质谱分析技术原理与应用
质谱的原理分析及应用

质谱的原理分析及应用一、质谱的基本原理质谱是一种用于分析化学样品的方法,通过对样品中分子的离子化、分子离子对的分裂和分子离子对的检测,得到样品中各种化学物质的质量-荷电比,从而可进行结构鉴定和定量分析。
质谱的基本原理包括以下几个方面:1.离子化:将样品中的分子经过加热或电离辐射等方式转化为电离态,通常是产生正离子或负离子。
2.质量分析:利用质谱仪对离子化的样品进行质量分析,根据离子的荷电比(m/z值),确定化合物的质量。
3.离子对的分裂:离子在磁场中根据其质荷比进行分裂,不同质荷比的离子离开基准轨道并分裂为多个离子。
4.离子检测:利用离子检测器对分裂后的离子进行检测,根据离子的信号强度和荷电比(m/z值),获得样品的质谱图谱。
二、质谱的应用质谱作为一种强大的分析工具,在许多领域得到广泛的应用。
以下是质谱在不同领域的应用:1. 化学分析•定性分析:通过对样品中化合物的质谱图谱进行解析,确定化合物的结构和组成。
•定量分析:利用质谱的灵敏度和选择性进行化合物的定量分析,如药物分析、环境监测等。
2. 生物医学•蛋白质组学:质谱可以用于蛋白质的组成和结构鉴定,研究蛋白质的功能和代谢。
•代谢组学:通过对生物样品的质谱分析,了解代谢产物的种类和含量,研究生物体的代谢过程和疾病机制。
3. 环境与食品安全监测•环境污染物检测:质谱可以用于检测土壤、水体、大气中的污染物,如重金属、农药等。
•食品安全监测:通过质谱分析,检测食品中的农药残留、重金属、食品添加剂等有害物质。
4. 新药研发•药物代谢动力学:通过质谱分析,研究药物在体内的代谢过程、代谢产物的结构和代谢动力学参数,为药物的临床应用提供依据。
•药物安全性评价:质谱可以用于检测药物代谢中的不良反应和代谢产物的毒性,评估药物的安全性。
三、质谱的发展趋势随着科技的进步和对更高分辨率、更高灵敏度的需求,质谱技术也在不断发展。
以下是质谱技术的发展趋势:1.高分辨质谱:发展高分辨质谱仪器,提高质谱的分辨率和信号强度,实现更精确的分析和鉴定。
质谱分析技术的原理和应用

质谱分析技术的原理和应用质谱分析技术是一种基于质量-电荷比(m/z)比率的分析方法,可用于分析样品中的化合物结构,确定化合物的分子式和分子量,检测样品中的元素和同分异构体等。
本文将介绍质谱分析技术的原理和应用。
一、原理质谱分析技术分为质谱仪和质谱检测器两部分。
质谱仪的主要部分由电离源、质量分析器和检测器组成,它们的组合可以根据不同的分析目的进行调整。
在样品进入电离源后,会被电离成带电荷的离子,然后以不同的速度/能量/方向进入质量分析器。
在分析过程中,分析器会根据离子的m/z比率,将离子分离并聚焦在不同的位置,之后被探测器检测到。
二、应用1. 检测化学元素质谱分析技术可以用于检测化学元素。
例如,元素化学分析中,电弧放电等方法可以将物质原子激发成离子态,然后再用质谱仪进行检测,从而确定物质中某种元素所含的量和种类。
2. 和生物学相关的研究质谱分析技术也被用于细胞生物学和生物医学领域。
一些科学家利用质谱技术分析细胞样品中的蛋白质,这可以帮助研究者确定蛋白质分子的序列,结构和交互方式,以及其在细胞内的生化功能和信号传递中的作用。
3. 确定化合物的种类和结构质谱分析技术可以被用来测定化合物的分子量以及化合物的结构。
例如,在有机化学中,利用电喷雾质谱等方法可以确定有机化合物的化学结构、同分异构体等。
4. 离子迁移与反应动力学的研究质谱分析技术可以用于研究气体相反应动力学,对反应机理、反应速率和不同反应物的选择性等有较高的解析度。
5. 环境检测以气振动电子杆质谱法为例,质谱分析技术也可以应用于环境检测中,可以检测大气中的污染物、水中的重金属、土壤中的有机污染物等。
