文档介绍：质谱法
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质谱法是通过将样品转化为运动的气态离子并按质荷比(m/z)大小进行分离记录的分析方法。所获得结果即为质谱图(亦称质谱)。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。
质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量测定某些复杂碳氢混合物中的各组分等。1960年以后,才开始用于复杂化合物的鉴定和结构分析。实验证明,质谱法是研究有机化合物结构的有力工具。
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教学要求
掌握质谱仪的工作原理、质谱仪的主要性能指标及质谱仪的基本结构。
掌握质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的基本概念;
了解质谱图、质谱表、分子离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、同位素离子峰的应用。
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第一节质谱仪
一、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
其中z为电荷数,e为元电荷(e=×10-19C),U为加速电压,m为离子的质量, 为离子被加速后的运动速度。
具有速度的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中,根据所选择的分离方式,最终实现各种离子按m/z进行分离。
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根据质量分析器的工作原理,可以将质谱仪分为动态仪器和静态仪器两大类。
在静态仪器中用稳定的电磁场,按空间位置将m/z不同的离子分开,如单聚焦和双聚焦质谱仪。
在动态仪器中采用变化的电磁场,按时间不同来区分m/z不同的离子,如飞行时间和四极滤质器式的质谱仪。
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二、质谱仪的主要性能指标
(1)质量测定范围
质谱仪的质量测定范围表示质谱仪所能进行分析的样品的相对原子质量(或相对分子质量)范围,通常采用原子质量单位(u)进行度量。
测定气体用的质谱仪,一般质量测定范围在2~100,而有机质谱仪一般可达几千,现代质谱仪甚至可以研究相对分子量达几十万的生化样品。
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所谓分辨本领,是指质谱仪分开相邻质量数离子的能力。即:
对两个相等强度的相邻峰,当两峰间的峰谷不大于其峰高10%时,认为两峰已经分开,其分辨率为:
R = m1 /(m2-m1)= m1/Δm
其中m1、m2为质量数,且m1<m2,故在两峰质量数较小时,要求仪器分辨率越大。
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在实际工作中,有时很难找到相邻的且峰高相等的两个峰,同时峰谷又为峰高的10%。在这种情况下,可任选一单峰,测其峰高5%,即可当作上式中的Δm,此时的分辨率定义为
R = m/
如果该峰是高斯型的,上述两式计算结果是一样的。
质谱仪的分辨本领由几个因素决定:
(1)离子通道的半径;
(2)加速器与收集器狭缝宽度;
(3)离子源的性质。
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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。
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