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波谱分析 第五章 质谱分析

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波谱解析MSPPT课件

波谱解析MSPPT课件
1. 灵敏度 2. 分辨率 3. 质量范围
波谱解析MS
5.1.3 质谱图
横坐标：质荷比(m/z) 纵坐标：离子峰的相对丰度
波谱解析MS
术语：质谱峰，基峰，分子离子峰
图中强度最大的峰（称为标准峰或基峰）为100， 其余的峰按与标准峰的比例表示，也成为百分相 对丰度。
一般质谱图上质荷比最大的峰为分子离子峰；有 例外。
CH2Cl2：因为，a=3, b=1, n=2, 因此(3+1)2=9+6+1, 即m/z84(M):m/z86(M+2):m/z88(M+4)=9:6:1
CHCl3：因为a=3, b=1, n=3, 因此，(3+1)3=27+27+9+1 即
m/z118(M):m/z120(M+2):m/z122(M+4):m/z124(M+6)=27:27:9:1
43
29 15
57
71 85 99 113 142
m/z
波谱解析MS
16
15
甲烷
m eth an e M =16
m /z
2.支链烷烃
波谱解析MS
3.环烷烃
波谱解析MS
芳烃
波谱解析MS
波谱解析MS
醇和酚
伯醇 仲醇
叔醇
波谱解析MS
m/z 31 m/z 45 m/z 59
CH3 H
H3C CH2 CH2 C OH m/z=73(M-15)
碎片离子，称重排离子。如醇分子离子经脱水后重 排可产生新的重排离子峰。
6. 多电荷离子
波谱解析MS
5.2 离子裂解的机理
波谱解析MS
5.2.1 离子的单分子裂解

波谱分析第五章4各类化合物的质谱PPT课件

波谱分析第五章4各类化合物的质谱PPT课件

2

支链烷烃：
M峰较相应的直链烷烃弱,裂解发生在支链取代的位置,优 先失去大基团,正电荷带在多支链的碳上。
% OF BASE PEAK
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
m /z= 4 3 C3
5-M eth ylp en tad ecan e 169 141
m /z= 57 C4
H O+
H
C H2
R H C C H2 C H2
- H2C C H2
-H2O
H2C C H R
M - (Alkene + H2O)
M-46
若β- 碳上有甲基取代，失去丙烯，产生M-60峰。
- H
O+
H
C H2
RHC HC C H2 C H3
H
H2C C C H3
-H2O
H2C C H R
M-60
11
（4）羟基的Cα－Cβ键容易断裂，形成极强的m/z31、45、 59的峰，对于鉴别醇类极重要，可判断样品是醇而不是烯。
% OF BASE PEAK
1 0 0 CH 2OH 90 80 70 60 50 40 30
1-PenTanol M W 88
m/z=134
C4H9 m/z=77
8
HC CH m/z=51
% OF BASE PEAK
丁苯异构体 100 90 80 70
91 CH2 CH2 CH2 CH3
92
C H2
60
50
H
40
H m/z=92
30 20
10
0
39 51 65 77
134(M )

波谱分析质谱-5

波谱分析质谱-5
159 160 161 162 163 164
60
40
20
0 158
m/z
Br: 79Br 100%,
M Br, n=1: Br2, n=2: Br3, n=3:
100 98
81Br
98%≈100%
1 2 3
100
M+2 M+4 M+6 1 3 1
100 100
1 1 1
n! bm (n m)! m!
10H14 18O
12C
1! 10 0.021 0.02(0.2%) (1 1)!1!
m/z162, 0.74%
100
Relative Abundance
80
所以： M+• : [M+1]+• : [M+2]+• = 100 : 11 : 0.74 某个离子中含有两种或两种 以上的同位素，那么它的丰 度是各个同位素丰度之和
考察[M＋2]+，分析可能含的元素：不可能含Cl、Br、 S、Si, 只可能含O，含几个O？ 首先扣除13C2对[M+2]+的贡献：
98 0.0112 0.44% 2
O的贡献：
0.64% 0.44% 0.20%
n b = n 0.002 = 0.002
因此，只能含1个O，所以此化合物分子式C9H11NO
n! bm (n m)! m!
简化：
n b
1个同位素
n (n 1) 2 b 2
n (n 1) (n 2) 3 b 3 2
2个同位素
3个同位素
n: 离子中某种元素的数目 (C，O，N等)； m: 元素的同位素的数目 (13C)； b: 同位素(13C，18O)的相对强度值