三、结论质谱分析技术作为一种能够分析物质中的成分和性质的分析方法,被广泛应用于生物学、化学、环境科学等多个领域,具有很高的分析精度和分析速度。
质谱分析技术的不断改进与发展必将为社会和科学技术进步做出重要贡献。
质谱仪的原理及应用

质谱仪的原理及应用
质谱仪是一种高科技仪器,用于分析化合物的结构、组成和含量等信息。
其基本原理是将待分析的化合物分子通过不同的方式转化为离子,并根据这些离子的质量/电荷比(m/z)进行分析和检测。
质谱仪的应用非常广泛,包括但不限于以下几个方面:
1.结构鉴定:质谱仪可通过测定待分析样品中的离子质量来确定其分子式、结构和碎片情况,帮助科学家快速准确地鉴定化合物的结构。
2.定量分析:质谱仪可根据待测样品中的目标化合物的特征离子峰的强度进行定量分析,可以对药物、环境污染物、食品添加剂等进行精确的定量测定。
3.代谢组学:质谱仪在代谢组学研究中具有重要作用,可以通过分析生物体内的代谢产物,揭示生物体内的代谢途径、代谢产物的变化规律等,为疾病诊断、药物研发等提供重要信息。
4.蛋白质组学:质谱仪在蛋白质组学研究中也有广泛的应用,可用于分析蛋白质的氨基酸序列、翻译后修饰等,帮助研究人员了解蛋白质的结构和功能。
5.环境监测:质谱仪可用于分析环境中的有机污染物、重金属、农药残留等,帮助监测环境质量和保护生态环境。
6.食品安全:质谱仪可用于检测食品中的添加剂、农药残留、重金属等有害物质,保障食品安全。
综上所述,质谱仪在化学、生物学、环境科学等领域都有着重要的应用价值,为科学研究、工业生产和环境保护提供了强大的技术支持。
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质谱分析技术在食品中的应用

质谱分析技术在食品中的应用随着科技的发展,质谱分析技术在食品检测领域发挥着重要的作用,对于食品安全问题的解决起到了至关重要的作用。
本文将从介绍质谱分析技术的基本原理、常见的质谱仪器、质谱分析技术在食品检测中的应用等方面进行探讨。
一、质谱分析技术的基本原理质谱分析技术是一种利用化学分析技术中的物理分析方法,根据原子、分子的质量和电荷比例来对这些微观组成结构进行分析、鉴定的技术。
质谱分析技术基于的基本原理是在高真空下,将目标物质经过加热、电离等处理后形成离子,再利用束流把离子浓缩成束,在不同的或灭质吸积、飞行时间等技术条件下测定各个离子组分的质量分数,最后通过不同的质量分析仪器进行鉴定分析。
质谱分析技术可以有效地对食品进行定性和定量分析,并检测出其中的有害物质。
二、常见的质谱仪器目前,常见的质谱仪器有气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱质谱联用仪(LC-MS)、飞行时间质谱仪(TOF-MS)等。
这些仪器广泛应用于食品安全检测中。
气相色谱质谱联用仪(GC-MS)是一种将气相色谱技术与质谱技术联用的仪器。
该仪器通过对样品中有机物分子的化学性质和质量进行测量和分析,检测出食品中的农药、残留物、有害物质等物质。
液相色谱质谱联用仪(LC-MS)是一种将液相色谱技术与质谱技术联用的仪器。
该仪器通过将样品中化学物质分离并与质谱仪的离子源相耦合,分析样品中的有害物质、药物残留、食品添加剂等。
飞行时间质谱仪(TOF-MS)是利用离子的飞行时间测量其质量的一种质谱仪器。
该仪器可以测定样品中的各种成分,如化合物结构、分子量和可能的杂质等。
三、质谱分析技术在食品检测中的应用质谱分析技术在食品安全检测中的应用非常广泛,涵盖了从生产、加工、运输到销售各个环节,主要体现在以下方面:1. 检测食品中的添加剂。
质谱分析技术可以对食品中的添加剂进行监测和检测,很好地解决了目前市场上添加剂滥用现象的问题。
2. 检测食品中的农药残留。
