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《质谱仪》学历案一、学习目标1、了解质谱仪的基本结构和工作原理。
2、掌握质谱仪在不同领域的应用。
3、学会根据质谱图进行物质分析和鉴定。
二、学习重难点1、重点（1）质谱仪的工作原理，包括离子源、质量分析器和检测器的作用。
（2）质谱图的解读方法，能够确定物质的相对分子质量和分子结构信息。
2、难点（1）理解质量分析器中不同类型（如磁偏转、四极杆等）的工作机制。
（2）如何综合运用质谱仪的相关知识解决实际问题。
三、知识链接1、原子结构和化学键的相关知识，了解原子和分子的组成和性质。
2、电磁学的基本原理，如电场和磁场对带电粒子的作用。
四、学习过程（一）引入在化学和物理学的研究中，我们常常需要了解物质的组成和结构。
质谱仪作为一种强大的分析工具，能够为我们提供有关物质的精确信息。
那么，质谱仪是如何工作的呢？它又有哪些神奇的应用呢？（二）质谱仪的基本结构质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成。
1、离子源离子源的作用是将样品分子转化为带电离子。
常见的离子源有电子轰击离子源（EI）、化学电离源（CI）、电喷雾离子源（ESI）等。
以电子轰击离子源为例，它通过高能电子与样品分子的碰撞，使分子失去电子形成正离子。
2、质量分析器质量分析器是质谱仪的核心部件，其作用是根据离子的质荷比（m/z）对离子进行分离。
常见的质量分析器有磁偏转质量分析器、四极杆质量分析器和飞行时间质量分析器等。
（1）磁偏转质量分析器在磁场中，带电离子会受到洛伦兹力的作用而发生偏转。
离子的偏转半径与质荷比有关，通过调节磁场强度，可以使不同质荷比的离子依次通过狭缝到达检测器。
（2）四极杆质量分析器由四根平行的金属杆组成，通过在杆上施加直流和射频电压，形成特定的电场，只有特定质荷比的离子能够稳定通过四极杆，从而实现离子的分离。
（3）飞行时间质量分析器离子在电场中被加速获得相同的动能，然后进入无场的飞行管。
不同质荷比的离子飞行速度不同，飞行时间也就不同，根据飞行时间的长短可以确定离子的质荷比。
安捷伦GCMS培训资料一、GCMS 简介GCMS 即气相色谱质谱联用仪（Gas ChromatographyMass Spectrometry），是一种强大的分析仪器，结合了气相色谱的高效分离能力和质谱的高灵敏度、高选择性检测能力。
它在化学、环境、食品、医药等众多领域都有着广泛的应用。
安捷伦作为分析仪器领域的知名品牌，其 GCMS 产品具有卓越的性能和可靠性。
为了让大家更好地掌握和使用安捷伦 GCMS，以下将为您详细介绍其原理、操作及维护等方面的知识。
二、GCMS 原理气相色谱（GC）部分的原理是基于不同化合物在色谱柱中的保留时间差异，实现混合物的分离。
当样品被注入进样口后，会被气化并在载气的带动下进入色谱柱。
色谱柱内填充了固定相，化合物与固定相之间的相互作用不同，导致它们在柱中的移动速度不同，从而在不同时间被洗脱出来。
质谱（MS）部分则是通过将被分离的化合物离子化，并根据其质荷比（m/z）进行检测和分析。
离子化后的化合物在电场和磁场的作用下发生偏转，不同质荷比的离子到达检测器的时间和强度不同，形成质谱图。
GCMS 就是将气相色谱分离后的化合物依次引入质谱仪进行检测，通过对质谱图的分析，实现对化合物的定性和定量分析。
三、安捷伦 GCMS 仪器组成1、进样系统手动进样：适用于少量、不频繁的样品分析。
自动进样器：能实现大量样品的连续自动进样，提高工作效率和分析精度。
2、气相色谱系统色谱柱：有不同类型和规格，根据分析需求选择。
柱温箱：精确控制色谱柱的温度，以优化分离效果。
3、质谱系统离子源：常见的有电子轰击源（EI）和化学电离源（CI）等。
质量分析器：如四极杆、飞行时间等。
检测器：用于检测离子信号。
4、数据处理系统采集和处理分析数据，生成报告。
四、仪器操作流程1、开机前准备检查载气、电源等连接是否正常。
确保仪器内部清洁，无残留样品。
2、开机按照正确顺序开启仪器各部分电源。
等待仪器预热和自检完成。
3、方法设置选择合适的色谱柱和分析条件。