波谱解析-第五章质谱

波谱解析-第五章质谱

1
0.975 0.317 0.034
2）用同位素丰度的分布可判断峰的元素组成
• 一个峰组中的A峰应是仅含最大丰度同位素 (如12C、16O、35Cl)的最高 质量峰。 • 优先考虑A+2型元素存在的可能性，因A+2 峰受A+1元素的影响较小，A+2元素同位素 的自然丰度也较高，容易判断，尤其是氯 和溴。 • 然后再判断A+1元素，可根据其与A峰的强 度比，大致判断A+1元素的种类和所含个数。
质谱峰强度
1
nb
n(n-1)b2/2!
n(n-1)(n-2)b3/3!
M M+1 M+2 M+3 M+4 m/z72 m/z73 m/z74 m/z75 m/z76
……
100
80
60
40
12C H + 5 12 12C 13C H + 4 1 12 12C 13C H + 3 2 12 12C 13C H + 2 3 12 12C 13C H + 1 4 12
57 CH2 43 CH2 CH2 CH2 CH2
71 CH2 29 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 15 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
H 3C
86
71 H3C 57 H3C 43 H3C 29 H3C 15 CH3
CH2 CH2 CH2 CH2
CH2 CH2
CH2
CH2
常见的丢失
(2)直链的酮、酯、酸、醛、酰胺、卤化物等通 常显示分子离子峰； (3)脂肪族的醇、胺、亚硝酸酯、硝基化合物、 腈等化合物以及高分支化合物无分子离子峰。 11
B、分子离子峰的特点

波谱分析第五章质谱

波谱分析第五章质谱




②含有奇数氮原子的化合物其分子量为奇数。 例如：C2H6 30 CH3NH2 31 H2NNH2 32 注意：若是碎片离子时： ①由电子转移（复杂断裂）等产生的奇电子离 子，其质量数符合上述氮规律； ②由简单断裂生成的偶电子离子则刚好相反。 （4）合理的中性碎片（小分子及自由基）的 丢失。即要注意m/z最高值与邻近离子的质量 差是否合理。
第一项计算值—表示离子全部由轻质同位素组 成， 第二项计算值—表示离子含有一个重质同位素 的原子组成，其余类推。 ★课堂练习 CHCl3的质谱图中，在M+· 峰附近，各同位素 峰的丰度比是多少？

答案是：M:M+2:M+4:M+6=27:27:9:1


当一个分子中含有不同的多种同位素时（如含 氯和溴原子），则同位素峰族各峰之间的强度 比可按下式计算： (a+b)m(c+d)n 式中：a和b分别代表氯元素轻和重质同位素 的相对丰度比（a:b=3:1） c和d分别代表溴元素轻和重质同位素 的相对丰度比（c:d=1:1） m—氯原子的数目 n—溴原子的数目
(1.1w 0.016 x 0.36 y 0.04z )
(1.1w 0.36 y)
M 2 (1.1 w) 0.20 z M 200
2
★相反，我们可以应用一个分子离子同位素峰族的相对 强度来推测化合物的分子式。具体方法是：



