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质谱基本原理

质谱基本原理. 美国瓦里安技术中国有限公司上海代表处. 主要内容. 基本原理 技术指标 质谱仪器结构 离子源 质量分析器 检测器 串联质谱 扫描模式 质谱评分标准 离子阱 & 四极杆. 1 、基本原理. 基本原理. 质谱：称量离子质量的工具. 12 units. 0 units. 基本原理. 质谱：称量离子质量的工具. 12 units. 12 units. 基本原理. 质谱：称量离子质量的工具. 12 units. 12 units. 8 9 10 11 12 13 14 15 16. 基本原理.

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Presentation Transcript

  1. 质谱基本原理 美国瓦里安技术中国有限公司上海代表处

  2. 主要内容 • 基本原理 • 技术指标 • 质谱仪器结构 • 离子源 • 质量分析器 • 检测器 • 串联质谱 • 扫描模式 • 质谱评分标准 • 离子阱&四极杆

  3. 1、基本原理

  4. 基本原理 • 质谱：称量离子质量的工具 12 units 0 units

  5. 基本原理 • 质谱：称量离子质量的工具 12 units 12 units

  6. 基本原理 • 质谱：称量离子质量的工具 12 units 12 units 8 9 10 11 12 13 14 15 16

  7. 基本原理 • 质谱：称量离子质量的工具 12 units 14 units 8 9 10 11 12 13 14 15 16

  8. 基本原理 • 质谱：称量离子质量的工具 Number of counts 12 units 8 9 10 11 12 13 14 15 16 mass

  9. 基本原理 • 质谱分析法主要是通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法 • 电离装置把样品电离为离子 • 质量分析装置把不同质荷比的离子分开 • 经检测器检测之后可以得到样品的质谱图

  10. 离子源 RF/DC RF/DC 离子源 质量分析器 检测器 基本原理（以四极杆质谱为例） mabove m mbelow X+,X- 四极杆作为质量过滤器

  11. 2、技术指标

  12. 质量范围 • 质量范围是质谱仪所能测定的离子质荷比的范围 • 质荷比：m/z • 质量单位：amu或u，Da或D

  13. 质量范围 不同仪器： 四极杆：4000Da • 离子阱质谱：4000Da • 磁质谱：10000Da • 傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-MS） 50000 Da • 飞行时间质谱：无上限 不同要求： 气相色谱：800Da 液相质谱：2000Da 生物分子：10000Da或更大

  14. m1 m2 A: 未分开 B:部分分开 C:全分开 分辨差 分辨较差 分辨达到要求 分辨率 分辨率：分开两个邻近质量峰的能力。 何为分开：若两个相邻峰的峰谷低于峰高的10%(或5%，50%)，则认为 是分开的。

  15. 分辨率 数学定义： ……(1) m1和m2代表两个相邻峰的质量数 ……(2) m代表某一峰的质量，△m代表半峰宽

  16. 质量数为28的三种分子组成的精确质量 若仪器分辨力很低，如RP=200，则对以上三个分子不能分开，混为一峰 若要分开以下混合物，则必需有如下分辨力 CO-C2H4: (RP)2 = 27.994914/(28.031299-27.994914) = 770 N2-C2H4 : (RP)3 = 28.006158/(28.031299-28.006158) = 1100 CO-N2 : (RP)1 = 27.994914/(28.006158-27.994914) = 2490 当仪器分辨力达到770时， 只能够只分开 CO-C2H4。 当仪器分辨力达到1100时，能够分开CO-C2H4 和N2-C2H4 当仪器分辨力超过2500时，三者全部分开。 一般低分辨仪器在2000左右。10000以上时称高分辨。 FT-MS分辨力可达2百万。

  17. 分辨率 • 不同仪器： • 磁质谱，飞行时间质谱仪，傅立叶变换离子回旋共振质谱仪：分辨率、线性和稳定性好，属高分辨质谱仪 • 离子阱质谱仪：分辨率高，线性低，准高分辨质谱仪，用于判断质谱峰带的电荷数 • 四极杆质谱仪：分辨力低，线性好，不属于高分辨质谱仪

