电喷雾离子源质谱原理ppt
电喷雾电离质谱成像
电喷雾电离质谱成像电喷雾电离质谱成像（Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging，简称DESI-MSI）是一种高分辨率的质谱成像技术，可用于分析样品中的分子结构和组成。
电喷雾电离质谱成像的原理是利用电喷雾产生的细小带电试剂液滴与表面上的样品相互碰撞，通过能荷传递作用，将能量转移至表面样品上的待测分析物，从而实现待测分析物的解吸/电离，并进入质谱分析。
在电喷雾电离质谱成像过程中，样品被放置在质谱仪的入口处，并通过一个喷嘴喷出细小的带电液滴。
这些液滴与样品表面碰撞，将能量传递给样品表面，导致样品中的分子解吸并离子化。
随后，离子化的分子被质谱仪的离子源捕获，并通过质量分析器进行质量分析，最终得到分子的质量谱图。
电喷雾电离质谱成像技术具有许多优点，如高分辨率、高灵敏度和高空间分辨率等。
因此，它在生物医学、化学和环境科学等领域得到广泛应用。
例如，在生物医学领域，该技术可用于研究生物组织的代谢过程、药物分布和疾病标志物等；在化学领域，该技术可用于分析化学反应的中间体、产物和催化剂等；在环境科学领域，该技术可用于检测环境中的污染物、有毒物质和微生物等。
总之，电喷雾电离质谱成像技术是一种非常有用的分析工具，能够为我们提供关于样品分子结构和组成的详细信息，为科学研究和实际应用提供有力支持。
电喷雾电离质谱成像技术的主要优点包括：1.高分辨率：电喷雾电离质谱成像技术具有非常高的分辨率，能够对样品表面进行微米级别的分析，从而得到非常详细的空间分布信息。
2.高灵敏度：该技术对样品中的分子离子化效率非常高，因此即使在低浓度下也能够检测到目标分子，具有非常高的灵敏度。
3.无损分析：电喷雾电离质谱成像技术是一种非破坏性的分析方法，不需要对样品进行切片或处理，可以直接对样品表面进行分析，因此不会对样品造成损伤。
4.可视化分析：该技术可以将分子分布以图像的形式展示出来，使得分析结果更加直观和易于理解。
esi离子源原理
esi离子源原理ESI离子源（Electrospray Ionization，电喷雾离子源）是现代质谱技术中常用的一种离子化技术。
ESI离子源利用电场力将液相样品引入注射针，经过加压喷雾形成微小液滴，根据荷质比的原理，微小液滴中的离子与电子互相作用生成带电离子。
整个离子化过程在无溶剂气体环境中进行。
ESI离子源的出现，大大扩展了质谱分析的应用范围，为生物学、化学、药物学等领域研究提供了有力工具。
ESI离子源的原理可以分步骤阐述如下：1. 液相样品进入注射针ESI离子源中，液相样品经过预处理后，进入比较细的无菌注射针中，占据针头内部的空洞。
2. 注射针喷雾液相样品受到加压作用，在注射针的一端形成微小的液滴或极细的液直径范围从1-10微米。
这是ESI离子源实现电喷雾离子化的第一步，也是最基础的一步。
3. 液滴中的离子和电子相互作用在扩散和热力学均衡的作用下，液滴中的离子和电子相互作用，形成稳定的带电离子复合物。
4. 带电离子复合物进入进样锥离子化复合物进入进样锥，保持液相态，其质谱扫描时即可进行质谱分析。
5. 离子分离及检测在经过进样锥并进入四级杆质谱仪后，离子被进行分离及检测，产生质谱图谱，从而得出样品的成分及聚合度等信息。
综上所述，ESI离子源原理是一个复杂的过程，它采用注射针、电压源和大气压下的微滴技术，使样品分子在无溶剂气体环境下发生变化，转化成离子分子，从而实现对分析物成分及性质的测定。
ESI离子源不仅可以离子化生物大分子，如蛋白质、核酸、多肽等，还可以离子化溶剂中的小分子，为质谱分析提供了有力的工具。
ESI离子源的应用已经得到了广泛的应用，这为化学、生物、药物研究等领域提供了强有力的技术支持。
质谱讲课PPT课件
质谱的基本知识 离子裂解的机理 有机质谱中的裂解反应 常见各类化合物的质谱 有机质谱的解析及应用 最新质谱技术及应用简介
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质谱仪的工作原理
质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品离子按质荷 比进行分离的装置。离子电离后经加速进入磁场中，其 动能与加速电压及电荷 z 有关，即
z e U = 1/2 m 2
有机化合物分子离子峰的稳定性顺序： 芳香化合物＞共轭链烯＞烯烃＞脂环化合物＞直链烷烃 ＞酮＞胺＞酯＞醚＞酸＞支链烷烃＞醇
