LCMS(ESI)的基本原理及应用分析
lcms质谱仪原理
lcms质谱仪原理
LCMS质谱仪原理。
LCMS（液相色谱-质谱联用）是一种高效的分析仪器，它将液相色谱和质谱联用，能够快速、准确地分析样品中的化合物。
LCMS质谱仪的原理是基于液相色谱和质谱的原理相结合，下面我们来详细了解一下LCMS质谱仪的原理。
首先，液相色谱部分。
样品通过进样器被引入到色谱柱中，色谱柱中的填料会将样品中的化合物分离出来。
不同的化合物会在不同的时间点到达检测器，从而实现了化合物的分离和纯化。
液相色谱的主要原理是通过不同化合物在固定填料中的分配系数不同，从而实现了化合物的分离。
接下来是质谱部分。
色谱柱分离出的化合物进入质谱部分，被离子源电离产生离子，然后进入质谱仪中的质子飞行管。
在飞行管中，离子根据质量-电荷比进行分离，不同质量-电荷比的离子会在不同时间到达检测器。
通过检测不同时间到达的离子，可以得到化合物的质谱图谱，从而确定化合物的分子结构和质量。
LCMS质谱仪的原理是将液相色谱和质谱相结合，通过液相色谱实现样品的分离和纯化，然后通过质谱实现化合物的鉴定和分析。
这种联用技术大大提高了分析的准确性和灵敏度，可以应用于药物分析、环境监测、食品安全等领域。
总结一下，LCMS质谱仪的原理是基于液相色谱和质谱的原理相结合，通过色谱分离和质谱分析，实现了对样品中化合物的快速、准确分析。
这种分析技术在科学研究和工业生产中具有重要意义，为我们提供了强大的分析工具。
液相色谱质谱LCMS联用的原理及应用
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。
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。
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。
OH H N C3H
C3H
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
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。
LCMS(ESI)的基本原理及应用
质谱常用术语
1、分子离子(molecular ion) 自由基（radical）离子M•+。很活泼，易碎裂而产生广义的碎片离子
2、准分子离子(quasi-moleculanr ion) 由软电离技术产生的质子或其他阳离子加合离子以及去质子化或其他阴 离子加合离子。
3、碎片离子(fragment ion) 电离后具有过剩内能的分子离子能以多种方式裂解生成碎片离子。
ESI的电离模式的选择原则
❖ ESI(+)： - 适应于碱性样品，含有仲氨或叔氨基时可优先考虑 - 适合酸性系统： 容易加合质子
❖ ESI(-)： ❖ - 适应于酸性样品，含氯、含溴和多个羟基时可尝试使用
- 在 碱性系统 中：易失去质子
❖ 对于本身 离子流较弱的样品建议 - 在酸性系统中做ESI(+)
大气压化学电离(APCI) ： 气相化学电离 (CI)过程中溶剂相当于CI反应气来使样品电离。
大气压光致电离 (APPI): Krypton氪灯产生的紫外光电离气相样品或参加随后的气相反应。
LC/MS 技术的相对适用性
液质联用技术的相对适用范围
100,000
电喷雾(ESI)
10,000
分子量
1000
雾化气压力
干燥气 温度和流速
电喷雾喷雾室设置
帽电压 裂解区
雾化气压力 <200 mL/min 200-400 mL/min 400-800 mL/min >800 mL/min
10-20 psig 20-30 psig 30-50 psig 50-70 psig
干燥气流速 (6-12 L/Min) • 含水高需更高的流速 • 如果太底，液滴会导致谱图中的尖峰
LCMS原理详细讲解PPT课件
光电离APPI）与基质辅助激光解吸电离。前者常采
用四极杆或离子阱质量分析器，统称API-MS。后者
常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-
TOF-MS）。API-MS的特点是可以和液相色谱、毛
细管电泳等分离手段联用，扩展了应用范围，包括
药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、
-
1 4 6 8 9 2 .0 0
17
146500
147000
147500 Mass, amu
148000
148500
149000
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
-
36
-
37
实验室现有的质量分析GC不需要？
-
3
液质联用与气质联用的区别:
气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器， 适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的 化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图， 可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问 题：不挥发性化合物分析测定；极性化合物的 分析测定；热不稳定化合物的分析测定；大分 子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的 分析测定；没有商品化的谱库可对比查询，只 能自己建库或自己解析谱图。
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.