X-系列ICP-MS初级操作在初级操作中, 我们首先要了解如何开机预热, 启动真空系统, 点燃等离子体以及进入操作模式等, 然后要了解如何编辑基本分析方法, 如何准备样品和做各种校正, 再进一步实现从开机到得到分析结果的整个过程, 初步的能够完成一些日常分析任务。
一．日常操作1. 开机预热2. 制定分析方案3. 编辑分析方法4. 点火→进入Operate状态5. 调节仪器最佳化6. 仪器的Calibration7. 样品分析8. 熄火并返回Vacuum状态9. 完全关机二.其他操作CCT模式三. 常见故障与排除四. 日常维护一. 日常操作1、开机预热1)检查Ar气是否足够（>2瓶）2)打开排风，检查风量3)打开稳压电源开关，检查电源是否稳定，观察约1分钟4)打开Ar气钢瓶的总开关（开到最大），调分压至0.6MPa(不能大于0.7MPa）5)取下仪器左边的盖子，从左向右打开左下方的三个电源开关6) 盖上仪器左边的盖子, 打开电脑，待自检完成后，等候约1分钟, 双击“P lasma Lab”图标，进入操作软件主窗口，单击Instrument →Tune,检查炬箱的三个参数：Major →Sampling Depth 采样浓度Minor →Horizontal 水平→Vertical 垂直不在两头，“▲”不为0或最大如果为0, 则在”Configuration”中选择标准条件下的一个已经存储的条件, 将其调出, 此时以上位置应不为0。
7）检查软件上方的炬箱调谐位置, LOAD和TUNE应不为0或255, 如为0, 则进入Advanced将其改为100(密码为iknowwhatiamdoing 或vgengineer), 如为255则与工程师联系。
8）单击左上角的“ON”键→YES，启动真空系统，等待约0.5―4h不等，待“Analysis”的真空显示小于6×10-7mba时，可进行下一步操作。
API质谱仪培训教程专题培训课件xx年xx月xx日CATALOGUE目录•API质谱仪简介•API质谱仪的使用方法•API质谱仪的常见问题及解决方法•API质谱仪的高级功能与操作技巧•API质谱仪的安全注意事项•API质谱仪的实际应用案例分析01 API质谱仪简介涉及带电粒子在电磁场中的运动规律，以及不同质荷比（m/z）的粒子在电磁场中的分离效果。
质谱分析法原理具有高分辨率、高灵敏度、高可靠性以及多选择性等突出特点，广泛应用于生命科学、药物研发、食品安全等领域。
API质谱仪特点API质谱仪的原理与特点API质谱仪的结构与组成包括直接进样杆、LC进样杆等，负责将待分析样品导入仪器。
进样系统离子源分析器检测器采用大气压电离技术，使样品分子在高温下成为离子，并进一步被加速聚焦进入分析器。
主要包括扇形磁场和静电场，根据不同质荷比的粒子在电磁场中的运动行为差异进行分离。
检测并记录分离后的离子信号，将离子信号转化为可读信号，并传输至计算机数据处理系统。
API质谱仪的应用范围用于蛋白质、核酸等大分子物质的质谱分析，以及细胞和组织的成像分析等。
生命科学研究用于药物分子的结构分析、药代动力学研究以及药物相互作用研究等。
药物研发用于食品中营养成分和有害物质的分析检测，以及食品添加剂的检测等。
食品安全用于大气、水质、土壤等环境样品中污染物的质谱分析，以及痕量元素的测定等。
环境监测02API质谱仪的使用方法连接API质谱仪的电源线，确保电源稳定。
API质谱仪的开机与关机电源线连接按下电源开关，等待仪器自检完毕后，进入登录界面。
开启仪器在仪器界面中选择“关机”选项，并关闭仪器总电源。
关闭仪器样品制备根据需要将样品进行萃取、净化、浓缩等步骤，确保样品质量。
进样过程将样品通过进样针送入API质谱仪中，选择合适的参数进行检测。
API质谱仪的样品制备与进样参数设置根据样品性质和检测需求，设置API质谱仪的参数，如离子源、加速电压等。
专题11 质谱仪(解析版)质谱仪（解析版）质谱仪是一种常用的分析仪器，广泛应用于化学、生物、环境等领域，用于分析和鉴定样品中的化合物和元素。
本文将介绍质谱仪的原理、操作方法、应用领域及其发展趋势。
一、质谱仪的原理质谱仪是利用质谱技术对样品进行分析的仪器。
其工作原理可以简单概括为：将样品分子中的化合物离子化，并通过一系列的电场、磁场和电子器件进行分离和检测。
主要包括离子源、质量分析器和检测器三个部分。
1. 离子源离子源是将样品中的分子化合物转化为离子形式的装置。