首先准确测定M、M+1、M+2峰的相对强度， 计算M+1/ M和M+2/M百分比； 然后根据质谱所得的M+1/ M和M+2/M的百分 比与Beynon表中的计算值相比较，就可推测 分子式了。 Beynon表参见教材附录Ⅸ。 例1.某一化合物，质谱实验测得M+· m/z=150， M、M+1、M+2峰的相对丰度比如下，推测其 分子式。 m/z 丰度比 150(M) 100 151(M+1) 10.2 152(M+2) 0.88

波谱分析第五章质谱分析

波谱分析第五章质谱分析
❖质谱图是以质荷比（m/z）为横坐标， 相对强度为纵坐标构成。
※图中的竖线称为质谱峰，不同的质谱峰代 表有不同质荷比的离子，峰的高低表示产 生该峰的离子数量的多少。
※一般将原始质谱图上最强的离子峰为基峰 并定为相对强度为100%，其它离子峰以 对基峰的相对百分值表示。
二、质谱图上离子峰的类型
分子在离子源中可以产生各种电离生成各 种离子，主要的有分子离子、碎片离子、 亚稳离子、重排离子和同位素离子等。
③ 电喷雾电离源 ( ESI ）
※从雾化器套管的毛细管端喷出的带电样品液 滴，随着溶剂的不断快速蒸发，液滴迅速变 小，表面电荷密度不断增大。由于电荷间的 排斥作用，就会排出溶剂分子，得到样品的 准分子离子。
※通常小分子得到带单电荷的准分子离子， 而大分子则得到多种多电荷离子。检测质 量可提高几十倍。是很软的电离方法，通 常无碎片离子峰，只有整体分子的峰，十 分有利于生物大分子的质谱测定。
d 对于复杂分子或碎片，电荷位置不易 确定的， 用“ ”表示。
（3）分子离子峰的鉴别
a. 注意m/z 值的奇偶规律（Ｎ律）
由Ｃ、Ｈ、Ｏ、X（卤素）组成的有机
化合物，其分子离子峰的m/z一定是偶数。
2021/4/24
35
由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ组成的有机化合物， Ｎ原子个数为奇数时，其分子离子峰的 m/z 一定是奇数； Ｎ原子个数为偶数时，其分子离子峰的 m/z 一定是偶数。
原理
m B2r2
z 2V
※离子的m/z大，偏转 半径也大，通过磁 场可以把不同离子 分开；
※当 r 为仪器设置不变时，改变加速电压或 磁场强度，则不同m/z的离子依次通过狭缝 到达检测器，形成质谱。
※现代质谱仪一般是保持V、r不变，通过电

有机波谱分析 第五章 波谱综合解析

有机波谱分析 第五章 波谱综合解析

（5）主要碎片离子峰－官能团
湖北理工学院医学院药学系
四大光谱综合波谱解析
一般情况，由IR、1H NMR及MS三种光谱提供的数据，即可确定未知 物的化学结构。若不足，再增加13C NMR等。
在进行综合光谱解析时，不可以一种光谱 “包打天下”，各有所长，
取长补短，相互配合、相互补充。
如何利用紫外光谱，红外光谱、核磁共振光谱和质谱的资料推断结构、
湖北理工学院医学院药学系
波谱综合解析步骤
4) 通过谱图解析确定存在的官能团以及结构单元 (1) 红外光谱
IR能给出大部分官能团和某些结构单元存在的信息，从谱
图特征区可以清楚地观察到存在的官能团，从指纹区的某些 相关峰也可以得到某些官能团存在的信息。
(2) 有机质谱
MS除了能够给出分子式和相对分子量的信息，还可以
某种波谱分析可能会产生反映某个原子团或官能 团存在最明显的谱峰，进而得出某个官能团明显存在 的结论，对进一步的谱图综合解析工作具有至关重要 的意义。
湖北理工学院医学院药学系
波谱综合解析步骤
3)分子式的确定及不饱和度的计算
采用高分辨质谱分析可以获得分子的精确分子量并给出分
子式； 通过元素分析数据可以求出化合物的分子式； 低分辨质谱可以获得整数分子量数据，借助同位素峰的相 对强度根据Beynon表也可以得到化合物的分子式； 通过谱图综合解析获得基本结构单元,进而获得分子式； 根据确定的分子式计算出该化合物的不饱和度。
第五章 波谱综合解析
一、波谱综合解析方法
了解每一种有机波谱分析方法的特点，以及从哪个侧
面反映分子骨架和部分结构（基团或原子团）的信息。
不同分析方法获得的信息和数据在彼此相互补充和印证