液质原理简析
液质联用（LCMS）原理简析1.质谱法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。
质谱的样品一般要汽化，再离子化。
不纯的样品要用色谱和质谱联用仪，是通过色谱进样。
即色谱分离，质谱是色谱的检测器。
离子在电场和磁场的综合作用下，按照其质量数m和电荷数Z的比值(m/z，质荷比)大小依次排列成谱被记录下来，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。
2.质谱仪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┗━━━━━╋━━━━━━┛真空系统质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、检测器组成。
还包括真空系统、电气系统和数据处理系统等辅助设备。
（1）离子源：使样品产生离子的装置叫离子源。
液质的离子源有ESI，APCI，APPI，统称大气压电离(API)源，实验室常用液质的离子源为ESI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。
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）得到化合物的部分结构。
（2）质量分析器： 由它将离子源产生的离子按m/z分开。
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。
质量分析器有：磁场和电场、四极杆、离子阱、飞行时间质谱、傅立叶变换离子回旋共振等。
实验室目前液质的质量分析器类型：三重四极杆（QqQ）：离子源→第一分析器→碰撞室→第二分析器→接收器MS1 MS2Q1 q2 Q3QqQ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。
色谱联用技术LCMS
由于 HPLC目前的应用极其广泛， 特别是在我们药学专业应用更为普遍， 所以 LC-MS 在使用上比 GC-MS 有更 高的使用价值。
二、LC-MS的工作原理
与GC-MS基本相同，最大的不同是接口不同。 另外， LC-MS 一般用来分析挥发性差，热不稳 定的样品，应用范围增大。 非极性化合物不能分析。（难以离子化）
（1）种类：甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合 物以及易挥发盐的缓冲溶液。 若流动相需用缓冲溶液，该缓冲液最好具有挥发 性，这样可减少缓冲盐在离子源内的沉积。
应当根据样品所需的极性以及样品的pH值，调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力，以 增强离子的解吸作用，离子化效率提高。 （2）流速：和色谱柱的内径有关，内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
五、 HPLC-MS的灵敏度
MSD与DAD的比较
（三甘油）
（椰子油） 椰子油
氨基甲酸盐
六、LC-MS联用仪的真空
七、 碰撞诱导解离（CID）技术
电喷雾是一种“软”电离技术，通常只形成准 分子离子，提供分子量信息。但是在实际工作中， 特别是对未知化合物的分析，不仅需要分子量，而 且更需要尽可能多的化合物碎片信息。 碰撞诱导解离（CID）可解决这一不足。
电喷雾接口（ ESI）液滴变化示意图:
Charged Droplets
--+ + ++ + + + + + + + + + + + - + - + ++ - -- + + -+ --+ + ++
lcms质谱仪原理
lcms质谱仪原理
LC-MS质谱仪是一种联合液相色谱（LC）和质谱（MS）技术的仪器，主要用于分析和鉴定复杂样品中的化合物。
LC-MS
质谱仪的基本原理如下：
1. 液相色谱（LC）部分：在LC部分，样品溶液通过进样器
被注入进一个色谱柱中。
在色谱柱内，样品中的化合物会与柱填料上的固定相互作用，并在流动相的作用下，根据其化学性质的不同以不同的速率进行分离。
2. 质谱（MS）部分：在MS部分，离子化源将样品中的化合
物转化为荷电的离子。
这通常通过电离技术（如电喷雾（ESI）或化学电离（APCI））实现。
3. 离子聚焦：离子化后，离子被引入质谱仪中的离子门。
离子门的作用是选择性地传输特定质量/荷比（m/z）的离子。
这样，仪器可以选择性地传递特定的离子种类，以便进一步分析。
4. 分析和检测：离子在进入质谱部分之前可能需要进行解离和/或聚焦。
在质谱仪的分析部分，离子会遭受一系列的分析步骤，如质谱分析器中的离子解离，以及质谱检测器的荧光检测。
这些步骤将离子按照其质量和荷电比分开并检测。
5. 数据分析：最后，仪器会生成一个离子流谱图，其中离子的质量和相对丰度用图形显示。
这个谱图可以用于鉴定和分析样品中的化合物。
这是LC-MS质谱仪的基本原理。
