量分散的问题

质谱基础知识

质谱基础知识
到质谱图。 分子离子:样品分子失去一个电子后形
成的质量与分子量相等的离子,M+。 碎片离子:由样品分子或分子离子发生
化学键断裂后形成的各种离子。
质谱图
质谱常用术语
母离子:可进一步电离产生更小碎片的 离子,与子离子对应。
子离子:由母离子裂解而来的小碎片离 子。
同位素离子:由样品中元素的同位素产 生的离子。如12C/13C=1.11
作用:将检测器检测到的电信号记录并 储存,同时控制各部分电子元件的操作 参数。
质谱仪结构组成 数据处理系统
质谱仪结构组成 真空系统
质谱仪结构组成 真空系统的作用
提供足够的平均自由程 提供无碰撞的离子轨道 减少离子-分子反应 减少背景干扰 延长灯丝寿命 消除放电 增加灵敏度
质量分析器类型 四极杆
质量分析器类型 离子阱
质量分析器类型 飞行时间
质量分析器类型 扇形磁场
质谱仪结构组成 检测器
作用:将通过质量分析器的离子转变成 电信号输出。
类型:直接测量;电子倍增器。
质谱仪结构组成 检测器
质谱仪结构组成 检测器
质谱仪结构组成 检测器
质谱仪结构组成 数据处理系统
高真空泵:油扩散泵或涡轮分子泵,将 真空抽到10-4——10-5 Pa。油扩散泵较 便宜,但会产生一定的本底,并可能造 成反油,污染离子源和质量分析器。涡 轮分子泵可以克服油扩散泵的缺点,但 价格较贵。
质谱仪结构组成 供电系统
作用:为系统提供能量,使仪器按照确 定的电磁参数正常运行。
质谱基础知识
离子源 结构与离子轨道
离子源
电子轰击电离方式
离子源
化学电离方式
离子源
化学电离方式

质谱的原理和图谱的分析PPT课件

质谱的原理和图谱的分析PPT课件
.
若某一元素有两种同位素,在某化合物中含有 m 个 该元素的原子,则分子离子同位素峰簇的各峰的相对 丰度可用二项式 (a+b)m 展开式的系数推算
若化合物含有 i 种元素,它们都有非单一的同位素 组成,总的同位素峰簇各峰间的强度可用下式表示:
(a1+b1)m1 (a2+b2)m2 … (ai+bi)mi
(3) 场致离(FI)和场解吸 ( FD )
场致离(field ionization, FI) •气态样品分子在在强电场(107-108V/cm)的作用下 发生电离。 •要求样品分子处于气态, 灵敏度不高, 应用逐渐减少.
场解吸 (field desorption, FD ) • 样品不需汽化, 将样品吸附在作为场离子发射体的金属 丝上, 送入离子源, 然后通以微弱电流, 使样品分子从发 射体上解吸下来, 并扩散至高场强的场发射区, 进行离子 化.
稳离子。
.
二、分子离子与分子式
(1)分子离子峰的识别 • 在质谱图中,分子离子峰应是最高质荷比的离子峰。
(同位素离子及准分子离子峰除外)。 • 分子离子峰是奇电子离子峰。 • 分子离子能合理地丢失碎片(自由基或中性分子)。 • 符合氮律:
当化合物不含氮或含偶数个氮时,分子量为偶数; 当化合物含奇数个氮时,该化合物分子量为奇数。
例如:已知某化合物的质谱图中,M为166;M+1为10.15,
M+2为1.1。按Beynon表可以查到分子量为166的一些分子式为:
M+1 M+2
M+1 M+2
C8H8NO3 9.27 0.98 C9H10O3 10.00 1.05 C8H10N2O2 9.65 0.82 C9H12NO2 10.38 0.89 C8H12N3O 10.02 0.65 C9H14N2O 10.75 0.72 C8H14N4 10.40 0.49 C9H2N4 11.28 0.58 由上述数据可以看出, C9H10O.3 最符合上述条件。

质谱仪与基本原理ppt课件

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结束
四极杆质量分离器
二、仪器与结构
三、联用仪器
仪器内部结构
联用仪器( THE GC/MS PROCESS )
1.0 DEG/MI
N
HEWLET 5972A PTACKAR D

