质谱法

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SIMS英语Secondary ion mass spectrometry质谱仪, 型号IMS 3f。
Orbitrap 质谱仪。
一種肽(縮氨酸)的質譜,顯示其同位素分佈

质谱分析是一种测量离子质荷比质量-电荷比)的分析方法,可用來分析同位素成分、有機物構造、元素成分、和气相离子的丰富度等[1]

第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素,研究了53个非放射性元素,发现了天然存在的287种核素中的212种,第一次证明原子质量亏损。阿斯顿为此荣获1922年诺贝尔化学奖

原理[编辑]

用來測量質譜的儀器稱為質譜儀,可以分成三個部分:離子化器質量分析器偵測器。其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离,生成不同荷质比的带正电荷离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再利用电场磁场使不同荷質比的離子在空間上或時間上分離,或是透過過濾的方式,将它们分别聚焦到偵測器而得到质谱图,从而獲得质量濃度(或分壓)相關的圖譜。

质谱仪的應用[编辑]

质谱仪种类非常多,从应用角度,质谱仪可以分为下面几类:

有机质谱仪[编辑]

由于应用特点不同又分为:

  • 气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)在这类仪器中,由于质谱仪工作原理不同,又有气相色谱-四极质谱仪,气相色谱-飞行时间质谱仪,气相色谱-离子阱质谱仪等。
  • 液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)同样,有液相色谱-四极质谱仪,液相色谱-离子阱质谱仪,液相色谱-飞行时间质谱仪,以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
  • 其他有机质谱仪,主要有:基质辅助激光解析飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS),傅立葉变换质谱仪(FT-MS)

无机质谱仪[编辑]

  • 火花源双聚焦质谱仪。
  • 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)。
  • 二次离子质谱仪(SIMS)
  • 辉光放电质谱仪(GDMS)

但以上的分类并不十分严谨。因为有些仪器带有不同附件,具有不同功能。例如,一台气相色谱-双聚焦质谱仪,如果改用快原子轰击电离源,就不再是气相色谱-质谱联用仪,而称为快原子轰击质谱仪(FAB MS)。另外,有的质谱仪既可以和气相色谱相连,又可以和液相色谱相连,因此也不好归于某一类。在以上各类质谱仪中,数量最多,用途最广的是有机质谱仪。

生物质谱分析[编辑]

生物质谱分析(Biological mass spectrometry)是以质谱分析技術用于精确测量生物大分子,如蛋白质,核苷酸和糖类等的分子量,并提供分子结构信息。对存在于生命复杂体系中的微量或痕量小分子生物活性物质进行定性定量分析。

一般的方法有:

  • 电喷雾电离质谱,
  • 基质辅助激光解析电离质谱,
  • 快原子轰击质谱,
  • 离子喷雾电离质谱,
  • 大气压电离质谱。

質譜儀的分類[编辑]

質譜儀由工作原理的不同可區分如下:

按电离方式區分[编辑]

  • 电子碰撞质谱
  • 化学电离质谱
  • 光电离质谱
  • 阈值电离质谱

按质量分析方式區分[编辑]

从质谱仪所用的质量分析器的不同,把质谱仪分为双聚焦质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、傅立叶变换质谱仪等。

偵測器[编辑]

一个连续倍增极的粒子倍增检测器。

质谱仪的最后元件是偵測器。当离子经过或击中偵測器表面时,偵測器记录感应电荷或者产生的电流。

質譜儀的偵測器依質量分析器的種類而有所不同。傳統上,離子數量較多或者分析區真空度低時可使用法拉第杯,而當離子數量低且真空度高時可使用電子倍增管微通道板來偵測。在現代質譜儀中,電子倍增管常搭配靜電磁扇分析器、四極分析器、離子阱分析器使用,而微通道板則搭配飛行時間分析器使用。比較特別的是,傅立葉轉換質量分析器因為必須偵測離子週期性運動的頻率,所以必須採取非破壞性的感應電荷偵測器。

与质谱联用的分离技术[编辑]

一个重要的增强质量解析和质谱测定质谱能力使用它亦随色谱和其他分离技术。

气相色谱法[编辑]

气相色谱仪(右)直接耦合到质谱仪(左)

一种常见的组合是气相色谱 - 质谱(GC/ MS或GC-MS)。在该技术中,气相色谱仪用于分隔不同的化合物。

液相色譜法[编辑]

应用[编辑]

质谱分析法具有定性和定量的用途。这些包括鉴定未知的化合物;确定在一个分子元素的同位素组成,和通过观察其碎片确定化合物的结构。

药物代谢动力学[编辑]

参看[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Sparkman, O. David. Mass spectrometry desk reference. Pittsburgh: Global View Pub. 2000. ISBN 0-9660813-2-3. 

外部链接[编辑]