《生物仪器分析》课程教学课件（讲稿）第十章 质谱分析法（Mass Spectrometry, MS）

G 山东露子大军 波谱分析-质谱法 第十章质谱分析法 (Mass Spectrometry,MS) §10.1 概述 利用电磁学原理，使有机化合物的分子电离、 碎裂，然后按照离子的质荷比(/z)大小把生成的 各种离子分离，检测它们的强度，并将其排列成谱， 这种研究物质的方法称作质谱法。 通常化合物的质谱图是以棒图形式记录的它电 离后收集到的各种不同质荷比的离子及其相对丰度 (或强度)

波谱分析-质谱法 1 第十章 质谱分析法 (Mass Spectrometry, MS) §10.1 概述 利用电磁学原理，使有机化合物的分子电离、 碎裂，然后按照离子的质荷比（m/z）大小把生成的 各种离子分离，检测它们的强度，并将其排列成谱， 这种研究物质的方法称作质谱法。 通常化合物的质谱图是以棒图形式记录的它电 离后收集到的各种不同质荷比的离子及其相对丰度 （或强度）

归东置子大写 波谱分析-质谱法 103Pa 至泵 热丝 阳极 电子源 狭缝A 贮样器十慰 83e 狭缝B 输出至放大 电离源 器和记录仪 至泵 轻离子 路径 105Pa出射 狭缝 重离子 路径 质量分 离器管 离子检测器 2

波谱分析-质谱法 2

G 归东置工大军 波谱分析-质谱法 质谱分析基本原理 在贮样器内使微摩尔或更少的试样汽化，由于压力差的作用， 气体试样慢慢进入压力约为10-3Pa的电离室。在电离室内电子 流轰击气态试样分子，使其失去一个电子形成分子正离子或发 生化学键断裂形成碎片正离子和自由基。在电离室内有一个微 小的静电场将正负离子分开，只有正离子能通过狭缝A。在狭 缝A、B间受到电压V的加速，加速后的正离子通过狭缝B进入真 空度大10-5Pa的质量分析器中，由于外磁场B的作用，其运动方 向发生偏转，由直线运动变为圆周运动。最终质谱方程为： m R2B2 或R= 2V

波谱分析-质谱法 3 质谱分析基本原理 在贮样器内使微摩尔或更少的试样汽化，由于压力差的作用， 气体试样慢慢进入压力约为10-3Pa的电离室。在电离室内电子 流轰击气态试样分子，使其失去一个电子形成分子正离子或发 生化学键断裂形成碎片正离子和自由基。在电离室内有一个微 小的静电场将正负离子分开，只有正离子能通过狭缝A。在狭 缝A、B间受到电压V的加速，加速后的正离子通过狭缝B进入真 空度大10-5Pa的质量分析器中，由于外磁场B的作用，其运动方 向发生偏转，由直线运动变为圆周运动。最终质谱方程为：

G 归东理2大写 波谱分析-质谱法 质谱仪的基本结构 质谱仪包括高真空系统、进样系统、电离系统 (离子源)、质量分析系统、检测和记录系统。 1、高真空系统 为了获得离子的良好分离和分析效果，避免离 子损失，凡有样品分子及离子存在和通过的地方， 必须处于高真空状态。 离子源和质量分析器的压力通常应达到10-5.10-6 Pa。 4

波谱分析-质谱法 4 一、质谱仪的基本结构 质谱仪包括高真空系统、进样系统、电离系统 （离子源）、质量分析系统、检测和记录系统。 1、高真空系统 为了获得离子的良好分离和分析效果，避免离 子损失，凡有样品分子及离子存在和通过的地方， 必须处于高真空状态。 离子源和质量分析器的压力通常应达到10-5 -10-6 Pa

G 归东登子大军 波谱分析-质谱法 真空系统 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 1.气体扩散 1.电子轰击 1.单聚焦 2.直接进样 2.化学电离 2.双聚焦 显示 3.气相色谱 3.场致电离 3.飞行时间 4.激光 4.四极杆 2、进样系统 进样系统的作用是将待测物质送进离子源；分为 直接进样和间接进样。 5

波谱分析-质谱法 5 进样系统 离子源 质量分析器 检测器 1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱 1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆 显示 真空系统 2、进样系统 进样系统的作用是将待测物质送进离子源；分为 直接进样和间接进样