Mass Selective Detector
Sample
DC AB
Sample
HEWLETT PACKARD
5890
Gas Chromatograph (GC)
原理与结构 仪器原理图
电离室原理 与结构
质量分析器原理
加速后离子的动能 :
(1/2)m 2= e V = [(2V)/(m/e)]1/2
在磁场存在下,带电离子按曲线轨迹飞行;
离心力 =向心力;m 2 / R= H0 e V 曲率半径: R= (m ) / e H0
质谱方程式:m/e = (H02 R2) / 2V 离子在磁场中的轨道半径R取决于: m/e 、 H0 、 V 改变加速电压V, 可以使不同m/e 的离子进入检测器。 质谱分辨率 = M / M (分辨率与选定分子质量有关)
B A CD
Separation
Mass Spectrometer (MS)
A B C D
Identification
联用仪器( THE LC/MS PROCESS )
联用仪器
Figure . API - Ion Trap Interface (Esquire-LC)
内容选择:
• 第一节 基本原理与质谱仪 • 第二节 离子峰的主要类型 • 第三节 有机分子裂解类型 • 第四节 质谱图与结构解析

质谱分析基本原理与质谱仪.pptx

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反应生成的离子再与样品分子XH反应:
CH5+ + XH C2H5+ + XH C2H5+ + XH
XH2+ + CH4 XH2+ + C2H4 X+ + C2H6
• XH2+和X+称为XH(样品分子)的准分子离子,它们比 分子离子多一个或少一个质量数,便于确定化合物的分 子量,而且由于转移到准分子离子上的能量小,碎片峰 大为减少。采用化学电离对于不稳定的有机化合物也能 得到很强的分子离子峰,同时谱图大为简化。
电子轰击源结构简单、稳定、易于操作、电
离效率高、灵敏度高、碎片离子多,能提供
较多的结构信息,但要求样品具有一定的挥
发性,有些类型的化合物分子离子峰很弱,
甚至观察不到。
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第6页/共20页
② 化学电离源(Chemical Ionization,CI):
离子室内的反应气(甲烷等;10~100Pa,样品的103~105倍),电子 (100~240eV)轰击,产生离子,再与试样分离碰撞,产生准分子离子。
5. 快原子轰击源 FAB (Fast Atom Bombardment)
快原子轰击源是1981年出现的电离新技术。在电 源中氩被电离为氩离子,在加速场中,Ar+被加速到 5~10Kev,Ar+通过一个充中性Ar气的碰撞室,快速的
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Ar Ar+ + e
Ar+ + Ar
<Ar> + Ar+
11:43:12
• FAB的特点: FA B 源 是 在 室 温 下 操 作 的 , 因 而 特 别 适 用 于 极 性 高 、

质谱的原理和结构

质谱的原理和结构
➢气体可经过储气器进入离子源。 ➢易挥发旳液体,在进样系统内汽化后进入
离子源。
➢难挥发旳液体或固体样品,经过探针直接 进入离子源。
离子源(Ion Source)
分子失去电子,生成带正电荷旳分子离子。 分子离子可进一步裂解,生成质量更小旳
碎片离子。
离子源(Ion Source)
电子电离 Electron Ionization, EI 化学离子 Chemical Ionization, CI 场电离,场解吸 Field Ionization FD, Field Desorption FD 快原子轰击 Fast Atom Bombardment, FAB 基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI 电喷雾电离 Electrospray Ionization, ESI 大气压化学电离 Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI
质谱仪及工作原理
质谱仪旳构造
质谱仪构成
进样系统
真空系统
离子源
质量分析器
检测器
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
1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆
显示
进样系统(sample inlet)
➢在不破坏真空度旳情况下,使样品进入离 子源。
检测器(Detector)
质量分析器分离并加以聚焦旳离子束,按m/z旳
大小依次经过狭缝,到达搜集器,信号经接受放大 后被统计。
质谱仪旳检测主要使用电子倍增器,也有旳使 用光电倍增管。
质谱计框图
真空系统