第五章 有机质谱学 有机波谱分析 课件

第五章 有机质谱学 有机波谱分析 课件
并非所有初始动能相等，这样加速后获得的速度不同， 会造成分辨率下降。当加入静电分析器之后，不同动 能的相同质荷比离子首先获得分离，可以大大提高分 辨率 特点：重现性好，高分辨，高动态范围。
re 2V E
有机波谱学
双聚焦质谱工作原理示意图
有机波谱学
有机波谱学
主要质量分析器的结构与工作原理-续2
1 rm B 2V (m / ze)
有机波谱学
单聚焦质谱仪工作示意图
有机波谱学
有机波谱学
有机波谱学
有机波谱学
主要质量分析器的结构与工作原理续-1
双聚焦质谱： 结构：在单聚焦质谱基础之上在离子源和偏转磁场之
间加入偏转电场E（静电分析器），提高分辨率。
作用原理：相同质/荷比的离子在被电场V加速之前，
有机波谱学
电子轰击电离（EI, electron impact ionization)
过程：阴极发射的电子在加速电压（一般为 70V）驱动下，飞向被预先汽化的样品分子产 生轰击效应，产生的分子离子和片段离子束， 被电场引出，并被高电场(数千伏）所加速。
特点：常规方法，使用的最多，技术最成熟， 标准图最多，可以获得丰富的碎片离子峰，便 于结构解析，但是分子离子峰小，甚至没有。
有机波谱学
有机波谱学
用电将锑或钨丝加热到2000度以上，发射出电子 束轰击由分子漏入孔进入的气态分子样品，使分 子发生电离和碎裂，产生的离子碎片加速、聚焦 进入质量分离装置
有机波谱学
有机波谱学
++
: R1
: R2
+
: R3
++
: R4 :e
(M-R2)+
(M-R1)+

第五章 液相色谱质谱

第五章 液相色谱质谱

第五章液相色谱-质谱分析技术理论与应用第一节液相色谱—串联质谱分析技术的原理一、质谱法质谱法(Mass Spectrometry，MS)，即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。

质谱法测量的对象是必须是带电离子。

质谱法的特点：质谱不属波谱范围；谱图与电磁波的波长和分子内某种物理量的改变无关；谱是分子离子及碎片离子的质量与其相对强度的谱，谱图与分子结构有关；质谱法进样量少，灵敏度高，分析速度快；谱是唯一可以给出分子量，确定分子式的方法，而分子式的确定对化合物的结构鉴定是至关重要的。

利用质谱仪可进行同位素分析，化合物分析，气体成分分析以及金属和非金属固体样品的超纯痕量分析。

在有机混合物的分析研究中证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，其中有机化合物质谱分析在质谱学中占最大的比重，全世界几乎有3/4仪器从事有机分析，现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子的分析，而且可以直接分析糖，核酸，蛋白质等生物大分子，在生物化学和生物医学上的研究成为当前的热点，生物质谱学的时代已经到来，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。