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质谱图上质荷比最大的峰一定为分子离子峰吗？
如何鉴别分子离子峰？
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分子离子峰的判断标准
a) Ｎ律 由Ｃ、Ｈ、Ｏ、X（卤素）组成的有机化合物，Ｍ一定是偶数。 由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ组成的有机化合物，Ｎ奇数，Ｍ奇数。 由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ组成的有机化合物，Ｎ偶数，Ｍ偶数。
适合分析高极性、相对分子量大 难挥发、和热稳定相差的样品， 对极性化合物测定不灵敏。常用的 基质：甘油、乙二醇胺等。
1、测定质量数可以做到7000Da。 2、快速。 3、软电离方式，碎片离子少
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C. 基质辅助激光解吸附离子源（MALDI）
MALDI是通过激光束照射样品与基质的共结晶而使样品分 子电离，可以解决生物大分子的离子化难题，离子化过程 与FBI有相似之处。对基质的要求是能吸收337nm紫外光并 气化，能量由基质传给样品使样品一起气化并离子化。
质谱仪的灵敏度有绝对灵敏度、相对灵敏度和分析 灵敏度等几种表示方法。
绝对灵敏度是指仪器可以检测到的最小样品量； 相对灵敏度是指仪器可以同时检测的大组分与小组 分含量之比； 分析灵敏度则是指输入仪器的样品量与仪器输出的 信号之比。
质谱原理及应用.pptx
羧基
特征： a、脂肪羧酸的M峰一般可察出，最特征的峰为m/z=60峰，由McLafferty重排
裂解产生； b、芳香族羧酸的M峰相当强，M-17，M-45峰也较明显。
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羧酸酯
特征： a、直链一元羧酸酯的M峰通常可观察到，且随相对分子质量的增高（C6）而增加，
芳香羧酸酯的M峰较明显； b、羧酸酯羰基碳上的裂解有两种类型，其强峰（有时为基准峰）通常来源于此； c、由于McLafferty重排，甲酯可形成m/z=74,乙酯可形成m/z=88的基准峰； d、二元羧酸及其甲酯形成强的M峰，其强度随两个羧基的接近程度增大而减弱。二
• 酚和芳香醇的特征： a、和其他芳香化合物一样，酚和芳香醇的M峰很强，酚的M峰往往是它的基准峰； b、苯酚的M-1峰不强，而甲苯酚和苄醇的M-1峰很强，因为产生了稳定的鎓离子； c、自苯酚可失去CO 、HCO。
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卤化物
特征： a、脂肪族卤化物M峰不明显，芳香族的明显； b、氯化物和溴化物的同位素峰非常特征； c、卤化物质谱中通常有明显的X、M-X、M-HX、M-H2X峰和M-R峰。
M-58等峰。
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质谱的解析
• 确定分子离子峰和化合物分子量的测定 确定分子离子峰可能遇到的难题： 1、分子离子峰不稳定，在质谱上不出现。 芳香环（包括芳香杂环）>脂环>硫醚、硫酮>共轭烯、直链烷烃>酰胺>酮>醛>胺>
酯>醚>羧酸>枝链烃>伯醇>叔醇>缩醛（胺、醇化合物质谱中往往见不到分子离 子峰） 2、有时分子离子峰一产生就与其它离子或分子相碰撞而结合，变为质量数更大的络 合离子。
第九章质谱分析法(共156张PPT)
[M-58]
[M-17]
3 快原子轰击(fast atom bombardment FAB)
原理：快原子(Ar或Xe）轰击样品产生离子 特点：
1. 适用于极性强，难汽化，分子量大的化合物分析
2. 得准分子离子，如（M+H)+ （M+Na)+ 碎片离子很少
3. FAB一般用作磁式质谱的离子源
结构:
四根棒状电极，形成四极场 1，3棒： (Vdc +Vrf) 2，4棒：- (Vdc+ Vrf ) 原理：在一定的Vdc Vrf 下 ， 只有一定质量的离子可通过四极场， 到达检测器，其他质量的离子碰到四极杆被吸收，在另外的 Vdc Vrf 下可接收到另外质量的离子。在一定的Vdc/Vrf)下，连续改 变Vrf或Vdc可实现质量扫描. 特点：扫描速度快，灵敏度高.