通过结合液相色谱和质谱技术，LC-MS质谱仪可以对复杂样品进行高效、高灵敏度、高选择性的分析。
LCMS液质联用仪原理及基础知识介绍
LCMS液质联用仪原理及基础知识介绍LC-MS是液相色谱-质谱联用技术，是将液相色谱（LC）与质谱（MS）两种分析技术结合起来，对化合物进行分离和定性定量分析。
液相色谱将混合物中的化合物分离开来，而质谱则对分离后的单个化合物进行分子结构和组成的分析。
LC-MS的原理是首先通过液相色谱将混合物中的化合物分离开来。
液相色谱采用一个固定相（如柱子内的填料）和一个移动相（溶剂），将待分离的化合物通过不同的亲和性与固定相进行交互，从而使化合物逐步分离。
分离后的化合物进入质谱部分进行分析。
质谱主要是通过离子化技术将分离后的化合物转化为离子，并在电场作用下进行分离和检测。
常见的离子化技术包括电喷雾离子源（ESI）和化学电离（CI）等。
在质谱仪中，离子化的化合物被加速到一定能量，通过一个磁场进行分离，根据离子的质量与荷比（m/z）比值，可以得到化合物的分子质量。
LC-MS的基础知识包括液相色谱和质谱。
液相色谱（LC）：液相色谱是一种在液体流动相中通过固定相分离化合物的技术。
在液相色谱中，通过调节流动相的组成、温度、流速等参数，可以改变溶剂在固定相上的极性和亲和力，从而实现化合物的分离。
常见的液相色谱技术包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、离子色谱（IC）等。
质谱（MS）：质谱是一种通过分析分子离子的质荷比来确定化合物的结构和组成的分析技术。
质谱主要包括离子化、质量分析和信号检测等步骤。
离子化可以通过不同的技术实现，如电喷雾离子源（ESI）、化学电离（CI）等。
质量分析部分主要通过加速离子，使其通过磁场分离，根据离子质量与荷比，可以得到化合物的质量。
信号检测主要是在质谱仪内部检测加速离子之后的荷电粒子。
LC-MS在许多领域中有广泛的应用。
例如，在生物医药领域，LC-MS 可以用于药物代谢和药物残留的研究；在环境科学中，LC-MS可以用于检测水体和土壤中的有机污染物；在食品安全监测中，LC-MS可以用于检测食品中的农药残留和添加剂等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
［2M+23］+
负离子模式：
［M-H］-
M-1
ES模式下的单电荷离子
Chemstation 得到的质谱图
常见的A+2同位素峰值
质谱图相关概念
❖ 总离子色谱图(TIC)---分析时间内所有扫描获得的 离子流强度对时间作图所得的色谱图
❖ 提取离子色谱图(EIC)—根据监测化合物分子量提取 其产生的离子流强度对时间作图所得的色谱图.
GC/MS
大气压化学电离源(APCI)
非极性
分析物的极性
极I-MS是一个针对液相样 品(HPLC, FIA, Infusion)的 检测方法。样品经去溶剂 、离子化，按质荷比被分 析和检测。
适用于一个宽的化合物范围 fg - pg 灵敏度 定性信息
.501.21 2.71 .21 2.71 5.071 4.692 4.851 4.08751 .471
在ES中干燥气设置的作用
8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0
D r y i n g g a s :3 0 0 癈 ,6 l / m i n
2 0 0 0 0 1 5 0 0 0 1 0 0 0 0 5 0 0 0
雾化气压力
干燥气 温度和流速
电喷雾喷雾室设置
帽电压 裂解区
雾化气压力 <200 mL/min 200-400 mL/min 400-800 mL/min >800 mL/min
10-20 psig 20-30 psig 30-50 psig 50-70 psig
干燥气流速 (6-12 L/Min) • 含水高需更高的流速 • 如果太底，液滴会导致谱图中的尖峰
仪器结构
APCI ESI EI
大气压电离-电喷雾电离源 API-Electrospray Ion Source
大气压电离-电喷雾电离 (API-Electrospray Ionization)
电喷雾电离－离子形成的必要步骤
•步骤 1 溶液中的电离
• 样品的pKa • 溶液的pH
•步骤 2 喷雾
LCMS(ESI)的基本原理及应用
内容
❖ 大气压离子化质谱法 ❖ ESI离子源的结构、原理 ❖ ESI的适用范围 ❖ 质谱图谱解析
大气压电离质谱（API –MS）
API-MS 是在大气压条件下的质谱离子化技术的总称： •对引入系统的样品进行电离并继续质量分析的过程。 •API-MS可以用下面的模式操作：
步骤 3－带电液滴的去溶剂
加热的氮气蒸发了液滴，增加了电荷/体积比。 Rayleigh极限是带电液滴能够存在的最大 电荷/体积比 。当电荷超过这 个极限时，发生库仑破裂。
热干燥气体
步骤 4－从溶液中解吸离子
当液滴的场强超过分析物在溶液中的溶解能时，离子解吸进入气相。 离子蒸发
