器
系
统
电子倍增器， 闪烁计数器，等
闪烁计数器：由闪烁体(也称荧光体)和光电倍增管构成
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二、质谱仪的组成
（一）真空系统
覆盖区：凡是有样品分子和离子存在的区域。 作用：降低背景；减少离子间或离子与分子间碰撞所 产生的干扰，如散射、离子飞行偏离、质谱图变宽等； 延长灯丝寿命（残余空气中的氧能烧坏离子源的灯 丝）。 真空度： 1.0×10-4～1.0×10-7Pa。特别是质量分 析器要求高真空度。
真空系统
离子源
质量分析器
检测器
加速器
计算机系统
质谱仪的基本结构框图
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二、质谱仪的组成
进样系统 eg样品板 LC或GC
离子源
++ ++
++
质量分析器
加 速 器
++ + ++++++ ++ ++ +
+++++ + + + +
真空系统
EI源 FAB源 MALDI源 ESI源，等
quadrupole Ion trap time-of-flight, etc
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二、质谱仪的组成
（五）质量分析器
质量分析器可以将离子源产生的离子，在电磁场的作用
下，按照质荷比的大小分离聚焦。分析器类型来划分质谱仪 的分类依据。
常见的质量分析器：
1.单聚焦分析器
2.双聚焦分析器
3.四极杆分析器
4.离子阱分析器
5.飞行时间分析器
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二、质谱仪的组成
（六）检测器
1．电子倍增器（最常用） 由质量分析器出射的离子，具有一定的能量，打到
二、质谱仪的组成
常见离子源电离方式
✓ 电子电离（EI） ✓ 化学电离（CI） ✓ 场电离（FI） ✓ 场解吸（FD） ✓ 快原子轰击（FAB） ✓ 电喷雾电离（ESI） ✓ 大气压化学电离（APCI） ✓ 基质辅助激光解吸电离（MALDI）
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二、质谱仪的组成
（四）加速器
在离子源中产生的各种不同动能的正离子，在加速 器的高频电场中加速，增加能量后，因其轨迹半径不 同而初步分开。加速器包括回旋加速器、直线加速器 等
二、质谱仪的组成
（七）计算机系统
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、显示与输出质谱图（表）、数据储存 与调用等。
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三、 质谱仪的分类
➢ 按所使用的质量分析器类型来分类： 磁质谱仪（单聚焦质谱仪、双聚焦质谱仪） 四极杆质谱仪（Q-MS） 离子阱质谱仪（IT-MS） 飞行时间质谱仪（TOF-MS） 傅立叶变换质谱仪（FT-MS） ➢ 按应用范围分类： 同位素质谱仪 无机质谱仪 有机质谱仪（如前面最基础的五类） 质谱仪还可以按性能指标分类，如分辨率。
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一、质谱仪的工作原理
质谱图
纵坐标为离子相对强 度：以离子强度最强峰为 100，其他的峰则以此为 标准，确定其相对强度， 又称相对丰度；或为离子 强度（离子流强度）
横坐标为质荷比
质谱图
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二、质谱仪的组成
7个部分： 真空系统 进样系统 离子源 加速器 质量分析器 检测器 计算机系统
进样系统
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目录
第一节 质谱仪 第二节 质谱联用技术 第三节 质谱仪在生物医学领域中的应用 本章小结
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第一节 质谱仪
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一、质谱仪的工作原理
质谱仪离子源中的样品，在极高的真空状态下，在电子、 电场、光、热或激发态原子等能量源作用下，将物质气化、 电离成正离子束，经电压加速和聚焦导入质量分析器中，一 般利用离子在电场、磁场中运动的性质，按离子质荷比 (m/z)的大小顺序进行收集和记录，得到质谱图。也可以按 质荷比-相对强度或离子强度列表，得到质谱表
（六）检测器
3．电荷耦合器件（charge coupled device，CCD） 利用离子在感光板上的感光来观察质量谱线的位置和 强度。CCD能检测出用一般电检测法难以检测到的极 小量的试样和寿命短的离子。
此外，离子阱、傅立叶变换器本身也就是一个检 测器。还有离子计数器、法拉第杯、低温检测器等。
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四、 质谱仪的性能指标
（一） 分辨率
是指分离相邻两个质谱峰的能力
公式一
R M M
MM 1 2M 2， MM 2M 1
质谱图的分辨率示意图
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四、 质谱仪的性能指标
（二）灵敏度
绝对灵敏度是指产生具有一定信噪比（signal to noise
ratio ， SNR ， S/N ） 的 分 子 离 子 峰 所 需 的 样 品 量 。 常
用绝对灵敏度表示质谱仪的灵敏度。其中，信噪比=检 测信号∶背景噪音，一般要求信噪比大于10:1。
第五章 生物质谱技术与仪器
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重点提示
1.质谱仪的工作原理是什么？ 2.质谱仪有哪些主要部分？其主要作用是什么？对质谱仪的
性能有何影响？ 3.质谱仪中的质量分析器主要有几种？各自有什么特点？ 4.质谱仪中常见的离子源有哪些？它们的主要特点是什么？ 5.质谱联用技术有哪些？各有什么主要特点？ 6.质谱仪在生物医学领域中有哪些主要应用？ 7.同位素稀释-质谱法（ID-MS）的原理和主要特点是什么？ 8.什么叫MALDI-TOF-MS？它有什么主要应用？
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二、质谱仪的组成
（三）离子源（ion source）
使气化样品中的原子、分子电离或分子碎片成正离子，又 称为电离源 。离子源与质谱仪的性能直接相关
常见的分子破碎过程示意图
M
•
“·”表示未配对的单电子，“+”表示正离子。分子失去一个 电子而电离所产生的自由基离子，称为分子离子（ ）。 分子离子进一步发生键的简单断裂，而产生质量数较低的 碎片，即失去游离基（自由基）后的正离子，称为碎片1离1
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二、质谱仪的组成
（二）进样系统
根据是否需要接口装置，分为两种方式：
气态、高沸点液态样品：通过可调喷口装置导入 吸附在固体上或溶解在液体中的挥发性样品：通过 1.直接进样 顶空分析器富集样品上方的气体，利用吸附柱捕集， 再程序升温使之解吸附，经毛细管导入
固体样品：常用固体直接进样杆（盘）导入
2.通过接口进样：将气相色谱（GC）载气去除或将液相色 谱(LC)的溶剂去除后导入质谱。
电子倍增器的第一个阴极产生电子，电子再依次撞击电 子倍增器的倍增极，电子数目呈几何倍数放大，最后在 阳极上可以检测到放大后的电流。特点是快速、灵敏、 稳定。
2．光电倍增管 离子发射撞击荧光屏，荧光屏发射光电子由电子放
大器检测。电子放大器密封在容器中，光电子可穿透密 封玻璃，能避免表面污染。
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二、质谱仪的组成