  18. 扫描时间 • 色谱峰的数据点数目和峰宽以及扫描时间有关 • 较短的扫描时间，可以获得良好的峰型，但是不利于信号采集 • 较长的扫描时间，有助于信号采集，但是峰型不好 • 峰型和信号，二者需折衷考虑

  19. 高斯分布的色谱峰 理想的高斯峰应有35个数据点

  20. 高斯分布的色谱峰 同一个色谱峰，但数据点减半

  21. 7个数据点

  22. 5个数据点

  23. 数据点－错误结果 Illustrative data only

  24. 三重四极杆 • Dwell time：离子被监测的时间 • 在多残留分析中，缩短dwell time，可增加同步MRM的通道数 • 10s的色谱峰，dwell time＝6ms， MSMS通道时间6ms，50通道，峰的数据点10*1000/(12*50)>16 Dwell time 通道时间

  25. 离子阱 Cycle time 的组成 1、AGC 预扫Pre-scan 2、ion filling (离子充满) 3、分离母离子和对母离子激发碰撞 4、质量分析— 将离子抛出阱外检测 (只有这一步与扫描速度有关） 离子阱质谱的分析模式

  26. 3、质谱仪器结构

  27. 质谱仪器结构 大气 真空系统 样品入口 质量分析器 数据系统 离子化方法 检测器

  28. 真空对质谱有何重要性？ 检测器 检测器 高真空 气体分子 低真空 带电离子

  29. 有机质谱示意图 GC 或 LC 质量分析器 接口 离子源 检测器 PC

  30. 极性、分子量、挥发性

  31. HPLC 与GC 的应用差异

  32. 4、离子源

  33. 离子源——将待分析样品电离，得到带有样品信息的离子离子源——将待分析样品电离，得到带有样品信息的离子 固体样品 液体样品 气体样品 转化成溶液 转化成固体 转化成气体 根据待分析物的化学性质 根据待分析物的化学性质 MALDI APCI APPI ESI CI EI

  34. 离子源 • GC • EI：电子电离源，最常用的气相离子源，有标准谱库 • CI：化学电离源，可获得准分子离子。PCI，NCI • LC • ESI：电喷雾源，最常用的液相离子源，适用于极性较强的化合物，可用于热不稳定化和物的分析 • APCI：大气压化学电离源，适用于中等极性或弱极性的小分子量化合物，尤其是含杂原子的化合物，不适合热不稳定或在溶液中容易电离的化合物 • APPI：大气压光电离源，适用于弱极性的化合物，如多环芳烃等 • MALDI ：基质辅助激光解吸电离，适合于分析生物大分子 ，主要与TOF联用

  35. EI：电子离子源

  36. ESI：电喷雾源

  37. 喷雾针装置 喷雾室 ESI ：电喷雾源 四极预杆 干燥气 毛细管

  38. APCI：大气压化学电离源

  39. APPI：大气压光电离源

  40. 5、质量分析器

  41. 质量分析器——将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱质量分析器——将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱 • 空间分离质谱： • 四极杆质量分析器 • 双聚焦分析器：分辨率高，但扫描速度慢，操作、调整比较困难，价格高 • 时间分离质谱 • 离子阱质量分析器（IT） • 飞行时间质量分析器（TOF）：质量范围宽，扫描速度快，灵敏度高 • 傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-MS） ：分辨率极高，分析灵敏度高 四极杆和离子阱均属于四极电场原理

  42. 四极杆质量分析器

  43. 离子源 RF/DC RF/DC 离子源 质量分析器 检测器 mabove m mbelow X+,X- 四极杆作为质量过滤器

  44. 双聚焦质量分析器

  45. 离子阱质量分析器

  46. 飞行时间质量分析器

  47. 6、检测器

  48. 高能转换打拿极检测器

  49. Q3 Multiplier PS +/- 5 kv 一体化的检测器

  50. 7、串联质谱仪

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