質(zhì)譜分析儀是按照離子的質(zhì)荷比(m/z)不同,分離不同分子量的分子,測定分子量并進(jìn)行成分和結(jié)構(gòu)分析的一種精密、高效的多功能分析儀器。
工作原理:質(zhì)譜儀離子源使試樣分子在高真空條件下離子化,分子電離后因接受了過多的能量進(jìn)一步碎裂成較小質(zhì)量的多種碎片離子和中性粒子,它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進(jìn)入質(zhì)量分析器,質(zhì)量分析器將同時進(jìn)入其中的不同質(zhì)量的離子,按質(zhì)荷比m/e大小進(jìn)行分離,分離后的離子依次進(jìn)入離子檢測器,采集放大離子信號,經(jīng)計算機處理,繪制成質(zhì)譜圖
質(zhì)譜分析儀結(jié)構(gòu)及功能:
一般包括進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、離子檢測器、真空系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
1. 進(jìn)樣系統(tǒng):將樣品導(dǎo)入質(zhì)譜儀??煞譃橹苯舆M(jìn)樣和通過接口兩種方式。
1) 直接進(jìn)樣:在室溫和常壓下,氣態(tài)或液態(tài)樣品可通過一個可調(diào)噴口裝置以中性流的形式導(dǎo)入離子源。
2) 通過接口技術(shù)進(jìn)樣:目前質(zhì)譜進(jìn)樣系統(tǒng)發(fā)展較快的是多種色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的接口技術(shù),將色譜流出物導(dǎo)入質(zhì)譜,經(jīng)離子化后供質(zhì)譜分析。
2. 離子源:是使樣品電離產(chǎn)生帶電粒子束的裝置,離子源是質(zhì)譜儀的心臟部分。由于離子化所需要的能量隨分子不同差異很大,因此,對于不同的分子應(yīng)選擇不同的電離方法。通常稱能給樣本較大能量的電離方法為硬電離方法,而給樣本較小能量的電離方法為軟電離方法,軟電離方法適用于易破碎或易電離的樣本。
3. 質(zhì)量分析器:在離子源中產(chǎn)生的不同動能的正離子,在加速器中加速,增加能量后在質(zhì)量分析器將帶電離子根據(jù)其質(zhì)荷比加以分離。
4. 離子檢測器:檢測器接收和檢測分離后的離子,并對其輸出信號進(jìn)行放大。
5. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):運用工作站軟件控制樣品測定程序,采集數(shù)據(jù)與計算結(jié)果、分析與判斷結(jié)果、顯示和輸出質(zhì)譜圖、數(shù)據(jù)儲存與調(diào)用等。
6. 真空系統(tǒng):在質(zhì)譜儀中凡是有樣品分子和離子存在的區(qū)域必須處于真空狀態(tài),以降低背景和減少離子間或離子與分子間碰撞所產(chǎn)生的干擾,且殘余空氣中的氧氣還會燒壞離子源的燈絲。