质谱技术的原理及应用论文

质谱技术的原理及应用论文引言质谱技术是一种重要的分析技术,广泛应用于有机化学、生物化学、环境监测等领域。
本文将介绍质谱技术的原理,并探讨其在科学研究和实际应用中的重要性。
质谱技术的原理质谱技术基于质量光谱的分析原理,通过对物质中离子的质量和丰度进行测量,得到物质的化学组成和结构信息。
其主要原理可归纳为以下几点:1.离子化:物质在质谱仪中经过离子源的作用,将其转化为带电的离子。
常用的离子化技术包括电子轰击电离、化学电离和电喷雾离子化等。
2.分离:离子通过不同的分析器,根据其不同的质量/电荷比,被分离出来。
常见的分析器包括质量筛选器、时间飞行式质谱和四极杆质谱仪等。
3.检测:分离的离子被检测器接收并转化为电信号,信号的强弱与离子的丰度成正比。
常见的检测器有离子倍增管、通道电子倍增器和多道采样器等。
4.数据分析:通过对质谱仪得到的数据进行分析和处理,可以获得样品中的化学信息,如化合物的分子量、结构等。
质谱技术的应用质谱技术在各个领域都有广泛的应用,下面将分别介绍其在有机化学、生物化学和环境监测中的应用。
有机化学应用•分析有机物质:质谱技术可以对有机化合物进行快速准确的分析,如有机合成中的产物鉴定、有机污染物的检测等。
•结构解析:通过质谱技术可以确定有机化合物的分子量、结构和化学式,为有机合成过程中的结构优化提供依据。
生物化学应用•蛋白质组学研究:质谱技术在蛋白质组学领域有重要应用,可以用于蛋白质的定量、修饰分析和结构研究等。
•代谢组学研究:通过质谱技术可以对生物体内代谢产物进行分析和研究,为代谢谱分析提供可靠的工具。
环境监测应用•环境污染物检测:质谱技术可以对环境中的污染物进行快速准确的检测,如水体中的有机污染物、大气中的挥发性有机物等。
•土壤分析:通过质谱技术可以对土壤中的有机物质进行定量和鉴定,为土壤环境的评估提供依据。
结论质谱技术作为一种先进的分析技术,在科学研究和实际应用中发挥着重要作用。
通过对物质的化学组成和结构进行准确分析,可以为有机化学、生物化学和环境监测等领域提供强有力的支持。
质谱法的原理及应用

质谱法的原理及应用引言质谱法是一种分析化学技术,用于确定样品中化合物的分子结构、组成和含量。
它基于质谱仪的原理和工作原理,通过将样品分子分离、离子化、加速和检测,得到分子离子的质荷比和相对丰度信息,并通过数据分析和解释确定化合物的结构和特征。
本文将介绍质谱法的原理以及在不同领域的应用。
质谱法的原理质谱法的原理基于质谱仪的工作原理。
质谱仪主要由进样系统、质谱仪本体、质谱检测器和数据处理系统等组成。
进样系统进样系统的作用是将样品引入质谱仪,并使其离子化。
常用的进样系统有液相进样系统和气相进样系统。
液相进样系统将溶解的样品通过进样针引入质谱仪,气相进样系统将气体样品通过气流引入质谱仪。
质谱仪本体质谱仪本体是质谱法的核心部分,主要由质谱分析器和质谱检测器组成。
质谱分析器负责将进样系统中的样品分子离子化,并进行加速、分离和聚焦。
常见的质谱分析器有质量过滤器、磁扇形质谱仪和飞行时间质谱仪等。
质谱检测器用于检测分离的离子,并将其转化为电信号。
常见的质谱检测器有离子倍增器、通量计和电子多极阱等。
数据处理系统数据处理系统用于对质谱仪获取的数据进行分析和解释,以确定所分析的化合物的结构和特征。
常用的数据处理软件有MassHunter、Xcalibur和ChemStation 等。
质谱法的应用质谱法在很多领域都有广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:1.环境监测:质谱法可以用于环境样品中有机化合物的分析和鉴定,如水样中的有机污染物和大气中的挥发性有机物。
2.食品安全:质谱法可以快速分析食品中的农药残留、添加剂和食品成分,以保障食品安全。
