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二、 进样系统 进样系统目的是高效、重复地将样品引入到
离子源中并且不能造成真空度的降低。 常用的进样装置有三种类型： 间歇式进样系统 直接探针进样 色谱进样系统（GC-MS、HPLC-MS）和高频电
感耦合等离子体进样系统（ICP-MS）等。
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（2）直接探针进样 对那些在间歇式进样系 统的条件下无法变成气体的固体、热敏性固 体及非挥发性液体试样，可直接引入到离子 源中，图所示为一直接引入系统。
2、制作工艺简单，仪器紧凑。 常用在需要快速扫描的GC－MS联
质谱仪 五、检测器及记录
1、 常用的检测器有法拉第杯、电子倍 增器及照相底片、闪烁计数器等。 2、 采用较高性能的计算机对产生的信 号进行快速接收与处理，同时通过计算 机可以对仪器条件等进行严格的监控， 从而使精密度和灵敏度都有一定程度的 提高。
磁分离器：方向聚焦 （同单聚焦分离器）
特点：分辨率高，可达百万 应用：无机、有机
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3、飞行时间分析器 （Time of Flight，TOF） 这种分析器是用非磁方式达到离子分离的。
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飞行时间质量分析器
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飞行时间质谱计的特点： 1、仪器的机械结构简单 2、扫描速度快，可在 10-5~10-6 s 时间内观察、记录整段
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1、单聚焦分离器
单聚焦分离器是通 过磁场来实现按质菏 比的大小将离子分开 的。
仅用一个扇形磁 场进行质量分析的质 谱仪称为单聚焦质谱 仪。
扇形磁分析器见 右图。
离子束经加速后 飞入磁极间的弯曲 区，由于磁场作用， 飞行轨道发生弯曲。
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质谱仪 四、质量分析器
根据质谱图中谱峰的位置，可以进行 物质的定性分析和结构分析；根据谱峰的 强度，可以进行物质的定量分析。
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质谱法发展概况
1912年，Thomson J J 发明阳极射线管内用电场和磁场可使阳极射线偏转，证 实氖有两种同位素20Ne和22Ne 。（第一台质谱装置诞生）。
1918年，Dempster A J 发明方向聚焦质谱仪并用于同位素丰度的测定。 1919年，Aston F W 制成速度聚焦质谱仪，用其测定了分子相对质量，发现新 的同位素。并因此于1922年获得诺贝尔化学奖。 1934－1936年，Mattauch J 等研制出双聚焦质谱仪。 1940年，Nier A O 研制成功扇形磁场单聚焦质谱仪。 1942年，扇形磁场单聚焦质谱仪商品化。 第二次世界大战时期，为了适应原子能工业和石油化学工业（石油催化裂解种 产生的碳氢混合物）的需要，质谱法在化学分析中的应用受到了重视。 20世纪50年代，用于有机化合物的鉴定和结构分析。 20世纪60年代，气相色谱－质谱联用仪商品化。 20世纪60年代末，由于色谱-质谱联用技术日趋完善，加上电子计算机的应用， 大大提高了质谱仪器的效能，更加普遍地应用于组成复杂的有机化合物混合物的分 析测试中。 20世纪80年代，涌现了一些对非挥发性或热不稳定性分子离子化的的质谱技 术，高分辨率质谱仪成为测定有机化合物结构的一种重要手段。
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质谱仪常用的检测器有： 电子倍增器 法拉第杯(Faraday Cup) 照相板 (同光谱分析照相法)
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2、照相板
曝光量则由时间或电量控制。利用谱线的位 置与黑度，对元素进行定性和定量分析。
主要用于火花源双聚焦质谱仪中，不需要记 录离子流强度和电子设备，灵敏度高，但精度 低，要先抽真空。
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（3）色谱进样
色谱－质谱联用仪
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三、 离子源
离子源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。通常称能 给样品较大能量的电离方法为硬电离方法，而给样品较小 能量的电离方法为软电离方法，后一种方法适用于易破裂 或易电离的样品。
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再 用高效率扩散泵连续地运行以保持真空。现代 质谱仪采用分子泵可获得更高的真空度。
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（ l） 间歇式进样 系 统
该系统可用于气体、 液体和中等蒸气压的 固体样品进样，典型 的 设 计 如 图 13 -2所 示 。
通过可拆卸式的试 样管将少量（10～ 100μg）固体和液体 试样导入试样贮存器。 由于贮样器内的压力 约为10-3Pa，比电离室 的压力高1~2个数量 级，因此，部分试样 便从贮样器通过分子 漏隙（通常是带有一 个小针孔的玻璃或金 属膜）以分子流的形 式而进入电离室。
质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-3 10 -5 Pa ） 质量分析器（10 -6 Pa ）