常见的离子化方式包括电离、化学离化和光离化等。
离子化后的样品进入质量分析器进行分离和检测。
2. 质量分析器质量分析器用于分离离子，并根据离子的质量-荷比进行精确的质量测量。
常见的质量分析器包括磁扇形质量分析器、四极杆质量分析器和时间飞行质量分析器等。
3. 检测器检测器用于检测质谱仪中产生的离子，并将其转化为可观测的电信号。
常见的检测器包括离子多种器、电子增强器和光电二极管等。
二、质谱仪的操作方法质谱仪的操作方法通常包括样品制备、样品进样、仪器设定和数据处理等步骤。
1. 样品制备样品制备是质谱分析的关键步骤之一，它直接影响到质谱仪的分析结果。
通常情况下，样品需要经过样品前处理、提取、衍生化等步骤，以提高分析的准确性和灵敏性。
2. 样品进样样品进样是将制备好的样品引入质谱仪进行分析的过程。
常见的样品进样方式包括进样器进样、直接进样和溶液进样等。
根据不同分析要求，选择合适的进样方式能够提高样品的分析效果。
3. 仪器设定仪器设定是根据具体的分析要求设置质谱仪的各项参数和条件。
包括离子源电流、质量分析器的电压和磁场强度等。
合理的仪器设定能够提高质谱仪的分析精度和重现性。
4. 数据处理数据处理是将仪器输出的原始数据进行整理和解析的过程。
主要包括质谱图的解析、峰识别和数据的定性定量分析等。
运用合适的数据处理软件能够提高质谱仪的数据分析效率和准确性。
三、质谱仪的应用领域质谱仪广泛应用于化学、生物、环境等领域，在许多领域都起到了至关重要的作用。
质谱仪器质谱分析法1 概述质谱分析法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。
被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁场的运动行为的不同，把离子按质荷比（m/z）分开而得到质谱，通过样品的质谱和相关信息，可以得到样品的定性定量结果。
从J.J.Thomson制成第一台质谱仪，到现在已有近90年了，早期的质谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析，二十世纪四十年代以后开始用于有机物分析，六十年代出现了气相色谱-质谱联用仪，使质谱仪的应用领域大大扩展，开始成为有机物分析的重要仪器。
计算机的应用又使质谱分析法发生了飞跃变化，使其技术更加成熟，使用更加方便。
八十年代以后又出现了一些新的质谱技术，如快原子轰击电离子源，基质辅助激光解吸电离源，电喷雾电离源，大气压化学电离源，以及随之而来的比较成熟的液相色谱-质谱联用仪，感应耦合等离子体质谱仪，富立叶变换质谱仪等。
这些新的电离技术和新的质谱仪使质谱分析又取得了长足进展。
目前质谱分析法已广泛地应用于化学、化工、材料、环境、地质、能源、药物、刑侦、生命科学、运动医学等各个领域。
质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：1.1. 有机质谱仪：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。
1.1.1.液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。
同样，有液相色谱-四器极质谱仪，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。
1.1.2其他有机质谱仪，主要有：基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS）富立叶变换质谱仪（FT-MS）1.2. 无机质谱仪，包括：1.2.1 火花源双聚焦质谱仪。
1.2.2 感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。
1.2.3 二次离子质谱仪（SIMS）1.3 同位素质谱仪。
1.4 同位素质谱仪。
1.5. 气体分析质谱仪。
主要有呼气质谱仪，氦质谱检漏仪等。
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（FABMS）。
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。