3.药物研发:质谱法可以用于药物分子的结构鉴定、药物代谢物的检测和药物浓度的测定,对药物研发过程起着重要作用。
4.毒物分析:质谱法可以用于分析毒物中的成分和含量,对毒物事件的调查和解决起着重要的作用。
5.生物医学研究:质谱法可以用于蛋白质的鉴定和定量,分析代谢产物和药物对生物体的影响。
质谱的应用原理

质谱的应用原理什么是质谱质谱(Mass Spectrometry,简称MS)是一种在化学、生物学、物理学等领域中广泛应用的分析技术。
它通过将样品中的分子离子化,并通过磁场和电场的作用将离子按质量分离,然后测量离子的质量和丰度,从而获取有关样品组成、结构和性质的信息。
质谱的基本原理质谱的基本原理是利用质谱仪将样品中的分子离子化,并通过磁场和电场的作用将离子按质量分离,最后进行检测。
下面将详细介绍质谱的应用原理。
1.离子化:质谱分析的第一步是将样品中的分子离子化。
常见的离子化方法包括电子轰击离子化(Electron Impact,简称EI)、化学电离(Chemical Ionization,简称CI)和电喷雾离子化(Electrospray Ionization,简称ESI)等。
2.分子分离:离子化之后,离子进入质谱仪中的磁场和电场区域。
磁场作用下,离子按质量-电荷比(m/z)比例受到偏转力的作用,并因此沿轨道进行弯曲。
电场作用下,离子在质谱仪的不同区域获得不同的动能,进一步加快离子的轨道弯曲。
通过调节磁场和电场的参数,可以实现离子按质量分离的目的。
3.检测和记录:分离之后,离子到达质谱仪的检测器。
检测器通常使用电流计或光子探测器来测量离子的质量和丰度。
质谱仪会将这些数据转化为质谱图,并进行电子处理、解析和储存。
质谱的应用领域质谱作为一种高分辨率、高灵敏度的分析技术,在许多领域中有广泛的应用。
以下是质谱的几个主要应用领域:1.药物分析:质谱可以用于药物的结构鉴定、纯度检测和代谢产物分析,帮助药物研发和品质控制,为新药的开发提供重要的支持。
2.环境分析:质谱可以用于环境中有害物质的检测和定量分析,如空气中的污染物、水中的有机物和重金属等。
通过质谱分析,可以快速、准确地确定有害物质的种类和浓度,为环境保护工作提供科学依据。
3.食品安全:质谱可以用于食品中残留农药、重金属、添加剂等物质的检测和分析。
通过质谱技术,可以有效地监测食品安全问题,保障公众的饮食安全。
质谱的原理及应用

质谱的原理及应用1. 质谱的基本原理质谱是一种重要的分析技术,它利用离子化技术将待测物质转化为离子,并通过对离子进行分析,得到物质的分子结构、组成和质量信息。
质谱的基本原理包括样品离子化、离子分离、离子检测和质量分析。
1.1 样品离子化样品离子化是质谱的第一步,常见的离子化方法包括电离和化学离子化。
电离通常采用电子轰击、电子喷雾和激光离化等方法。
1.2 离子分离离子分离是质谱的关键步骤,通过施加电场或磁场,可以将离子按照质荷比进行分离。
常见的离子分离方法包括质量过滤、离子阱和飞行时间法等。
1.3 离子检测离子检测是质谱的关键环节,常见的离子检测方法包括电子增强器、多极杆和检测器等。
离子检测器会将离子转化为电信号,并进行放大和信号处理。
1.4 质量分析质量分析是质谱的核心内容,通过质谱仪器对离子进行质量分析,可以得到物质的质量谱图。
常见的质谱分析方法包括质谱仪、质谱图和质谱库的利用。
2. 质谱的应用领域质谱作为一种高灵敏度和高分辨率的分析方法,已广泛应用于多个领域。
2.1 生物医药领域质谱在生物医药领域中主要应用于药物代谢动力学研究、蛋白质组学和分子诊断等。
通过质谱技术可以分析药物在体内的代谢途径、代谢产物和代谢酶等,对药物的疗效和安全性进行评估。
此外,质谱还可以用于分析蛋白质组的组成和结构,帮助研究蛋白质功能及其与疾病之间的关系。
