质谱仪简介

定义

质谱仪是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。

质谱分析是先将物质离子化,按离子的质荷比分离,然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的一种分析方法。

工作原理

质谱仪离子源使试样分子在高真空条件下离子化，分子电离后因接受了过多的能量进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子，它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器，质量分析器将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/e大小进行分离，分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。

结构与功能

质谱仪一般包括进样系统、离子源、质量分析器、离子检测器、真空系统和数据处理系统，其中，以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。

1. 进样系统：将样品导入质谱仪。可分为直接进样和通过接口两种方式。

1) 直接进样：在室温和常压下，气态或液态样品可通过一个可调喷口装置以中性流的形式导入离子源。

2) 通过接口技术进样：目前质谱进样系统发展较快的是多种色谱-质谱联用的接口技术，将色谱流出物导入质谱，经离子化后供质谱分析。

2. 离子源：是使样品电离产生带电粒子束的装置，离子源是质谱仪的心脏部分。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电离方法。通常称能给样本较大能量的电离方法为硬电离方法，而给样本较小能量的电离方法为软电离方法，软电离方法适用于易破碎或易电离的样本。

3. 质量分析器：在离子源中产生的不同动能的正离子，在加速器中加速，增加能量后在质量分析器将带电离子根据其质荷比加以分离。

4. 离子检测器：检测器接收和检测分离后的离子，并对其输出信号进行放大。

5. 数据处理系统：运用工作站软件控制样品测定程序，采集数据与计算结果、分析与判断结果、显示和输出质谱图、数据储存与调用等。

6. 真空系统：在质谱仪中凡是有样品分子和离子存在的区域必须处于真空状态，以降低背景和减少离子间或离子与分子间碰撞所产生的干扰，且残余空气中的氧气还会烧坏离子源的灯丝。

分类

质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。按使用的质量分析器类型分为磁质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪和傅里叶变换质谱仪等。

特点

1. 准确度高：能够测定非常准确的分子量，确定分子式。

2. 灵敏度高、样品用量小、分析速度快。

3. 分析范围广（气体、液体、固体）。

4. 可对物质的组成和结构进行定性检测。

5. 它可以确定分子式。

示例

ThermoScientific™ Q Exactive™ 组合型四极杆 Orbitrap™ 质谱仪