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离子源1.电子轰击离子源（EI）•在极高真空度下,高能电子束在离子源内激发样品的气态分子，离子源内分子由电子束作用失掉一个电子形成分子离子[M]+。•由电子束获得的能量还能使分子离子进一步裂解，生成较小质量的碎片离子和一些中性碎片。•离开离子源的所有离子都被静电压V加速，然后进入与运动方向相垂直,强度为H的磁场。将离子按质荷比(m/z)分开并按质荷比大小排列成谱图形式。EI是应用最广泛的一种离子源，它利用一束高能电子轰击样品分子使其电离。电子的能量取决于灯丝与电离盒之间的电压，能量过高会使电离的离子进一步碎裂，分子离子峰下降甚至观察不到，能量太低也会造成电离效率降低使灵敏度下降，所以，选用不同的电离能量会得到不同风格的质谱图。标准条件下电离能量为70eV。2.化学离子源（CI）化学电离是使有机化合物样品分子和反应气体离子之间发生化学反应，而使样品分子电离的方法。常用的反应气体有甲烷、异丁烷、氨等。EI的缺点是只能电离气体和挥发性分子,因此后来开发出其他一些“软电离”方法。•CI法的能量较低，化学键断裂较少，因此分子离子[M]+以及准分子离子[M+H]+峰较强，灵敏度较高。但是这种方法由于给出的碎片离子峰的信号较少，也就减少了化合物的结构信息。•CI法不仅有阳离子的测定模式，也有阴离子模式，而且阴离子模式的灵敏度更高。•CI法与EI优势互补，因此也有将这两种离子化器设计为一体形成EI/±CI复合源的方法。3.电喷雾电离源（ESI）•这种离子源经常用在LC-MS上。经液相色谱分离的样品溶液进入离子源，在雾化气流下转变成小液滴进入强电场区，强电场下带电的液滴与逆流的干燥气体相遇蒸发，最后在库仑力的作用下使小液滴表面达到瑞利极限而破碎离子化。•ESI也属于一种软电离法，这种方法比较容易形成多电荷离子，即一个分子或碎片中带有两个以上电荷，使仪器的分析范围得到扩展。4.大气压化学电离源（APCI）它与ESI的主要区别是：1）增加了电晕放电针，其作用是发射自由电子，启动离子化进程；2）是对喷雾气体进行加热，增加了流动相的挥发速度，因此可以用于水分含量较多的流动相。APCI的工作原理：放电针所产生的自由电子首先轰击空气的主要组分N2、O2、H2O等，形成N2+、O2+、H3O+等初级离子，溶剂分子如甲醇、水等与初级离子发生离子交换而形成CH3OH2+、H3O+等离子，再由这些离子与样品分子进行质子或电子交换而使其离子化：5.快原子轰击源（FAB）6.其他电离方式•场致电离源（FI）•场解吸电离源（FD）•激光解吸电离源（LD）•热喷雾电离源（TS）•基质辅助激光解析电离源（MALDI）质量分析器1.磁质量分析器•包括单聚焦和双聚焦质量分析器。单聚焦质量分析器使用一个扇形磁场。双聚焦质量分析器使用一个扇形磁场及一个扇形电场。•工作原理：•在离子源中形成的各种(正)离子都被加速电压加速，而获得动能；被加速后的离子进入扇形磁场，离子运动的方向和磁力线垂直。在磁场中运动的离子受洛仑兹力（向心力）作用作圆周运动。这样加速电压V为定值，通过对磁场强度(B)扫描，顺次记录下各质荷比离子的强度，从而得到所有m/z离子的质谱图。不同质量的离子具有不同的轨道半径，质量越大，其轨道半径也越大。这意味着磁场有质量色散能力,可以单独用作质量分析器。•公式所描述的是理想情况。事实上，离子在加速前，其动能并非绝对为零，同一质量的离子，初始动能略有差别，加速后的速度也略有不同，因此它们经静磁场偏转后不能准确地聚焦于一点，也就是说静磁场具有能量色散作用。