gc-ms的原理及应用
gc-ms的原理与应用
GC-MS的原理与应用1. 介绍气相色谱质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）是一种常用的分析技术，通过将气相色谱和质谱仪联用，可以得到各种化学物质的准确质谱图谱，并进一步分析和鉴定化合物的结构和成分。
2. GC-MS的原理GC-MS的分析过程主要分为样品前处理、气相色谱分离和质谱检测三个步骤。
2.1 样品前处理在使用GC-MS进行分析之前，需要对样品进行适当的前处理。
通常的前处理方法包括提取、浓缩和洗脱等，目的是将待测物从样品基质中分离出来，并集中到一个能够进入气相色谱系统的样品。
2.2 气相色谱分离气相色谱使用一种气体作为载气，将样品中的化合物分离出来。
样品首先通过进样口进入气相色谱柱，然后在柱子中发生分离作用。
化合物会根据它们在柱子中的亲疏水性和挥发性等特性而进行分离。
2.3 质谱检测分离后的化合物进入质谱仪进行检测。
质谱仪将化合物转化为离子，然后对离子进行质量分析。
质谱仪通过测量离子的质量和相对丰度，可以得到一个质谱图谱。
根据质谱图谱，可以确定化合物的分子结构和成分。
3. GC-MS的应用3.1 环境监测GC-MS在环境监测中广泛应用。
通过对空气、水、土壤等样品进行分析，可以检测和鉴定有机污染物、有毒物质和残留物等。
例如，GC-MS可以用于监测空气中的挥发性有机物，水中的农药残留和土壤中的有机污染物。
3.2 食品安全检测GC-MS可以用于食品安全检测。
通过对食品样品进行分析，可以检测和鉴定食品中的有害物质，如农药残留、食品添加剂和重金属等。
例如，GC-MS可以用于检测果蔬中的农药残留和肉类中的瘦肉精等禁用物质。
3.3 药物分析GC-MS在药物分析中也有广泛的应用。
可以对药物样品进行分析，检测和鉴定药物中的成分和杂质。
例如，GC-MS可以用于药物中的溶剂残留、不良反应产物和成分含量的分析。
3.4 毒物分析GC-MS在毒物分析中起到重要作用。
气质联用原理及应用
• 气质联用原理介绍 • 气质联用仪器介绍 • 气质联用样品处理技术 • 气质联用应用实例 • 气质联用技术展望
01
气质联用原理介绍
气质联用的定义
气质联用（GC-MS）是一种将 气相色谱（GC）与质谱（MS）
相结合的检测技术。
它通过气相色谱将复杂样品分离 成单一组分，然后利用质谱对分 离后的组分进行鉴定和结构分析。
样品制备
样品净化
去除样品中的杂质和干扰物质，以提高分析的准确性和可靠性。
样品浓缩
将样品中的目标化合物浓缩，以便进行后续的分析。
衍生化技术
衍生化反应
通过衍生化反应将目标化合物转化为更适合分析的形式，以 提高检测的灵敏度和选择性。
衍生化试剂
选择合适的衍生化试剂，以确保衍生化反应的效率和效果。
04
气质联用应用实例
特点。
工作原理
通过电场和磁场将带电粒子分离， 根据粒子质量和电荷比的不同进行 检测。
应用领域
在化学、生物学、医学等领域中用 于鉴定未知物、药物代谢、疾病诊 断等。
接口技术
作用
接口技术是将气相色谱仪与质谱 仪连接起来的关键部件，实现气 相色谱仪的流出物与质谱仪的进
样口的对接。
工作原理
通过高温、高真空条件将气相色 谱仪的流出物进行蒸发和离化，
药物代谢和药效的评估
通过气质联用技术，可以评估药物在体内的代谢和药效，为临床用药提供科学依据。
05
气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ联用技术展望
技术发展与创新
01
02
03
高效能分离系统
采用更高效的分离柱和先 进的加热技术，提高分离 效率和灵敏度。
新型检测器
开发高灵敏度、高分辨率 的新型检测器，如飞行时 间质谱和离子阱质谱。
GCMS原理及应用
GCMS原理及应用GCMS全称为气相色谱-质谱联用仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometry），是一种用于分析复杂混合物的强大技术工具。
它将气相色谱和质谱联合在一起，能够在短时间内对样品中含有的化合物进行有效分离和鉴定。
本文将详细介绍GCMS的原理及其应用领域。
首先，我们来了解一下GCMS的原理。
GCMS由两个主要部分组成：气相色谱仪（GC）和质谱仪（MS）。
气相色谱仪用于将混合物的化合物分离，而质谱仪用于对化合物进行鉴定。
气相色谱仪的工作原理是基于化合物之间的相互作用力的不同，通过将气体样品注入到柱子中，利用化合物在固定相（填充柱）和流动相（载气）之间的分配系数不同，使不同的化合物以不同的速度通过柱子，从而实现对化合物的分离。
质谱仪则是通过将化合物转化为离子，并根据离子的质量-电荷比（m/z）进行分离和检测。
首先，化合物经过电离源，通常是通过化合物与电子碰撞或化合物分子之间的化学反应来产生正离子或负离子。
然后，离子进入质量分析器，在磁场的作用下根据离子的质量分离，最后离子通过离子接收器被检测出来。