(1) 大量氧会烧坏离子源的灯丝； (2) 用作加速离子的几千伏高压会引起放电； (杂3化) 引。起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复
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进样系统
质谱仪结构框图
离子源
质量分析器
检测器
1、法拉第筒
Faraday杯与质谱仪的其他部分 保持一定电位差以便捕获离 子，当离子经过一个或多个抑 制栅极进入杯中时，将产生电 流，经转换成电压后进行放大 记录。 优点是简单可靠，配以合适的 放大器可以检测约10-15A 的离 子流。 但Faraday杯只适用于加速电压 ＜1 kV 的质谱仪。
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
质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-3 10 -5 Pa ）
质量分析器（10 -6 Pa ） (1) 大量氧会烧坏离子源的灯丝； (2) 用作加速离子的几千伏高压会引起放电； (3) 引起额外的离子－分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。
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90年代，随着新离子化技术的 出现，使生物质谱法迅速发展。 已用于多肽、蛋白质以及其它 高分子生物聚合物的测定。
近年来，各种类型的质谱仪器 相继问世，质谱法日益广泛地 应用于原子能、石油、化工、 电子、冶金、医药、食品、陶 瓷等工业部门，农业科学研究 部门，以及核物理、电子与离 子物理、生物化学、无机化学、 有机化学、地球化学、临床化 学、考古、环境监测、空间探 索等等科学技术领域。
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吉林大学珠海学院化药系 陈奇丹
第二节 质谱仪
质谱仪是通过对样品电离后产生的具有不同 m／z的离子来进行分离分析的。质谱仪须有：
进样系统 电离系统 质量分析器 检测系统 真空系统
为了获得离子的良好分析，必须避免离子损 失，因此凡有样品分子及离子存在和通过的地 方，必须处于真空状态。
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化学电离法可用于有机和无机试样，反应气体除甲烷 外，还可采用异丁烷、氨、氢气和水。
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四、质量分析器
质谱仪的质量分析器是将离子室产生的离子，按照质 菏比（m／z）的大小不同将离子分开的装置。主要类型有：
单聚焦分离器 双聚焦分离器 飞行时间分析器 四极滤质器 离子捕获分析器 离子回旋共振分析器
所以，目前，质谱仪已成为多 数研究室及分析实验室的标准 仪器之一。
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第一节 基本原理
二、质谱图的产生
样品分子在离子源中发生电离，生成不 同质荷比（m/z）的带正电荷离子，经高压 电场加速后，在磁场中偏转，之后达到收集 器，产生信号，其强度与离子数目成正比。 以信号强度为纵坐标，质荷比（m/z）为横 坐标，所得谱图即为质谱图。
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单聚焦质谱仪
仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪
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一、 真空系统
质谱仪的离子产生及经过系统必须处于高 真空状态（离子源真空度应达1.3×10-4～ 1.3×10-5Pa，质量分析器中应达1.3×10-6Pa）。 若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、本 底增高、到反应过多，从而使图谱复杂化、干 扰离子源的调节、加速极放电等问题。
同位素质谱仪 气体分析质谱仪 无机质谱仪 有机质谱仪
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第二节 质谱仪
质谱仪是利用电磁学原理，使带电的试样 离子按质荷比进行分离、检测的装置。
分析过程 原子（分子）化 离子化 正离子 离子按质荷比（离子质量m与其电荷z之比）分
离 离子的检测
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第一节 基本原理
三、质谱分析具有以下特点：
1. 可对气体、液体、固体等进行分析， 其分析范围宽; 2. 可以测定化合物的分子量，推测分子 式、结构式，用途广; 3.分析速度快，灵敏度高，样品用量少。
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第一节 基本原理 四、 质谱分类
质量分析的作用是将离子源中形成的离子按质荷比值 的大小不同分开，分为静态和动态分析两类。。
动态分析器采用变化的电磁场，按照时间和空间来 区分质量不同的离子。这一类的仪器有：飞行时间质谱 仪、四极滤质器等。
2、双聚焦分离器
双聚焦分离器是指同 时实现方向聚焦和能 量聚焦。
静电分析器：能量聚 焦 (只有动能与曲率 半径相应的离子才能 通过狭缝进入磁分离 器)
质谱，可用于研究快速反应。用这种仪器，每秒钟可以得到 多达1000幅的质谱。
3、灵敏度高，不存在聚焦狭缝 4、测定的质量范围宽（仅决定于飞行时间），可达到几 十万u
可用于生化大分子的分析。
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4、四极滤质器 (Quadrupole Mass Filter)