因此，这种单聚焦的质量分析器的分辨率较低。•双聚焦质量分析器除了采用一个扇形磁场外，还加上一个扇形电场——静电分析器，又称静电场，以便提高仪器的分辨率。•静电场的作用：一束有一定能量分布的离子束，经静电场的偏转后，离子按能量大小顺次排列。因此静电场可看作是一个能量分析器。静电场有方向聚焦作用，也有能量色散作用。加速后的离子在静电分析器中作圆周运动，所受的向心力由离子所受的电场力提供；如果设法使静磁场和静电场这二者的能量色散数值相等，方向相反，离子在通过扇形静电场和扇形磁场后，即达到能量聚焦。再加上方向聚焦的作用，这就是“双聚焦”。因此，扇形静电场加扇形磁场，达到了：方向聚焦、能量聚焦、质量色散的目的。将扇形磁场和静电场串联，则在某点可达到方向和能量的双聚焦，使质谱实现高分辨。•2.四极质量分析器•四极质量分析器是目前最常用的质量分析器之一。它是由四根棒状电极组成，两对电极中间施加交变射频场，在一定射频电压与射频频率下，只允许一定质量的离子通过四极分析器而到达接收器。•四极分析器的优点：扫描频率快（而磁场分析器存在磁滞效应）。体积小、重量轻、结构简单、价格便宜、维护方便，操作容易。•四极分析器的缺点：分辨率较低；对较高质量的离子有质量歧视效应。检测的质量一般在1000以内。3.离子阱分析器（iontrap)离子阱与四极质量分析器相似，有选择并储存离子的功能。样品的离子引入并储存在圆形电极和一组射频电极组成的离子盒中，改变射频逐个拉出所有的离子。离子阱质谱仪可作成GC和LC的检测器，并装配成体积小、价格低、高速扫描的新一代台式GC/MC、LC/MS仪器离子阱分析器的优点：单一的离子阱可实现多极串联质谱(MS)n，是“时间上”的串联质谱，因此价格相比之下要比几个质量分析器串联而成的仪器要便宜很多。结构简单，价格低，性能价格比高。灵敏度比四极质量分析器高。离子阱分析器的缺点：与标准图有一定差别，这是由于在离子阱中生成的离子有较长的停留时间，可能发生离子——分子反应，故有的离子阱采用外加离子源，这样使得离子阱在分析上得到更广泛的应用。4.飞行时间质谱飞行时间质谱仪的原理与仪器结构非常简单，核心部分是一个离子漂流管。把引入离子室的样品分子电离后，将离子加速并通过一个空管无场区，不同质量的离子具有不同的能量，通过无场区的飞行间长短不同，质荷比最小的离子具有最快的速度首先到达检测器，质荷比大的离子则较后到达检测器，可依次被收集检测出来。飞行时间质量分析器的突出优点:•不存在聚焦狭缝，因此灵敏度很高；•扫描速度快，达10000张谱/s；•测定的质量范围仅取决于飞行时间，可达到几十万质量数，为近年来生命科学中生化大分子的研究，提供了有效分析手段•分辨率低，其主要原因在于离子进入漂移管前的时间分散、空间分散和能量分散。这样，即使是质量相同的离子，由于产生时间的先后，产生空间的前后和初始动能的大小不同，达到检测器的时间就不相同，因而降低了分辨率。二种技术解决办法:(1)两极加速技术(2)离子反射技术5.傅里叶变换离子回旋共振质谱仪优点：傅里叶变换质谱仪具有分辨率高，灵敏度高，扫描速度快和结构简单等特点。质谱仪共有六个主要部件：它们是样品导入系统，负责把被测样品以气体分子的形式送入质谱仪；离子源，在真空状态下把样品分子变成离子的状态并送入后边的质量分析器；质量分析器发生成的各种离子按质荷比的顺序分离开；检测器，是把离子流强度信号转变成电流信号输出；真空系统，是通过两级真空泵的工作给离子源、质量分析器以及检测器提供足够高的真空环境；最后是控制系统，它对前面提到的五个部分进行信号的收集、处理和控制操作，使之按分析目的协调地工作，最后得到了合格的分析结果。