因此，本章主要介绍的是有机质谱分析方法。
除上述分类外，还可以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。
1.1 一般质谱仪结构与工作原理质谱分析法主要是通过对样品的离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。
因此，质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离子，有质量分析装置把不同质荷比的离子分开,经检测器检测之后可以得到样品的质谱图，由于有机样品,无机样品和同位素样品等具有不同形态、性质和不同的分析要求,所以，所用的电离装置、质量分析装置和检测装置有所不同。
但是，不管是哪种类型的质谱仪，其基本组成是相同的。
都包括离子源、质量分析器、检测器和真空系统。
本节主要介绍有机质谱仪的基本结构和工作原理。
1.2 离子源（Ion source）离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品信息的离子。
质谱仪的离子源种类很多，现将主要的离子源介绍如下。
电子电离源(Electron Ionization EI)电子电离源又称EI源，是应用最为广泛的离子源，它主要用于挥发性样品的电离。
图9.1是电子电离源的原理图，由GC或直接进样杆进入的样品，以气体形式进入离子源，由灯丝F发出的电子与样品分子发生碰撞使样品分子电离。
一般情况下,灯丝F与接收极T之间的电压为70伏,所有的标准质谱图都是在70ev下做出的。
在70ev电子碰撞作用下,有机物分子可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学键的断裂形成碎片离子。
由分子离子可以确定化合物分子量,由碎片离子可以得到化合物的结构。
对于一些不稳定的化合物,在70ev 的电子轰击下很难得到分子离子。
为了得到分子量，可以采用1020ev的电子能量，不过此时仪器灵敏度将大大降低，需要加大样品的进样量。
而且，得到的质谱图不再是标准质谱图。
离子源中进行的电离过程是很复杂的过程，有专门的理论对这些过程进行解释和描述。
在电子轰击下，样品分子可能有四种不同途径形成离子：样品分子被打掉一个电子形成分子离子。
分子离子进一步发生化学键断裂形成碎片离子。
分子离子发生结构重排形成重排离子。
通过分子离子反应生成加合离子。
此外，还有同位素离子。
这样，一个样品分子可以产生很多带有结构信息的离子，对这些离子进行质量分析和检测，可以得到具有样品信息的质谱图。
电子电离源主要适用于易挥发有机样品的电离，GC-MS联用仪中都有这种离子源。
其优点是工作稳定可靠，结构信息丰富，有标准质谱图可以检索。
缺点是只适用于易汽化的有机物样品分析，并且，对有些化合物得不到分子离子。
化学电离源(Chemical Ionization , EI )。
有些化合物稳定性差，用EI方式不易得到分子离子,因而也就得不到分子量。
为了得到分子量可以采用CI电离方式。
CI和EI在结构上没有多大差别。
或者说主体部件是共用的。
其主要差别是CI源工作过程中要引进一种反应气体。
反应气体可以是甲烷、异丁烷、氨等。
反应气的量比样品气要大得多。
灯丝发出的电子首先将反应气电离，然后反应气离子与样品分子进行离子-分子反应，并使样品气电离。
现以甲烷作为反应气，说明化学电离的过程。
在电子轰击下，甲烷首先被电离:CH4+e CH4+ + CH3+ + CH2+ + CH++ C+ + H+甲烷离子与分子进行反应，生成加合离子：CH4+ + CH4 CH5+ + CH3CH3 + + CH4 C2H5+ + H2加合离子与样品分子反应：CH5+ + XH XH2+ + CH4C2H5+ + XH X+ +C2H6生成的XH2+ 和 X+比样品分子XH多一个H或少一个H，可表示为(M1)，称为准分子离子。
事实上，以甲烷作为反应气，除(M+1)+之外，还可能出现(M+17)+，(M+29)+等离子，同时还出现大量的碎片离子。
化学电离源是一种软电离方式，有些用EI方式得不到分子离子的样品，改用CI后可以得到准分子离子，因而可以求得分子量。
对于含有很强的吸电子基团的化合物，检测负离子的灵敏度远高于正离子的灵敏度，因此，CI源一般都有正CI和负CI，可以根据样品情况进行选择。