当GC和MS联合起来使用时，样品首先通过气相色谱柱进行分离，然后化合物被一个热表面所蒸发，并通过离子源进行电离。
之后，离子被进一步分离和检测。
质谱仪会生成一个质谱图，其中每个化合物的质量代表了质谱图上的一个峰。
GCMS因其高分辨率、高灵敏度和广泛的应用领域而广受欢迎。
以下是一些GCMS的应用领域：1.环境分析：GCMS可用于分析空气、水和土壤等环境样品中的污染物，如挥发性有机物、农药、重金属等。
2.食品安全：GCMS可以分析食品样品中的残留农药、添加剂、污染物等，确保食品的安全性和质量。
3.药物分析：GCMS可用于药物代谢物的鉴定、药物残留物的检测以及药物分解产物的分析。
4.毒理学研究：GCMS可以用于毒理学研究中的生物标志物的分析，包括血液、尿液和毛发中的化合物分析。
GC-MS工作原理
GC-MS工作原理GC-MS（气相色谱-质谱联用技术）是一种常用的分析方法，它结合了气相色谱和质谱两种技术，能够对复杂的混合物进行分析和鉴定。
本文将从引言概述、正文内容和总结三个方面，详细介绍GC-MS的工作原理。
引言概述：GC-MS是一种广泛应用于化学、生物、环境等领域的分析方法，它通过将样品分离和鉴定，能够确定样品中的化学成份和结构。
GC-MS的工作原理基于气相色谱和质谱两种技术的结合，具有高分辨率、高灵敏度和高选择性的特点。
正文内容：1. 气相色谱（GC）的原理1.1 色谱柱色谱柱是气相色谱的核心部件，它通过填充物或者涂层将混合物中的化合物分离开来。
常见的色谱柱有毛细管柱和填充柱，其选择取决于样品的性质和分析的目的。
1.2 色谱条件色谱条件包括温度、流速和载气选择等。
通过调节这些条件，可以实现对样品中各组分的分离和保留。
1.3 检测器检测器用于检测样品中化合物的信号，常用的检测器有火焰离子化检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD）等。
2. 质谱（MS）的原理2.1 离子化质谱中的离子化过程将分离后的化合物转化为离子，使其可以被质谱仪检测到。
常用的离子化方法有电子轰击离子化（EI）和化学离子化（CI）等。
2.2 质谱仪质谱仪由离子源、质量分析器和检测器组成。
离子源将离子化的化合物引入质谱仪，质量分析器对离子进行分析和鉴定，检测器用于检测离子信号并生成质谱图。
2.3 质谱图解析质谱图是质谱仪输出的结果，通过对质谱图进行解析，可以确定样品中的化合物种类和相对丰度。
3. GC-MS的工作原理GC-MS将气相色谱和质谱联用，通过气相色谱对样品进行分离，然后将分离后的化合物引入质谱仪进行鉴定。
GC-MS可以实现高分辨率的分析，同时具有高灵敏度和高选择性的特点。
4. GC-MS的应用领域4.1 化学分析GC-MS广泛应用于化学分析领域，可以对有机物、无机物及其它化合物进行分析和鉴定。
4.2 生物医药GC-MS在生物医药领域中用于药物代谢研究、生物标志物的分析和鉴定等。
GC-MS原理及应用
• 4. 被测化合物不同：
GC所分析的化合物多为小分子有机化合物，能汽化， 大多为化工原料。 HPLC所分析的化合物多为大分子有机化合物，不能 汽化，大多为化工产品（医药，农药，生命物质）
• 5. 运行费用不同：
GC低 HPLC较高
出口
机械泵
GC部分
高真空 泵 质谱 气相 传输线 离子源
质量分析器
分配系数K与温度有关，与被分离、固定相、流动相有关。 一般说，K在低温时为常数。不同情况下，K含义不同，如吸附
平衡常数K，交换系数K，渗透系数K等。
保留时间tR
试样从进样到柱后由开始洗脱到从柱子中被洗脱下来所需要 的时间，称为保留时间。它是定性分析的基本参数。 信 号 进样
tR
分配系数K与保留时间tR关系 K越小，在柱中移动速度越快， tR越小，即将先流出色谱 柱；反之，K越大， tR越大，后流出色谱柱。 各组分的K越大，各被分离组分越容易分离。
质量分析器
MS部分
检测器
化学工作站软件（电脑）
第一部分
色 谱
一、色谱法的产生、发展
• 也称层析法，是1906年俄国植物学家茨维特Michael Tswett 发现并命名的。他将植物叶子的色素通过装填有吸附剂的柱 子，各种色素以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开， 由此得名为“色谱法”（Chromatography)。 • 后来无色物质也可用吸附柱层析分离。此名词仍沿用下来。 • 色谱法始于20年代，1944年出现纸层析、薄层色谱。 • 以后层析法不断发展，相继出现气相层析GC、高效液相层析 HPLC、薄层层析、亲和层析、凝胶层析等。
色谱过程示意图
待分离组分
载气 A
，
和
B
GC-MS工作原理
GC-MS工作原理引言概述：气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是一种广泛应用于化学分析领域的技术，它结合了气相色谱和质谱两种分析方法，能够高效地进行复杂混合物的分离和鉴定。