1、质谱法用于结构分析的流程质谱法是有机分子通过电子轰击，得到分子离子和碎片离子，通过分离、收集和记录得到样品的结构信息。

由分子结构与裂解方式的经验规律，根据分子离子和各种碎片离子的质荷比及其相对丰度，就可以进行结构分析。

具体流程如下：有机分子通过电子轰击，试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。

与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。

波普分析PPT课件(二) 质谱

波普分析PPT课件(二) 质谱

5.3 双聚焦质谱仪
5.4 四极滤质器、离子阱质谱计 及飞行时间质谱计
上述仪器，在质谱学中都属于静态仪 器。其电场、磁场、离子轨道半径等在不 同时间内都是稳定的，随时间而改变电场 （电压扫描）或磁场（磁场扫描），是为 了连续记录质谱，不是质量分离原理所必 需。
质谱的另一类型仪器是所谓动态仪器， 采用了随时间而周期变化的电场（有的同 时使用静态磁场），以实现质量分离，下 面主要包括其中3种仪器：
i诱导断裂与α断裂是互相竞争的反 应。一般来说，i诱导断裂的重要性小于 α断裂根据两者的断裂顺序：含N的化合 物一般发生α断裂；含卤素的化合物易发 生i诱导断裂。
例如：
（4）σ断裂：已被电离的单电子的σ发生 裂解的过程，又称半异裂。
例如：
在正烷烃中所有C-C键以同等几率被电离，自 由基位置不定域，产物离子还可发生σ断裂，并
亚稳离子峰的形成和化学键的断裂与 分子结构有关，利用碎片峰可协助阐明分子 的结构。
亚稳离子的质量用m＊表示，以 区别于正常情况下产生的m2+。m1和 m2和m＊有如下关系：
⑥两价离子峰 分子受到电子轰击，可能失
去两个电子而形成两价离子M2+。 在有机化合物的质谱中，M2+是杂 环、芳环和高度不饱和化合物的 特征，可供结构分析参考。
当分子中含有几种杂原子时，这些杂原 子提供电子形成新键的能力随其电负性的增 加而减小，即N>S>O>Cl。
（3）正电荷中心引发的反应（i诱导断裂） ：在奇电子离子（OE.+）或偶电子离子 （EE+）中，正电荷的诱导效应吸引某个键 的一对电子导致该键断裂，又称异裂。
例如
原则上，诱导效应随原子的电负性降低而递 减，即卤素>O、S»N、C；但断裂过程迫使正电 荷位置转移，有利于生成稳定的碎片离子。

波谱分析质谱课件

波谱分析质谱课件

波谱分析质谱的优点与局限性
优点 高灵敏度：可以检测到低浓度的化合物，有助于发现痕量组分。
高分辨率：能够准确地分离和鉴定相近的峰，有助于解析复杂样品中的化学成分。
波谱分析质谱的优点与局限性
• 广泛的应用范围：可以应用于不同类型样品的分 析，如有机物、无机物、生物分子等。
波谱分析质谱的优点与局限性
CHAPTER 03
波谱分析质谱实验技术
样品的制备与前处理
01
02
03
样品收集
选择健康的或具有代表性 的植物、动物或微生物样 品进行采集，并记录采样 地点、时间等信息。
样品处理
将采集的样品进行清洗、 破碎、匀浆等处理，以获 得更小颗粒度的样品。
样品干燥
将处理后的样品进行干燥 处理，以去除水分和其他 挥发性成分的影响。
术，提高离子的产生、传输和检测效率，从而实现对超低浓度目标分子
的检测。
03
最新进展
随着技术的不断发展，高灵敏度质谱的检测限越来越低，目前已经达到
ppt级别，同时多级质谱技术的运用也使得对目标分子的结构鉴定更加
准确。
多维质谱技术
概述
多维质谱技术是一种利用不同极性、不同能量或不同色散 率的多个分离装置串联或并联起来，对复杂混合物进行分 离、检测和鉴定的技术。
局限性
仪器成本高：波谱分析质谱仪器较为昂贵，运行和维护 成本也较高。
样品制备复杂：对样品的纯度和状态要求较高，需要进 行预处理和分离等步骤。
需要专业人员操作：需要经过专业培训的人员进行操作 和维护，以确保仪器的稳定性和数据的准确性。
未来发展趋势与展望
技术创新
多仪器联用
随着科技的不断进步，未来波谱分析质谱 技术将不断进行创新和改进，提高仪器的 性能和效率，拓展应用领域。