归东及子大图 波谱分析-质谱法 3、离子源 离子源又称电离源。它的功能是将进样系统引 入的气态样品分子转化成离子。由于离子化所需要 的能量随分子不同差异很大，因此，对于不同的分 子应选择不同的离解方法。 电子电离源(EI) 化学电离源(CI) 电喷雾电离源(ESI) 基质辅助激光解吸电离源 (MALDI) 6

波谱分析-质谱法 6 3、离子源 离子源又称电离源。它的功能是将进样系统引 入的气态样品分子转化成离子。由于离子化所需要 的能量随分子不同差异很大，因此，对于不同的分 子应选择不同的离解方法。 电子电离源（EI） 化学电离源（CI） 电喷雾电离源（ESI） 基质辅助激光解吸电离源（MALDI）

G 归东理2大子 波谱分析-质谱法 4、质量分析器 也称为质量分离器、过滤器。其作用是将离子 源产生的离子按照质荷比的大小分开，并使符合条 件的离子飞过此分析器，而不符合条件的离子即被 过滤掉。 5、检测、记录系统 经过质量分析器分离后的离子束，按质荷比的 大小先后通过出口狭缝，到达收集器。它们的信号 经电子倍增管放大后记录在感光板上，或送入数据 处理系统进行处理、记录

波谱分析-质谱法 7 4、质量分析器 也称为质量分离器、过滤器。其作用是将离子 源产生的离子按照质荷比的大小分开，并使符合条 件的离子飞过此分析器，而不符合条件的离子即被 过滤掉。 5、检测、记录系统 经过质量分析器分离后的离子束，按质荷比的 大小先后通过出口狭缝，到达收集器。它们的信号 经电子倍增管放大后记录在感光板上，或送入数据 处理系统进行处理、记录

归东及子大图 波谱分析-质谱法 二、质谱图类型 线谱： 100 基峰 1800606910 分子离子峰 8 M+1 M+2 10 2030405060708090100 图10-5。甲苯的质谱（线谱） 表谱： 表10-1 甲苯的质谱（表谱） m/z值 38 3945 50 51 62 6365 91 92 93 94 100 0.21 相对强度4.4163.96.39.14.18,6111 5.3(M+1) (基峰) 68(M) (M+2) 2019/3/28 8

波谱分析-质谱法 2019/3/28 8 二、质谱图类型 线谱： 表谱：

G 归东置子大军 波谱分析-质谱法 二、质谱图上主要离子峰的类型 (1)分子离子峰 试样分子失去一个电子而生成的带正电荷的离子， M+e=MT+2e M为分子离子或母体离子。 分子离子的质量与化合物的分子量相等。 分子离子是质谱中所有离子的起源，它在质谱 图中所对应的峰称为分子离子峰。 9

波谱分析-质谱法 9 二、质谱图上主要离子峰的类型 （1）分子离子峰 试样分子失去 一个电子而生成的带正电荷的离子， M + e = M + 2e + M+为分子离子或母体离子。 分子离子的质量与化合物的分子量相等。 分子离子是质谱中所有离子的起源，它在质谱 图中所对应的峰称为分子离子峰

归东及子大图 波谱分析-质谱法 (2) 碎片离子 分子离子产生后可能具有较高的能量，将会通过 进一步碎裂或重排而释放能量，碎裂后产生的离子形 成的峰称为碎片离子峰。 (3)重排离子 在两个或两个以上键的断裂过程中，某些原子或 基团从一个位置转移到另一个位置所生成的离子，称 为重排离子。质谱图上相应的峰为重排离子峰。转移 的基团常常是氢原子的很多，其中最常见的一种是麦 氏重排。 10

波谱分析-质谱法 10 （2）碎片离子 分子离子产生后可能具有较高的能量，将会通过 进一步碎裂或重排而释放能量，碎裂后产生的离子形 成的峰称为碎片离子峰。 （3）重排离子 在两个或两个以上键的断裂过程中，某些原子或 基团从一个位置转移到另一个位置所生成的离子，称 为重排离子。质谱图上相应的峰为重排离子峰。转移 的基团常常是氢原子的很多，其中最常见的一种是麦 氏重排