GC-MS的工作原理是基于样品分子在气相色谱柱中的分离和质谱仪器中的质谱分析，通过分析样品分子的质谱图谱，可以确定样品的成分和结构。
本文将详细介绍GC-MS的工作原理及其应用。
一、气相色谱分离1.1 气相色谱柱1.2 样品进样1.3 柱温控制二、质谱分析2.1 离子化2.2 质谱检测2.3 质谱图谱三、数据处理3.1 质谱数据获取3.2 数据分析3.3 结果解读四、应用领域4.1 环境监测4.2 食品安全4.3 药物分析五、发展趋势5.1 自动化技术5.2 多维气相色谱-质谱联用5.3 高分辨率质谱技术正文内容：一、气相色谱分离1.1 气相色谱柱：GC-MS中的气相色谱柱通常是由不同类型的固定相填料组成，样品分子在柱中根据其化学性质和分子大小进行分离。
不同的柱类型和填料可以实现不同的分离效果，如环境分析常用的DB-5柱用于分离挥发性有机物。
1.2 样品进样：样品进样是GC-MS分析的第一步，通常采用进样口将样品气体化后注入气相色谱柱中进行分离。
进样量和进样方式对分析结果有重要影响，需要根据样品特性进行合适的选择。
1.3 柱温控制：气相色谱柱的温度控制对样品分离效果至关重要，通过控制柱温可以调节样品在柱中的停留时间，从而实现不同成分的分离。
温度程序是根据样品特性和分析要求进行设计的。
二、质谱分析2.1 离子化：在质谱仪器中，样品分子首先被离子化，通常采用电子轰击或化学离子化等方式将分子转化为离子。
离子化过程会产生多种离子种类，其中主要的离子种类会被选择进行检测。
2.2 质谱检测：离子化后的离子进入质谱检测器进行检测，根据不同离子的质荷比和丰度进行分析。
常用的检测器包括飞行时间质谱仪（TOF-MS）和四极杆质谱仪（Q-MS），不同检测器有不同的检测灵敏度和分辨率。
gc-ms分析原理
gc-ms分析原理GC-MS分析原理。
GC-MS（气相色谱-质谱联用）是一种常用的化学分析技术，它结合了气相色谱和质谱两种分析方法，能够对复杂混合物中的化合物进行高效、准确的分析和鉴定。
本文将介绍GC-MS分析的原理及其应用。
首先，让我们来了解一下气相色谱的原理。
气相色谱是一种基于气相色谱柱对样品中化合物的分离和分析的技术。
在气相色谱中，样品首先被注入到色谱柱中，然后通过色谱柱中的填料物，不同的化合物会以不同的速率在色谱柱中移动，从而实现了化合物的分离。
在色谱柱之后，化合物会被依次进入质谱仪进行质谱分析。
接下来，我们来了解一下质谱的原理。
质谱是一种利用离子化技术对化合物进行分析和鉴定的方法。
在质谱仪中，化合物首先被离子化，然后经过质谱仪中的电场和磁场的作用，不同质荷比的离子会以不同的速率被分离出来，最终被检测器检测到，从而得到了化合物的质谱图谱。
GC-MS联用技术将气相色谱和质谱有机地结合在一起，充分发挥了两种分析方法的优势。
在GC-MS联用技术中，样品首先通过气相色谱柱进行分离，然后进入质谱仪进行质谱分析，最终得到了高分辨率、高灵敏度的分析结果。
GC-MS分析在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用。
例如，在食品安全领域，GC-MS可以用于检测食品中的农药残留、食品添加剂等有害物质；在环境监测领域，GC-MS可以用于监测大气中的挥发性有机物、水体中的有机污染物等；在药物研发领域，GC-MS可以用于药物的分析和鉴定。
总之，GC-MS分析技术在化学分析领域有着不可替代的地位。
综上所述，GC-MS分析技术是一种高效、准确的化学分析方法，它结合了气相色谱和质谱两种分析方法的优势，能够对复杂混合物中的化合物进行分析和鉴定。
GC-MS分析技术在化学、生物、环境等领域有着广泛的应用前景，将为化学分析领域的发展带来新的机遇和挑战。
GC-MS原理和在食品添加剂中的应用2
综述GC-MS原理和在食品添加剂检测中的应用1.GC-MS的原理气相色谱(GC)是以气体为流动相的色谱方法，当多组分的混合物进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。
吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。
如此，各组分在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。
[1]质谱分析法(MS)是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种。
被分析的样品首先经过离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比(m/z)分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。
[2]气相色谱-质谱联用分析法是将分析能力很强的色谱仪与定性定量能力很强的质谱通过适当的接口相结合成完整的分析仪器。