由于CI得到的质谱不是标准质谱，所以不能进行库检索。
EI和CI源主要用于气相色谱-质谱联用仪，适用于易汽化的有机物样品分析。
3.快原子轰击源（Fast Atomic bombardment, FAB）是另一种常用的离子源，它主要用于极性强、分子量大的样品分析。
其工作原理如图9.2所示：氩气在电离室依靠放电产生氩离子，高能氩离子经电荷交换得到高能氩原子流，氩原子打在样品上产生样品离子。
样品置于涂有底物（如甘油）的靶上。
靶材为铜，原子氩打在样品上使其电离后进入真空，并在电场作用下进入分析器。
电离过程中不必加热气化，因此适合于分析大分子量、难气化、热稳定性差的样品。
例如肽类、低聚糖、天然抗生素、有机金属络合物等。
FAB源得到的质谱不仅有较强的准分子离子峰，而且有较丰富的结构信息。
但是，它与EI源得到的质谱图很不相同。
其一是它的分子量信息不是分子离子峰M，而往往是（M+H）+或（M+Na）+等准分子离子峰；其二是碎片峰比EI谱要少。
FAB源主要用于磁式双聚焦质谱仪。
4．电喷雾源(Electron spray Ionization，ESI)ESI是近年来出现的一种新的电离方式。
它主要应用于液相色谱-质谱联用仪。
它既作为液相色谱和质谱仪之间的接口装置，同时又是电离装置。
它的主要部件是一个多层套管组成的电喷雾喷咀。
最内层是液相色谱流出物，外层是喷射气，喷射气常采用大流量的氮气，其作用是使喷出的液体容易分散成微滴。
另外，在喷嘴的斜前方还有一个补助气喷咀，补助气的作用是使微滴的溶剂快速蒸发。
在微滴蒸发过程中表面电荷密度逐渐增大，当增大到某个临界值时，离子就可以从表面蒸发出来。
离子产生后，借助于喷咀与锥孔之间的电压，穿过取样孔进入分析器（见图9.3）。
加到喷嘴上的电压可以是正，也可以是负。
通过调节极性，可以得到正或负离子的质谱。
其中值得一提的是电喷雾喷嘴的角度，如果喷嘴正对取样孔，则取样孔易堵塞。
因此，有的电喷雾喷嘴设计成喷射方向与取样孔不在一条线上，而错开一定角度。
这样溶剂雾滴不会直接喷到取样孔上，使取样孔比较干净，不易堵塞。
产生的离子靠电场的作用引入取样孔，进入分析器。
电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。
电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。
这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。
根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da以上的蛋白质。
图9.4是由电喷雾电离源得到的肌红蛋白的质谱图：5．大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI)它的结构与电喷雾源大致相同，不同之处在于APCI喷咀的下游放置一个针状放电电极，通过放电电极的高压放电，使空气中某些中性分子电离，产生H3O+，N2+，O2+和O+等离子，溶剂分子也会被电离，这些离子与分析物分子进行离子-分子反应，使分析物分子离子化，这些反应过程包括由质子转移和电荷交换产生正离子，质子脱离和电子捕获产生负离子等。
图9.5是大气压化学电离源的示意图:大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。
有些分析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补充。
APCI主要产生的是单电荷离子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。
用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子。
以上两种电离源主要用于液相色谱-质谱联用仪。
激光解吸源（Laser Description，LD）激光解吸源是利用一定波长的脉冲式激光照射样品使样品电离的一种电离方式。
被分析的样品置于涂有基质的样品靶上,激光照射到样品靶上,基质分子吸收激光能量，与样品分子一起蒸发到气相并使样品分子电离。