带电残余物
步骤 5－气相中的离子反应
质谱常用术语
1、分子离子(molecular ion) 自由基（radical）离子M•+。很活泼，易碎裂而产生广义的碎片离子
2、准分子离子(quasi-moleculanr ion) 由软电离技术产生的质子或其他阳离子加合离子以及去质子化或其他阴 离子加合离子。
3、碎片离子(fragment ion) 电离后具有过剩内能的分子离子能以多种方式裂解生成碎片离子。
缔合（对类似糖的中性物质） M° + Na+ [M - Na]+ （碱金属，如20 mM 乙酸钠）
衍生化 形成离子或酸/碱产物
步骤 2－气动辅助电喷雾－产生带电液滴
含有约100,000电荷、直径2 mm的 带电溶剂液滴
喷雾柱体、端板和毛 细管上的场使液滴带
电
由于溶剂组成或流速，气动喷雾减小了液滴的大小对粘度和表面张力的 偏离
干燥气温度 • 蒸汽压越低的溶剂温度越高 • 开始为 300 - 350C
帽电压
• 用FIA优化 (2000-5000) • 开始 3000 V • 在负离子模式，注意高的室电流或兰色光辉（电
晕针显示）：当这现象发生时须降低帽电压
在ES中干燥气设置的作用
3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
•表面张力和粘度 •气动辅助
•步骤 3 去溶剂
•干燥气温度和流速
•步骤 4 离子从溶液中解吸
•溶解能
•步骤 5 气相中的离子反应
现代仪器上的气 动喷雾和干燥， 减小了这些参数 的影响。
步骤 1－在如溶液中何产生离子？
酸/碱化学性质 M - NH2 + 酸 [M - NH3]+ + 酸M - COOH + 碱 [MCOO]- + 碱+
D r y i n g g a s :3 5 0 癈 ,1 2 l / m i n
2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0
液滴产生噪音更大的谱图
1 0 0 0
适合电喷雾的样品
• 含杂原子的样品 • 通过引入可接受一个电荷的化合物 • 在溶液中是多电荷的样品 • 在溶液中是离子的化合物 • 适用于热喷雾的样品 • 当不能引入电荷时避免极其非极性的样品
❖ 质谱棒状图---不同质量的离子质荷比与其相对的离 子强度所形成的谱图
Thanks!
4、多电荷离子(multiply-charged ion)
5、同位素离子(isotopic ion)
ESI正、负离子模式常见离子:
正离子模式：
［M+H］+
［M+1］+
［M+ Na］+
［M+23］+
［M+K］+
［M+39］+
［M+NH4］+ ［2 M+H］+
［2M+18］+ ［2M+1］+
［2 M+ Na］+
D r y i n g g a s : 3 0 0 癈 , 6 l / m i n
1 2 0 0 0 0 8 0 0 0 0 4 0 0 0 0
D r y i n g g a s : 3 5 0 癈 , 1 2 l / m i n
5
1 0 1 5 2 0 2 5 m i n
由于液滴不完全干燥导致的尖峰
电喷雾需考虑的
样品 • 在溶液中为离子态: 儿茶酚胺、硫酸酯共轭物、丁基胺 • 有可诱导电离的化合物：甲醇 • 含杂原子的化合物：氨基甲酸酯类，苯并二氮杂草类 • 溶液中带多电荷：蛋白质、多肽、低聚核甘酸
溶液化学参数 • 流速 • 样品的 pK, 溶液 pH • 溶液导电性
应避免的样品 • 尤其非极性的样品：PAHs, PCBs
(1) 电喷雾离子化 (ESI) (2) 气动辅助电喷雾（也叫离子喷雾） (3) 大气压化学电离（APCI） (4) 大气压光致电离（APPI）
API-MS操作的四种模式的主要特征
电喷雾： 使用电场产生带电液滴继尔通过离子蒸发分析离子的电离过程。
气动辅助电喷雾： 与电喷雾（上面）相同，除了最初的液滴形成是由于气动喷雾的结果。
大气压化学电离(APCI) ： 气相化学电离 (CI)过程中溶剂相当于CI反应气来使样品电离。
大气压光致电离 (APPI): Krypton氪灯产生的紫外光电离气相样品或参加随后的气相反应。
LC/MS 技术的相对适用性
液质联用技术的相对适用范围
100,000
电喷雾(ESI)
10,000
分子量
1000
通过离子传输区域时从大气压喷雾室的反应中会发生质子转移和 电荷交换反应。这个高压区允许发生1000次离子/分子反应。
•质子转移
与HPLC添加剂相比，如：氨、三乙胺（质子亲合力分别为206 和232 kcal/mole ），样品具有较低质子亲合力的会丢失一个质 子，变成中性或形成加合离子，如[M+NH4]+
ESI的电离模式的选择原则
❖ ESI(+)： - 适应于碱性样品，含有仲氨或叔氨基时可优先考虑 - 适合酸性系统： 容易加合质子
❖ ESI(-)： ❖ - 适应于酸性样品，含氯、含溴和多个羟基时可尝试使用
- 在 碱性系统 中：易失去质子
❖ 对于本身 离子流较弱的样品建议 - 在酸性系统中做ESI(+)