检测器（detecter）
真空系统（Vacuum system）
9.2.1 有机质谱仪的构成
GC LC 直接进样探头
进样系统
四极质量分析器 Quadrupole 四极离子阱 IT 扇形场质谱量分析器 Sector 飞行时间质谱仪 TOF-MS 离子回旋共振质谱仪 ICR-MS
离子源
质量分析器
离子检测器
某化合物的组成式为C8H8O2，其质谱图如图，确定化合物结构式。
m* 亚稳离子
它们的存在从质谱图中很容易判别。
酯可以发生α-裂解丢失 或OR自由基产生m/z59＋n×14和29＋n×14的离子.
根据精密质量就可以将这些物质区别开来
1960年代：研究GC-MS联用技术
分子离子一般指由天然丰度最高的同位素组合的离子，相应的有相同元素的其他同位素组成的离子称为同位素离子，在质谱中称为同位素峰.
《质谱原理及应用》ppt课件
羧基
特征：
a、脂肪羧酸的M峰普通可察出，最特征的峰为m/z=60峰，由McLafferty 重排裂解产生；
b、芳香族羧酸的M峰相当强，M-17，M-45峰也较明显。
羧酸酯
特征： a、直链一元羧酸酯的M峰通常可察看到，且随相对分子质量的增高〔C6〕
而添加，芳香羧酸酯的M峰较明显； b、羧酸酯羰基碳上的裂解有两种类型，其强峰〔有时为基准峰〕通常来源
LC—MS〔液相色谱—质谱联用仪〕 Liquid Chromatograph—Mass Spectrometer
质谱表示方法
Abscissa: m/e (mass charge ratio) 横坐标：质荷比 Y—coordinate: ion—current intensity 纵坐标：离子流强度 Absolute intensity 〔各种离子流强度的百分数之和为100%〕 Relative intensity 〔最强峰为100%〕
核磁共振谱：原子核〔分子骨架〕
质谱：离子〔碎片信息〕
运用领域广：
质谱仪种类：同位素、无机、有机
质谱的特点 样品：无机物、有机化合物、高分子资料〔裂解〕
〔气体、液体和固体〕
运用：化合物构造分析、测定原子量与相对分子 量、同位素分析、定性 和定量化学分析、消费过程监测、环境监测、生理监测与临床研讨、原 子与分子过程研讨、外表与固体研讨、热力学和反响动力学研讨、空间 探测与研讨等。
d、侧键α裂解发生时机很小，但仍有能够。
羟基化合物
醇的特征：a、分子离子峰很微弱或者消逝，但易发 生离子反响，生成络合离子M+H，这对断定相对分子 质量有利；
b、一切伯醇〔甲醇除外〕及高相对分子质量仲醇和 叔醇易脱水构成M-18峰〔应和M峰区分开〕；
质谱仪与基本原理PPT资料(正式版)
1.0 DEG/MI
在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；
N
联用仪器（ THE LC/MS PROCESS ）
联用仪器（ THE LC/MS PROCESS ）
质谱分辨率 = M / M （分辨率与选定分子质量有关）
= [(2V)/(m/e)]1/2 Gas Chromatograph (GC)
HEWLETT PACKARD
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
结束
谢谢观看
在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；
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）
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 ）
m 2 / R= H0 e V
原理与结构 仪器原理图
电离室原理 与结构
质量分析器原e V
= [(2V)/(m/e)] 在 (1/磁2)m场存在2=下e，V带电离子按曲线轨迹飞1/行2 ；
质谱方程式：m/e = (H02 R2) / 2V
Gas Chromatograph (GC)
Identification
离子在磁场中的轨道半径R取决于： m/e 、 H0 、 V
0
(3) 引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。
液相色谱质谱联用的原理详解ppt课件
ESI是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化 合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性 强的有机化合物。
ESI的最大特点是容易形成多电荷离子。目前采用电喷雾 电离，可以测量大分子量的蛋白质。
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大气压化学电离源(APCI)
APCI喷嘴的下游放置一个 针状放电电极，通过放电电 极的高压放电，使空气中某
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。
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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.