波谱分析课件第5章 有机质谱

波谱分析课件第5章 有机质谱
5.1.1 质谱仪简介
进样系统 离子源
质量分析器
离子检测器
真空系统
样品及离子途径
质谱仪的结构框图
显示记录
5
6
离子源
使样品分子电离，形成各种离子
1. 电子轰击电离 (Electron Impact Ionization, EI) 源 2. 化学电离 (Chemical Ionization, CI) 源 3. 场电离 (Field Ionization, FI) 源 4. 场解吸电离 (Field Desorption, FD) 源 5. 快原子轰击电离 (Fast Atom Bombardment, FAB) 源 6. 基质辅助激光解吸电离 (Matrix-Assisted Laser
31 31
真空系统
旋转泵 （Rotary pumps） 分子涡轮泵（Turbomolecular pumps） 扩散泵 （Diffusion pumps） 离子泵 （Ion pumps） 升华泵 （Sublimation pumps）
32 32
高真空的作用
➢使离子有合适的平均自由程，减轻离子分子反应 （单分子反应）
➢能有效地控制“散射”效应 ➢能最大限度地降低“本底”谱 ➢可消除或减少“记忆”效应和内壁表面的极化效
应 ➢能帮助样品挥发，避免或减轻样品的热解 ➢能保证离子源灯丝（发射电子束）工作正常
33
检测器 1.电子倍增器（Electron multipliers） 2.光电倍增器 （Photo multipliers） 3.微通道检测器（MCP)
使样品分子电离
正离子模式：GH+ + M
[M + H]+ + G
负离子模式：[G-H]- + M

波谱解析-质谱

波谱解析-质谱

质谱法( Mass Spectrometry ) MS质谱法是将样品通过离子化，产生气态离子，并按质荷比（m/z）分离、分析的技术，质谱图是按质量数大小排列起来的谱图。

主要组成部分:a). 进样系统: 将分析样品导入离子源的装置; 包括: 直接进样, GC, LC及接口, 参考物或靶气气体进样等.b). 离子源: 使被测样品分子离子化成为带电离子的装置, 并对离子进行加速使其进入分析器.c). 质量分析器:将离子按不同质荷比(m/z)大小分离的分析部分;离子通过分析器后,按不同质荷比分开,并将相同的质荷比离子聚焦在一起,从而形成质谱.d). 检测分析器: 接收离子束并将电信号放大的装置.e). 控制及数据处理系统:处理并给出分析结果, 现代计算机还可以控制质谱仪进行各项工作.f).真空系统:利用机械泵, 扩散泵或分子泵等, 抽取离子源和分析器的空气并达到高真空, 使离子从离子源到达接收器.1. 质谱法的原理及新技术1-1 发展历史质谱分析法从最初的进行各种元素质量及其天然同位素质量和丰度（存在比）的测定开始，到进行分子的质量和精确质量数测定。

目前按研究领域已经发展成为三大类：同位素质谱、无机质谱和有机质谱（现分出有机质谱和生物质谱）。

本课程只讨论与我们相关的有机质谱。

现在的有机质谱法，不仅可以进行小分子到蛋白质及DNA等生物大分子的分子量测定和结构解析，而且通过对在生化学，生物学上具有功能的有机分子的分析，还可提供有效的‘功能’信息。

正如1994年美国《分析化学》杂志登载的质谱学综述中所指出的那样，‘生物质谱学的时代已经到来’。

与之相应的是最近的质谱法确实在生命科学领域里很活跃，而世界科学家的兴趣从‘无机性’的物理世界开始转向神秘的有机生命的世界，也实属现代自然科学的一种趋势。

1-1-1 1910-40年代（黎明期）：从二十世纪初（1910年），J. J. Thomson（发现电子）进行“阳粒子线分析”（positive ray analysis）研究的时代开始，直到F.W. Aston和A. J. Dempster等人开创的‘真正’质谱分析法及其应用的发展，这约40年被认为是质谱分析法的‘黎明期’。