2.2 环境监测领域质谱在环境监测领域中主要用于有机污染物和无机污染物的检测与分析。
通过质谱技术可以对空气、水体、土壤等中的污染物进行快速、准确的分析,有助于环境质量评估和环境治理。
2.3 食品安全领域质谱在食品安全领域中起着重要的作用,可以用于检测食品中的农药残留、重金属污染和毒素等。
通过质谱技术可以对食品样品进行快速筛查和定量分析,保障食品质量和食品安全。
2.4 新能源领域质谱在新能源领域中用于催化剂研究、电池材料分析和新能源开发等。
通过质谱技术可以研究催化剂的表面结构和反应机理,评估催化剂的催化活性和稳定性。
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质谱分析技术原理与应用质谱仪(MassSpectrometer)是一种分析质量(Mass)的仪器,可进而鉴定分子结构及定量分析。
纵观其发展历程质谱的发展速度近似于指数曲线,近年来越来越快速地成长,已成为当今分析化学功能强大的设备。
一般而言,课题越重要,参与的人越多。
美国质谱年会每年有超过3000篇的口头及墙报论文发表,超过6000人与会,没有哪一种分析仪器具有类似的会议规模。
1. 质谱仪的构造与质谱图1.1 质谱仪的基本原理与构造顾名思义,质谱仪是测定物质质量的仪器,基本原理为将分析样品(气、液.固相)电离(Ionization)为带电离子(Ion),带电离子在电场或磁场的作用下可以在空间或时间上分离: 质谱仪的种类很多,但是基本结构相同。
如图1-1 所示,质谱仪的基本构造主要分成五个部分:样品导入系统(Sample Inlet)、离子源(Ion Source)、质量分析器(MassAnalyzer)、检测器(Detector)及数据分析系统(DataAnalysis System)。
纯物质与成分简单的样品可直接经接口导入质谱仪;样品为复杂的混合物时,可先由液相或气相色谱仪分离样品组分,再导入质谱仪。
当分析样品进入质谱仪后首先在离子源对分析样品进行电离,以电子、离子、分子或光子将样品转换为气相的带电离子,分析物依其性质成为带正电的阳离子或带负电的阴离子。
产生气相离子后,离子即进入质量分析器[图1-1(a)]进行质荷比的测量。
在电场、磁场等物理作用下,离子运动的轨迹会受场力的影响而产生差异,检测器则可将离子转换成电子信号,处理并储存于计算机中,再以各种方式转换成质谱图。
此方法可测得不同离子的质荷比,进而从电荷推算出分析物中分子的质量。
此外,质谱仪还需要一个高真空系统,维持在10-4torr至10-10torr 的低压环境中让样品离子不会因碰撞而损失或测量到的m/z值有偏差。
除了质量的测量,质谱仪也可以利用串联质谱技术,更有效地鉴定化合物的分子结构。
顾名思义,串联质谱仪是由两个以上的质量分析器[图1-1(b)]连接在一起所组成的质谱仪。
当分析物经过离子源电离后,第一个质量分析器可以从混合物中选择及分离特定的离子,以外力(碰撞气体、光子、电子等)使该离子解离,并产生碎片离子,再由第二个质量分析器进行碎片离子的质量分析。
这些碎片信息可以用来鉴定小分子及蛋白质、核酸等生物分子的结构。
当样品复杂度很高时,可在样品进样区前串联一液相色谱(Liquid Chromatography,LC)或气相色谱(GasChromatography,GC)系统,帮助样品预分离(Pre-separation)以提高质谱分析的效率。
1.2 质谱图及基本名词(a)为一张典型的质谱图,横坐标(x轴)为生成离子的质荷比,纵坐标(y轴)则代表离子的相对强度。
质谱中峰强度最高的离子峰称为基峰(Base Peak),离子相对强度的计算方法是以基其峰的信号强度定为100%,其他离子峰则以相对于基峰的百分比强度表示。