两谱有机的结合起来而实现在线联用，相互取长补短，获得两种仪器单独使用时所不具备的更快、更有效的分析功能。
气相色谱仪分离试样中的各组分，起着样品制备的作用；接口把气相色谱流出的各组分送入质谱仪进行检测，起着气相色谱和质谱之间适配器的作用，质谱仪将接口依次引入的各组分进行分析，成为气相色谱仪的检测器；计算机系统交互式地控制气相色谱、接口和质谱仪，进行数据采集和处理，由此同时获得色谱和质谱数据，对复杂试样中的组分进行定量和定性分析。
[3]接口技术中要解决的问题是气相色谱仪的大气压的工作条件和质谱仪的真空工作条件的联接和匹配。
接口要把气相色谱柱流出物中的载气尽可能多的除去，同时保留和浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱仪的工作流量。
由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间，一个完整的色谱峰通常需要至少6个以上数据点。
这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描。
另一方面，要求质谱仪能很快在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。
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用70ev电子能量轰击的操作方式被称为标准电子电离（EI）。在这种 方式下，只有带正电荷的碎片离子才被检测。值得注意的是在这种方式下， 电力效率只有0.01%！
新疆农业科学农业质量标准与检测技术研究所
气质联用仪的基本原理
汇报人：刘河疆
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1. GC-MS 简介
GC-MS
这种重要的分析技术是由气项色谱（GC） 和质谱检测器（MS）两部分结合起来所组成 的。该技术利用气相色谱的分离能力让混合 物中的组分分离，并用质谱鉴定分离出来的 组分（定性分析）以及其精确的量（定量分 析）。气相和质谱控制、数据的记录、分析 都由电脑完成。气质连用具有非常高的灵敏 度（10-15克），并且可以分析范围非常广泛 ，例如农药残留、环保、兴奋剂等
现分析自动化
现分析工作的自动化。
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GC-MS 的基本构造
GC-MS联用仪器的基本组成部件
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质谱常用术语
2-甲基四氢呋喃
1.丰度 2.质荷比（M/Z） 3.基峰 4.分子离子 5.碎片离子 6.偶电子离子 7.奇电子离子
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质谱常用术语
1.丰度（相对丰度、绝对丰度） 2.质荷比（M/Z） 3.基峰：质谱图中最大的峰 4.分子离子：化合物的分子被电子轰击，失去一个电子而形 成的单电荷离子 5.碎片离子：离子碎裂产生的离子 6.偶电子离子：外壳层电子全部成对的离子 7.奇电子离子：外壳层含有一个未成对电子 8.同位素峰（见下页表） 9.氮规则：假若一个化合物不含有氮原子或含有偶数个氮原 子，则其分子离子的质量将是偶数；反之如果有一个化合物 含有奇数个氮原子，则其分子离子的质量将为奇数。 环加双键值：通式CXHYNZON 环加双键值=X-0.5Y+0.5Z+1
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四级杆
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高能打拿极和电子倍增器
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电子倍增器
电压有使用上限（3000伏） 电压的提高，可以提高检测器的信号。
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电子倍增器的寿命曲线
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为什么MS需要真空？？？ 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 消除放点 增加灵敏度
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仪器结构概述 v 离子源
v 四级杆
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仪器结构概述
v 六级杆碰撞池
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EI离子源 原理