质谱的原理和图谱的分析-PPT课件

质谱的原理和图谱的分析-PPT课件

• 过剩的能量使分子离子进一步裂解
• 有些化合物的分子离子不出现或很弱
(2) 化学电离(chemical ionization, CI)
高能电子束与小分子反应气(如甲烷、丙烷等)作 用,使其电离生成初级离子,初级离子再与样品分 子反应得到准分子离子。 以CH4为例: CH4 + e → CH4+. + 2e CH4+. + CH4 → CH5+ + CH3+ + CH5 . + CH3. R+. + R → RH+ + (R-H) . + RH . + (R-H)+
MALDI适用于生物大分 子,如肽类,核酸类化合物。
脉冲式激光
可得到分子离子峰,无明显
碎片峰。此电离方式特别适 合于飞行时间质谱计。
5、质谱图的组成
质谱图由横坐标、纵坐标和棒线组成。
横坐标标明离子质荷比(m/z)的数值,纵坐标标明各峰
的相对强度,棒线代表质荷比的离子。图谱中最强的一
个峰称为基峰,将它的强度定为100。
7、质谱中的各种离子
(1) 分子离子 :
分子被电子束轰击失去一个电子形成的离子。
分子离子用 M+• 表示,是一个游离基离子。
在质谱图上,与分子离子相对应的峰为分子离子峰。 分子离子峰的应用: 分子离子峰的质荷比就是化合物的相对分子质量,
所以,用质谱法可测分子量。
(2)同位素离子 含有同位素的离子称为同位素离子。 与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
质谱
一、质谱的基本知识
1、定义
化合物分子在真空条件下受电子流的“轰击”或
强电场等其他方法的作用,电离成离子,同时发生某

《质谱原理及应用》课件

《质谱原理及应用》课件

如药物代谢研究和蛋白质分析。
3
质谱在环境监测中的应用
说明质谱在环境监测领域中的重要作 用,如污染物检测和土壤分析。
四、质谱技术的发展
1 质谱技术的历史
回顾质谱技术的发展历
2 质碑事件。
探讨目前质谱技术的发
展望质谱技术的未来发
展趋势,如高分辨率和
展方向,如应用拓展和
高灵敏度。
新技术的出现。
二、质谱仪器
质谱仪器组成
详细介绍质谱仪器的主要组成 部分和功能。
质谱检测器
探讨不同类型的质谱检测器及 其特点。
质谱分析软件
介绍常用的质谱分析软件及其 功能。
三、质谱应用
1
质谱在分析化学中的应用
探讨质谱在分析化学领域中的重要应
质谱在生物医学研究中的应用
2
用,如定性和定量分析。
介绍质谱在生物医学研究中的应用,
《质谱原理及应用》PPT 课件
本课件介绍了质谱的基本原理、仪器和应用,以及质谱技术的发展趋势和未 来展望。希望对大家的学习有所帮助。
一、质谱基本原理
质谱的定义
讲解质谱是什么,质谱技 术的作用和应用领域。
质谱基本组成和结构
介绍质谱仪器的主要组成 部分和工作原理。
质谱分子离子化机制
解释质谱分析中离子化的 过程和机制。
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FAB
喷雾针装置 喷雾室
干燥气
ESI
软电离
四极预杆
毛细管
电喷雾源结构图
分子量大、 稳定性差 的化合物
ESI
蛋白质


可形成多电荷离子,使分子量大的化合物质荷比小,进入分析范围
用于液相色谱-质谱联用仪,作为液相 色谱和质谱仪之间的接口装置,同时 又是电离装置。
电喷雾喷嘴:1.多层套管,内层液 体,外层氮气,是使喷出的液体容 易分散成微滴 2.不能正对取样孔防 止堵塞。3.喷嘴和锥孔之间加电压, 可正可负
分子 量大
极性强
难挥发
热不稳定
FAB
特点: • 不仅有较强的分子离子峰,而
且碎片离子峰也很丰富; • 不需要将试样加热气化,适合
热不稳定、难挥发样品分析; • 试样用量少并可回收; • 样品涂在金属板上的溶剂也被
电离,谱图复杂化。 • 获得是(M+H)+或(M+Na)
+等准分子离子峰;碎片峰比 EI谱要少。
质谱实验平台
答辩人:
质谱仪
离子源
质量分析 器
离子检测 器
进样系统
真空系统
质谱仪分类
有机质 谱仪
无机 质谱