由于不同结构的分子被电离的难易度及效率不同,分子离子峰的强弱随化合物结构不同而异。
(a)丙烯腈(Acrylonitrile)的质谱图; (b)丙烯腈(Acrylonitrile)的串联质谱图,利用碎裂后的产物离子可推知其结构质谱图中由分析物所形成的离子称为分子离子(MolecularIon),由其对应的m/z值可以得知分析物的分子质量。
由于分子由多个原子组成,分子的质量即组成原子的质量之总和,而原子质量常以原子质量单位表示,因此Da或amu为质谱测量常用的质量单位,且1Da(=1amu)被定义为碳122C)原子质量的1/12。
通常生物大分子的分子量大于数千Da,常用kDa作为单位。
通过测量准确质量(AccurateMass)更可推导出可能的化学分子式。
在串联质谱技术中,第一个质量分析器所选择的特定离子称作前体离子(Precursor Ion,有时也称ParentIon),前体离子碎裂后所产生的碎片离子称为产物离子(Product Ion)。
图1-2(b)为一张典型的串联质谱图(Tandem MassSpectrum),由于分子离子有各自特定的碎裂模式,通过解析这些碎片“指纹”可以推知原先分子的结构。
2. 质谱仪的定性鉴定与高灵敏检测能力最常被报道和讨论的分析数据是分析物的浓度,但若所检测的分析物是错误的,浓度的可信度再高也没有意义。
因此,除了“定量”的质量之外,鉴定是哪一种化合物的正确性也极为重要。
在质谱仪因高灵敏度而广受关注之前,它最为人知的优点就是其远优于其他仪器的定性鉴定能力。
现在和生活息息相关的许多领域,如环境质量、食品安全、生物医药与临床诊断,多涉及低浓度的化合物。
因此低浓度物质的检测能力,特别是在复杂背景(复杂基质)下检测低浓度化合物的能力,成为分析仪器非常重要的一个功能指标。
目前质谱仪即以其远优于其他分析仪器的检测能力,成为分析化学最重要的分析仪器。
2.1质谱仪的定性功能20世纪70年代以前,质谱仪主要用于化合物结构的鉴定。
有机化学家可由质谱图的分子离子判定化合物的分子量,再通过众多的碎片离子判断化合物的化学结构。
由于核磁共振谱仪快速的发展及优异的结构解析能力,目前有机化学家已较少利用质谱图来推测化合物的结构,取而代之的是分析化学家使用质谱图进行化合物鉴定(定性)的工作。
一张化合物的电子轰击质谱图,除了分子离子外还包含许多碎片离子。
不同的化合物不但具有相同的分子量、相同的裂解碎片,而且各碎片的相对强度也相同的概率是十分低的,因此每个化合物的质谱图几乎是独一无二的。
分析化学家即便不知道各碎片离子所代表的化学结构,也可通过质谱图高专一性的特性达到化合物鉴定的目的。
串联质谱仪(如三重四极杆串联质谱仪)是迄今最为人知的质谱仪。
类似电子轰击质谱图,串联质谱的产物离子质谱图也具有很高的专一性.质量相同的前体离子,产生相同质量的裂解碎片(产物离子),且各碎片又具有相同强度比的概率是很低的。
研究显示,即使不检测所有的产物离子,该方法也有很高的专一性,例如,为了提高灵敏度,通常三重四极杆串联质谱仪只观测产物离子中的某两个产物离子。
根据文献资料,色谱保留时间加上一前体离子的二级产物离子的定性失误小于百万分之一。
2.2质谱分析混合物的功能有机化合物的组成元素不多(碳、氢、氧、氮、硫等),但是其组成原子的数量却往往十分可观(有的超过数十万个)。
化合物很少是单独存在的,通常和许多其他的化合物共存于样品中。
分析目标化合物时,必须排除其他共存物的干扰,才能得到该化合物的真正信号。
为了排除其他共存物的干扰,样品萃取、净化与分离,常是有机分析不可或缺的几个步骤。
气相色谱仪为一类功能强大的分离仪器,20世纪70年代气相色谱与质谱仪的成功结合,显著提高了质谱仪分析混合物的能力。
气相色谱-质谱仪也因兼具分离与鉴定两功能而广受分析化学家的重视。