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散 泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
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离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品 信息的离子。
1.质谱检测的是离子 2.离子源=接口
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电喷雾电离（ESI）
ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱 联用仪。流出液在高电场下形成带电喷雾，在电场力作用下穿过气 帘；从而雾化、蒸发溶剂、阻止中性溶剂分子进入后端检测。
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1Electrospray Ionization Mass Spectrometry
Jessica GilmanCourtney Mashburn
17 September 2002Chemistry 5181
“Many users tend to view ESI as a ‘Black Box,’ because sources of instability, background, interference, competition, and suppression are not always understood.”2
OutlinelIntroductionlIonization ProcesslIntroduction of Ions into MSlOperational Conditions and ParameterslSolvent and Analyte CharacteristicslSensitivity and Detection LimitslTandem TechniqueslSummary
IntroductionlESI allows for large, non-volatile molecules to be analyzed directly from the liquid phase
lUsed for:lMass determination of biomoleculeslAnalysis and sequencing of proteins and oligonucleotides
lAnalyzing drugs, pesticides, and carbohydrateslLong chain fatty acids3
ElectrosprayIonization ChamberAPI-Electrosprayoccurs at 760 torrProducts = neutrals, ions, and clusters of ions
Ionization MechanismslCoulomb Fission : lAssumes that the increased charge density, due to solvent evaporation, causes large droplets to divide into smaller droplets eventually leading to single ions.
lIon Evaporation: lAssumes the increased charge density that results from solvent evaporation causes Coulombicrepulsion to overcome the liquid’s surface tension, resulting in a release of ions from droplet surfaces4
Charging the AnalytelCharge SeparationlGas-phase ions are formed when the droplets from the Taylor Cone evaporate and the ions carrying excess charge are released into the gas-phase.lAdduct FormationlPolar molecules that do not have acidic or basic groups can be charged through formation of adducts with various ions.
lNegative ion ESI: form adducts with Cl-ions
lPositive ion ESI: form adducts with Na+, Li+, NH4+, or other cationic species
lProblem: High [salt] causes background interference.
Charging the Analyte, Cont’dlGas-Phase Reactions:lIonized at atmospheric pressure.lGenerally through gas-phase proton transfer.lProton goes to species with higher gas-phase proton affinity lAnalyte must have higher proton affinity than the solvent.lElectrochemRedoxRxns: l“The continuous flow of charge from the metallic contact to the sample solution must occur via an electrochemical reaction at that contact.”
lPositive ion ESI: oxidation
lNegative ion ESI: reduction5
Pneumatically-Assisted ESIlMust separate ions from neutrals and establish complete desolvation.
lUse a neutral sheath gaslAids in droplet formation and desolvation.lOff-Axis Positioning
lMax amount of desolvatedanalyte
lSelects against un-evaporated droplets
Introducing Ions into the MSlUse a dry N2“curtain” gas:
lCharged species penetrate the curtain because they are electrostaticallyattracted toward the orifice by an electric field gradient.
lUse a heated metal capillary interfacelAids in desolvationand declusteringof ions from neutrals.6
ESI Operating ConditionslESI operation depends on the ability to balance many variables simultaneously
lSelf-adjusted flow rate of samplelSelf-adjusted voltage between power supply and contact with solution
lCapillary tube parameters:
lNon-conductive: fused silica tubinglConductive: metalizedglass capillarieslInner diameter = flow ratelOuter diameter = Taylor cone
Instrumental ParameterslStable and effective ESI spray conditions:lTaylor cone has constant shapelConstant stream of droplets from Taylor cone
lNebulizinggas and solution flow rates
lApplied voltage, viscosity, and dielectric constantlDistance between spray capillary and counter electrode
lMethanol or pneumatic assistance is required
lHigh water content means high surface tensionlHigher voltages must be applied7
Analyte CharacteristicslSurface-active analyteshave a higher responselThey follow charge during fissioningprocesslESI response is directly related to:
lNonpolarsurface areal∆G transfer from NP to P solutionslReverse-phase HPLC retention time
lDifference between analyte pH and solvent pH
lIf low response, change the molecular structure
lDerivatitationcan make the analyte more easily charged or can increase the surface activity
Surface ActivitylEquimolaramounts and all other variables equal
lSurface–inactive = Cs+lSurface–active = DTMA+
lFor quantitative work, calibration curves, etc. must be employed
lIntensity of peak is not solely related to conc.