可用于实现对样品成分、结构和相对分子质量的测定（小分子）
一、特点

可进行同位素分析、有机结构分析，样品 可为气、液、固相； 灵敏度高，可达50pg（50×10-12g）; 分析速度快，可进行多组份同时检测； 仪器复杂、价格昂贵。

四、质谱仪
质谱仪的基本结构
大气压
进样系 统 离子源 真空系统 质量分析 器
绝对离子流强度 相对离子流强度
二、质谱中的离子

分子离子——样品分子失去一个电子形 成带正电的奇电子离子； 碎片离子——分子离子进一步碎裂，分 子链断裂，形成质量数较低的离子； 同位素离子（C、H、O、N、S、Si……)


三、判别分子离子峰的方法
M e M 2e


分子离子峰质量最大； 比分子离子峰质量小的峰为碎片离子峰，其质量差 是有规律的； 氮规则法则（质量数是偶数、化合价是奇数）；


NH3
六、质谱图的解析

高质量端——确定化合物的分子量 查看分子离子峰的同位素丰度M+1、M+2， 确定组成式 计算不饱和度


= （ 2 + 2 n4 + n3 – n1 ） / 2

取代基的确定

离子碎片（M-15：-CH3；M-16：NH2、 O……)
质谱分析

有机化合物

evH mv 2 / rm
rm m / e H2U
2 2
仪器一定是只有运动半径rm的 离子才能被检测出来
固定H对U扫描（电压扫描）或固定U对 H扫描（磁场扫描） ，能得到不同m/e 的离子信息
五、谱图表示方法

横坐标

质荷比 m/e——等于碎片离子的质量数

纵坐标

离子丰度——离子流强度


聚合物分析

GC-MS LC-MS
裂解质谱 GPC-MS
质量分析器
AB+, ABC+, CD+, A+, B+, C+, D+
分子离子
碎片离子
分子结构
离子
一般意义的质谱EIMS标准谱库是 70eV电子轰击下产生的EIMS谱
质量分析器
把不同m/e的离子分开，仪器心脏部分
（1）单聚焦质量分析器
离子在离子源出口处被电场加速获得能量
1 2
mv 2 eU
在磁场力的作用下作圆周运动
聚合物近代仪器分析
——聚合物材料表征与测试
彭采宇
pcycjyx@
第五章
聚合物的热解分析
一、聚合物的热解分析 二、有机质谱概述及简介 三、有机质谱谱图解析 四、裂解气相色谱与质谱的联用 五、热裂解分析在高分子材料研究中的应用
5.1 聚合物的热解分析的特点
1.1 基本原理 在隔氧情况下，在一定的温度下，使高聚物发生热解，产生低 分子产物，然后再利用一定方法对低分子产物（气体或冷凝液） 进行测定。 （1）高分子链的断裂遵循一定的规格，裂解产物具有一定特征； 例：PMMA裂解得甲基丙烯酸甲酯；PVC裂解得苯 （2）可用来鉴别和确定聚合物的组成与结构 可分为降解（在比较缓和条件下进行，高聚物逐渐分解） 和热裂解（瞬间达到高温，聚合物主链断裂成小分子）
热解分析方法分类： 1. 不经分离直接测定高聚物裂解产物：有机质谱（MS）和裂解傅里叶 变换红外光谱法(Py-FTIR)； 2. 把裂解产物分离成单个组分进行测定：包括裂解气相色谱（PGC）、 PGC-MS、PGC-FTIR联用等。
5.2 聚合物热裂解的一般模式

400-900℃瞬间裂解，裂解反应分三步： （1）引发反应 （2）降级逆增长或自由基转移 （3）链终止-反应停止
将不同 m/e的 离子分 开
检测器
数据系统
将处于大气 环境中的样 品送入真空 环境中
使样品分子 变成离子， 并形成一定 能量的离子 束
将接收的阳离 子转换成电信 号，经过放大 输入数据系统
样品分子
电离过程 离子
外部能量
离子 （分子离子，碎片离子）
离子源
质谱
按m/e分离
质量分离过程
ABCD ABCD+
5.3 质谱

在高真空的状态下，用高能量的电子轰击样品的蒸气分子，打 掉分子中价电子，形成带正电荷的离子，然后按质量与电荷之 比（质荷比）依次收集这些离子，得到离子强度随质荷比变化 的谱图，即质谱。 对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种
离子按质荷比（m/e）分离检测。