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CI
反应气离子
FAB
高能原子束
适合难挥发、极性大的样品。生成 准分子离子和少量的碎片离子
生成多电荷离子，碎片少，适合极 性大的分子分析，也用作LC-MS的 接口
ESI
高电场
（4）离子的分析方法（质量分析器，mass analyzer）
a.双聚焦分析器（double focusing analyzer）
b.四极杆分析器（quadrupole analyzer） c.飞行时间质量分析器（time-of-flight analyzer） d.离子阱质量分析器（ion trap analyzer）
电场
磁场
+
S 2收集器
S 1 离子源
质量分析器比较
质量分析器 四极杆 测定参数 按m/z大 小过滤 质量范围 ～3000 分辨率 2000 优点 缺点 适合电喷雾，易于 质量范围有限 正负离子模式切换， 体积小，价格低 体积小，中等分辨 率，设计简单，价 格低，适合多级质 谱，正负离子模式 易于切换 分辨率高，分子量 测定准确，中等测 量范围 质量范围宽，扫描 速度快，设计简单 质量范围有限
二、质谱仪的主要性能指标
1、质量范围（mass range）
指质谱仪所能测量的最大的m/z值；
2、分辨率（reslution）
指质谱仪对质量非常接近的两种离子的分离能力； 对于质荷比m／z100的离子，分辨率R=100时，它能与m／z101的峰分辨 开；R=1000时它能与m／z100.1的峰分辨开；R=10000时它能与m／ z100.01的峰分辨开，R值越高越能与质荷比相近的离子分开。 如十三烷基苯(C19H32)M=260.2505，十一烷基苯酮 (C18H28O)M=260.2140和l，2-二甲基4-苯甲酰基萘 (C19H160)M=260.1204，分辨率R=1000的低分辨仪器在m／z 260处 出现三个化合物的重叠峰。若R=100000时，仪器可将三个峰分辨开，并给 出如上精确相对分子质量，从而可以确定元素组成和分子式。
离子阱
频率
～2000
1500
磁场
动量/电荷
～20000
10000
要求高真空， 价格高，操作 繁琐，扫描速 度慢 价格高
飞行时间
飞行时间
～∞
15000
（5）真空系统（vacuum system）
为了保证离子源中灯丝的正常工作，保证离子在离子源和质量分析器内 正常运行，减少本底和记忆效应，质谱仪的离子源和分析器都必须在真空系 统。一般真空系统有机械真空泵和涡轮分子真空泵组成。
3、灵敏度（sensitivity）
指质谱仪对样品在量的方面的检测能力；
三、质谱的离子类型
1、分子离子
有机化合物的分子受电子轰击或得到能量丢失一个电子，形成 带电荷的正离子 M+e→M+· +2e （1）分子离子产生的必要条件
a.分子离子一定是奇电子离子（ OE ）；
b.分子离子峰一定是质谱图中除同位素峰以外的最高质量数的峰。分子离子 的质量数代表了该化合物的相对分子质量； c.分子离子有合理的丢失； d.分子离子必须符合氮规律； 由C，H，O 组成的有机化合物，M 一定是偶数。 由C，H，O，N 组成的有机化合物，N 奇数，M 奇数。 由C，H，O，N 组成的有机化合物，N 偶数，M 偶数。
离子源的功能是提供能量使待分析样品电离，得到含有含有样品结构 信息的离子。
a.电子轰击离子源（EI）
主要用于挥发性样品的电离 b.化学电离源（CI）
c.快原子轰击源（FAB）
主要用于极性强、分子量大的样品分析 d.电喷雾电离源（ESI）