被分析的样品气态分子进入离子源，将电子轰击转化为离子。 电子轰击（electron impact ,EI）离子源，其构造原理如图
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EI离子源 原理
在电离室内，气态的样品分子受到高速电子的轰击后，分 子就失去电子成为正离子（分子离子）： 分子离子继续受到电子的轰击，使一些化学键断裂，或引起 重排以瞬间速度裂解成多种碎片离子（正离子）
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GC-MS 技术优势
定性能力高
用化合物分子的指纹、质谱图鉴定组分，大大优于色谱保留时 间，GC-MS的定性指标有分子离子、功能团离子、离子峰强比、 同位素离子峰、离子反应的母离子质量数及总离子流色谱峰、
选择离子色谱峰和选择反应色谱峰所对应的保留时间窗。
一般应用可省略其 他色谱检测器
GC-MS联用仪的全扫描工作方式是最通用的灵敏度极高峰的色 谱检测器，而选择离子和选择反应工作方式是最可变和最具有
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总离子流色谱
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气质连用数据是三维的
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三重四级杆质谱仪的优点(与单四级杆质谱相比)
三重四级杆质谱仪的优点(与单四级杆质谱相比) 在高化学背景样品中可以对目标化合物选择性定量。
在复杂的载体中可以获得更好的信噪比。
可以达到飞克水平的检测限和定量。
对某些样品分析的应用能够满足严格的法规限制。
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电离技术简介
v 为了得到分子离子峰，采用了一些“软电离”技术： (1)化学电离（CI） (2)快原子轰击（FAB） (3)场电离与场解析（FI,FD） (4)电喷雾电离（ESI） (5)大气压化学电离（APCI） 这些电离方式与EI方式不同。它们共同之处在于电离时 所需要的能量较低，因而不容易导致分子离子继续断裂
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常见元素同位素表
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EI离子源概念图
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-离气相子色源谱法实测物定葡图萄—中3—7种以农药安残捷留伦气质为例
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电子电离（EI）
1.6结论 论一
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电子电离（EI）
在EI中用电子轰击分子形成离子。由于电子与电子之间的相互作用， 样品分子失去轰击它的电子以及分子内一个成键电子，结果分子形成离子 并带 一个正电荷（通常是正一价，但离子也可能带多个正电荷）。最初 分子离子的数量依赖于离子轰击的能量，并随轰击电子的能量增加，形成 离子的数量增加。在达到 一定值（大约30ev）电子能量的增加形成的分 子离子数量不会增加。
选择性的高灵敏度的色谱选择性检测器，所以应用时可省略其
他色谱检测器。
分离尚未分离的色 用提取离子色谱、选择离子监测法和选择反应监测法，可分离
谱峰
总离子流色谱图上未分离或被化学噪音掩盖的色谱峰
提高定量分析纯度 可用同位素稀释和内标技术提高定量精度和定性能力
提高仪器功能，实 计算机的多功能使仪器的结构更简单，操作更方便，更易于实
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仪器结构概述—以安捷伦7000为例
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仪器结构概述
这是一个Agilent GC QQQ 分析系统的功能图。气相色谱仪可以将气 化混合物分离成不同的化合物。分离依据是基于两个阶段之间的分析物的 保留，固定液相和流动气相。接口将GC色谱柱的流出物导入质谱，垂直于 离子的路径。质谱仪包括五个组成部分。离子源接收样品和产生离子的电 子碰撞。第一个质量过滤器，或四级杆，将各种各样的离子根据其质荷比 （m/z）在SIM或扫描模式进行分类。然后导入离子碰撞池，在那里和氮气 进行碰撞诱导解离。第二个四级杆可以充当第二根质量过滤器并可以在 SIM或扫描模式中操作。高能打拿极和检测器得到离子和方大信号。质谱 中记录信号并发送到化学工作站的数据文件中。