液相色谱仪能够分离的化合物种类远超过气相色谱仪,因此液相色谱仪和质谱仪的联用一度是极受重视的研究主题,但是一直到20世纪90年代,耶鲁大学芬恩教授将电喷雾法应用于质谱仪才成功地将这两类仪器相结合。
近年来该方法无论在仪器还是在串联接口方面都有快速的发展,液相色谱-质谱仪已逐渐成为分析化学最重要的仪器。
质谱仪连接气相色谱仪、液相色谱仪等分离设备的主要目的,是希望借助色谱仪的分离功能,排除其他共存物的干扰。
但分离毕竟有其限制,当色谱仪无法有效分离时,就需要依赖后端检测器的分辨能力。
质谱仪因具有分辨不同质量(质量分离)的功能而优于其他检测器。
只要共流出化合物的分子量和目标化合物不同,质谱仪就能有效地避开这些化合物的干扰。
若共流出化合物和目标化合物有相同的保留时间,而且分子量也相同,就需要进一步提升检测器的分辨能力,以排除共流出物的干扰。
最著名的高分辨能力检测器就是串联质谱仪,虽然共流出物有相同的分子量,但只要产物离子的质量不同,串联质谱仪仍然可以排除共流出物的干扰。
除了可以依靠不同的产物离子来区分相同质量的化合物外,另一种区分的方法则是提高质谱仪的分辨率。
自然界各元素以碳12 为基准,其他各元素原子的精确质量(Exact Mass)都不是整数,如H为1.00794,0为15.99943,N为14.00672。
一般的低分辨质谱仪无法测得精确质量,因此无法区分整数质量(标称质量,Nominal Mass)相同的化合物,如CO及N(两者的整数质量均为28)。
但CO及N的精确质量并不相同(CO为27.99493,N为28.01344)高分辨质谱仪因高的质量解析能力及高精确度而能够区分CO及N。
将这样的现象应用到提高区分能力时,前述同分子量(同整数质量)共流出物的精确质量很可能和目标化合物是不相同的。
因此,若使用高分辨率的双聚焦质谱仪、飞行时间质谱仪、轨道阱质谱仪或傅里叶变换质谱仪,也能排除同质量(整数质量)共流出物的干扰。
2.3质谱仪的高灵敏检测能力在串联质谱分析技术成熟前,单一质谱的选择离子检测模式是质谱仪较常使用的高灵敏度(或称高感度)检测模式。
使用传统的全扫描(FullScan)模式时,对任一特定质量的离子而言,只有当质谱仪扫描到该特定质量时才会被检测到。
因为全扫描模式检测离子的效率不高,所以灵敏度也较差。
但若质谱仪只检测某一特定离子(选择离子检测模式),因为检测离子的效率较高(一个为100%,两个为50%),就能提供较好的灵敏度,即较低的检测极限。
串联质谱(如三重四极杆串联质谱仪)的选择反应监测模式和单一质谱仪的选择离子监测概念十分相似,它只检测产物离子中的某一个或两个碎片,因有较高的检测效率,就能提供较高的灵敏度前述的推论可以解释选择离子监测较全扫描有较高的灵敏度,或选择反应监测较产物离子扫描(Product IonScan)有较高的灵敏度,但却无法解释为何选择反应监测较选择离子监测有更高的灵敏度。
理论上,若SIM和SRM都只检测一个离子,检测的效率都为100%,理应有类似的灵敏度,但是实际上SRM比SIM灵敏得多。
此差异的主要原因在于上节讨论的排除化学噪声的能力:SIM可以排除滞留时间近似但质量不同的化合物的干扰,SRM则可排除滞留时间近似,质量也相同,但产物离子不同的化合物的干扰。
SRM较SIM有更高的排除化学噪声的能力,因此可以检测到更低浓度的化合物。
这也使得液相色谱-三重四极杆串联质谱仪成为近十年来分析小分子的最著名的仪器,它将分析化合物的能力由百万分之(ppm)推进到十亿分之一(ppb),甚至万亿分之一(ppt)的水平,显著提高了质谱仪分析低浓度化合物的能力。
三重四极杆串联质谱仪因其排除质量相同化合物干扰的能力而有较高的灵敏度。
高分辨质谱仪也可排除整数质量相同但精确质量不同的化合物的干扰,因此也有较高的灵敏度。