质谱 仪
同位 素质 谱仪
质谱仪器结构
大气
样品入口
离子化方法
真空系统 质量分析器
检测器
数据系统
质谱分析原理
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
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
1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆 5.离子阱
1.电子倍增器 2.闪烁检测器 3.法拉第杯 4.照相检测
质谱仪需要在高真空下工作:离子源(10-3 10 -5 Pa )
质量分析器(10 -6 Pa )
1.大量氧会烧坏离子源的灯丝; 2. 会使本底增高,干扰质谱图;
真空度过低
3.用作加速离子的几千伏高压会引起放电;
能态较高的那些分子,将进一步裂 解,释放出部分能量,产生质量较 小的碎片离子和中性自由基:
M1+ + N1· M+
M2+ + N2 ·
EI源
➢ 水 平 方 向 : 灯 丝 与 阳 极 间 (70V电 压 )—高能电子 — 冲击样品—正离子
➢ 垂直方向:G3-G4加速电极(低电压 )—较小动能—狭缝准直—G4-G5加速 电极(高电压)—较高动能—狭缝进一 步准直—离子进入质量分析器。
APCI
结构与ESI大致相同,在喷嘴下游放置针状放电电极。电极放电,电离空气中 的中性气体分子和溶剂分子,产生H3O+,N2+,O2+和O+等离子,离子与分 析物分子进行离子-分子反应,使分析物分子离子化。反应过程:1.质子转移和 电荷交换产生正离子,2.质子脱离和电子捕获产生负离子。
固体样品 转化成固体
离子源
——将待分析样品电离,得到带有样品信息的离子
液体样品
气体样品
转化成溶液
转化成气体
根据待分析物 的化学性质
根据待分析物 的化学性质
MALDI APCI
APPI
ESI
CI
EI
EI源
气相离子源
采用高速(高能)电子束冲击样品, 从而产生电子和分子离子M+:
M + e → M+ + 2e 高能电子束产生的分子离子M+的
复合反应:
CH5+ +M→(M+CH5)+ C2H5+ +M→(M+C2H5)++C2H4
(M+17)+ (M+29)+
CI源
— —快原子——快速运动的原子撞击涂有样品的金属板——金属 板上的样品分子电离——二次离子——电场作用下,离子被加 速后——通过狭缝进入质量分析器。
补助气喷嘴:喷嘴斜上方,使微 滴的溶剂快速蒸发
ESI
微滴蒸发,表面电荷密度增加, 达到临界值时,离子蒸发出来, 借助喷嘴和锥孔之间电场进入分 析器
APCI
结构图
APCI
❖主要用来分析中等极性的化合物 ❖APCI是ESI的补充,离子产率高 ❖主要产生单电荷离子 ❖质谱很少有碎片离子,主要是准分子离子 ❖用于液相色谱-质谱联用仪
4.引起额外的离子-分子反应,改变裂解模型,谱图复杂化。
5. 干扰离子源中电子束的正常调节;
一、进样系统
• 对进样系统的要求:重复 高效、不引起真空度降低。
• 进样方式: 气体扩散进样 直接探针进样 色谱进样
二、离子源(Ion source)
离子源的作用是将被分析的样品 分子电离成带电的离子,并使这些 离子在离子光学系统的作用下,会 聚成有一定几何形状和一定能量的 离子束,然后进入质量分析器被分 离。
反应气体
比例为1:10000
真空度: 1.3×102~ 1.3×103Pa
甲烷
CI源
样品分子在承受电子轰击前,被一种反应气体(通常是甲烷)稀 释,稀释比例约为104:1,因此样品分子与电子的碰撞几率极小, 所生成的样品分子离子主要经过离子-分子反应组成。
在电子轰击下,甲烷首先被电离: CH4+ →CH4++CH3++CH2++CH++C++H+
❖ 通过分子离子反应生成加合离子。
此外,还有同位素离子。
普通的气相 易挥发有机物
70ev
标准质谱图
不稳定 的化合物
1020ev
灵敏度降低 加大进样量
非标准质谱图
在质谱中可以获得样品的重要电子 轰击产生的M+峰,往往不存在或其 强度很低,必须采用比较温和的电 离方法。

引入
CI源
不稳定的化合物
异丁烷
甲烷离子与分子进行反应,生成加合离子: CH4++CH4 →CH5++CH3 CH3++CH4 →C2H5++H2
加合离子与样品分子反应:
CH5+ +M→MH++CH4 C2H5+ +M→MH++C2H4
(M+1)+
CH5+ +M→(M-H)++CH4 +H2 (M-1)+ C2H5+ +M→(M-H)++C2H6
软源 电离 能量小
离子源
硬源 电离能 量大
离子源(Ion source)
1. 电子电离源(Electron Ionization EI) 2. 化学电离源(Chemical Ionization , CI) 3. 快原子轰击源(Fast Atomic bombardment, FAB) 4.电喷雾源(Electron spray Ionization,ESI) 5.大气压化学电离源(APCI)
➢ 特 点:
使用最广泛,谱库最完整;电离效率 高;结构简单,操作方便;但分子离 子峰强度较弱或不出现(因电离能量 最高)。
EI源
加速 聚焦 加速
EI源
在电子轰击下,样品分子可能有四种不同途径 形成离子:
❖ 样品分子被打掉一个电子形成分子离子。
❖ 分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子 。
❖ 分子离子发生结构重排形成重排离子。
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