e.大气压化学电离源（APCI）
主要离子源的特点比较
离子源 EI 离子化能量 高能电子 特点及主要应用 适合挥发性样品。灵敏度高，重现 性好，有特征碎片离子。用于分子 结构的判定 适合挥发性样品。准分子离子，分 子量的确定
离子源（10-310-5Pa）、质量分析器（10-6Pa）
(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。
（2）进样系统
进样方式取决于样品的物理化学性质（熔点、蒸气压、纯度）
（3）离子的产生方法（离子源，ion source）
2、质谱仪
（1）仪器基本构造
进样系统 离子源 质量分析器(真空系统） 检测器
直接进样 GC进样 LC进样 参考进样
EI CI ESI APCI APPI FAB MALDI
四极杆质量过滤器 飞行时间 离子阱 双聚焦 FT-MS 涡轮分子泵 机械泵
电子倍增器 光电放大器 MCP
质谱仪需要在高真空下工作：
（2）分子离子峰的判别方法
①引入了高质量的杂质，杂质峰出现在最高质量端； ②汽化温度过高导致样品分解； ③化合物自身不稳定，分子离子又进一步碎裂，如醇类的H很容易被电子轰 击而丢失，故醇的M+峰很弱甚至观察不到，而M-1峰较强。又如新戊烷C(CH3)4很容易丢失甲基，MS图中得不到m／z72的分子离子峰，只能得到 M-CH3m／z57的强峰。 a. 氮规律的办法：质谱中最高质量数(m／z)为奇数，表明化合物含奇数个氮原 子。若得到的分子式不含氮或含偶数个氮原子，则说明此分子式不正确，或 这个最高质量数为奇数的离子不是分子离子，而是碎片离子。 b.用合理的质量差来判断 分子离子峰与相邻碎片峰的质量差必须合理。 如图所示，某化合物的质谱图中最高质量端有两 个峰 m／z57和m／z58，若判断 m／z57是分子离 子峰其分子式为C3H7N，符合氮规律，m／z42可能 是M-CH3，m／z41可能是M-NH2，都是合理的丢失， 但是，m／z43是M-CH2这种丢失是不合理的。 若判断m／z58是分子离子峰，分子式为C4H10符合氮规律，m／z43可能是 M-CH3，m／z42可能是M-CH4，m／z41可能是M-CH3-H2。所以m／ z58的峰与相邻峰的质量差都较合理，很可能是分子离子峰。
(6)检测器（detector）
质谱仪的检测器主要使用电子倍增器，也有的使用光电倍增管。由质量 分析器出来的离子打到高能打拿级上产生电子，电子经电子倍增器产生 电信号，记录不同离子的电信号即得质谱。信号增益与倍增器电压有关， 提高倍增器电压可以提高灵敏度，但同时会降低倍增器寿命，因此，应 该在保证仪器灵敏度的前提下用尽量低的倍增器电压。由倍增器出来的 电信号经计算机处理后可以得到质谱图等各种信息。
质谱分析
一、质谱分析基本原理及质谱仪
1、概述
质谱分析法是通过一定手段使被测样品分子产生气态 离子，然后按质核比（m/z）对这些离子进行分离和检 测的一种分析方法。 （1）历史：a.第一台质谱仪：1912年；早期应用：原子质量、
同位素相对丰度等；b. 40年代：高分辨率质谱仪出现，有机化合物 结构分析；c. 60年代末：色谱-质谱联用仪出现，有机混合物分离分 析；促进天然有机化合物结构分析的发展； （2）分类：无机质谱、有机质谱、同位素质谱 （3）特点：a.应用范围广；b.灵敏度高，样品用量少；c.分析速度 快；d.能同时提供有机样品的精确相对分子量、元素组成、碳骨架 及官能团结构信息；e.结构复杂、价格昂贵、维修比较困难；f.样品 被破坏，无法回收。