图谱的解析是有一定规律的，一般来说都是遵循以下基本思路进行。首先是根据分子离子峰来判断分子量；然后根据高分辨准确质量测定或低分辨同位素推定分子式；第三步计算环加双键数，推测可能的分子骨架；最后根据裂解机理排除不合理结构，对预想的骨架和结构进行验证。对于绝大多数有机化合物，它们不外乎由C，H，O，N，P等元素组成，由这些元素组成的分子，其精确的分子量都有其特殊的尾数，它们直接反映了组成元素的种类和个数。将所有可能的原子组合方式，按照所形成的分子的分子量的尾数大小的顺序排列起来，就得到了一个Lederberg表，这样便可以通过测定精确的质量，然后按其质量的尾数查表，反推出分子的组成。这是Lederberg表的一个部分，它由12张分表组成。使用时先对目标成分的分子量除以12（碳单位质量），得到一个商和一个余数，余数的整数部分只有0-11共12种可能，它们就是查Lederberg表时的表头数字，而余数的小数部分（也就是精确分子量的小数部分）就是查表时表中的“小数”，它的排列是从0.00~0.99的顺序。用它可以很快查到对应的小数值，进而获得H、N、O、C的个数。再根据最小式量值确定真实的分子量。M+.峰强度与分子结构有关，一般来说，具有环状结构的分子比较稳定，分子离子峰比较强。此外，具有双键结构的分子比相应的单键稳定；同系物中随链长的增加分子的稳定性下降。分子离子峰具有下列一般特征：1）由于只丢失了一个电子，它应该是谱图中m/z值最大的峰。2）丢失一个电子之后，分子的价键结构没有变化，所以它应该是仍然符合N规律的奇电子离子。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。3）在高m/z区域应该有合理的、通过丢失中性碎片而产生的碎片峰。如果符合以上3条，它有可能是分子离子（也可能不是），但是如果其中任何一条不具备，它一定不是分子离子峰。质谱碎裂反应的一般规律1）碎裂反应是通过分子离子M+·发生的,2）丢失的电子将按照nπσ的难易顺序发生3）M+·的碎裂过程既可以由自由基引发也可以由正电荷引发。4）有一些可以说明的因素会影响碎裂反应方向5）可以用一些最基本的质谱碎裂机制描述各种各样的碎裂过程，就像有机化学中用有限的一些反应机制来描述千万种具体的有机反应一样分子筛干燥器管路和净化器质谱仪分类磁质谱：高分辨率，大分子量范围（可适应高质荷比），体积大，扫描速度低。适合做定性分析。四极杆质谱:高扫描频率、线性范围高、小尺寸、低成本、低分辨率、适合小分子定性定量。离子阱质谱:高扫描频率、小尺寸、线性范围较低、可进行MSn分析，低成本、低分辨率、适合小分子定性。飞行时间质谱:高扫描频率、大的质量范围、高分辨率，定性定量效果都好。傅里叶变换质谱：扫描速度快、质量范围宽、极高的质量分辨率、价格较高。开机前的准备•放气阀需关好•MSD连接到接地的电源上•MSD的接口深入柱温箱•老化好的毛细管柱接好两端•99.999%的氦载气接到GC上，推荐使用净化器调谐做什么•设定离子源部件的电压，以得到良好的灵敏度•设定amugain（增益）和offset（补偿）以得到正确峰宽•设定massgain（增益）和massoffset（补偿）以保证正确的质量分配•设定EM电压自动调谐流程图•寻找质量峰•粗调EM电压和峰宽•调节离子源部件使502达到最佳•调节EM和峰宽达到最佳•质量轴校正•保存文件衬管的使用分流进样需注意的问题•尽量减少分流歧视：分流比越大越可能造成分流歧视•保证样品快速汽化（适当添加经硅烷化处理的玻璃毛）•分流进样时，柱的初始温度尽可能高一些•柱安装时注意柱与衬管同轴不分流进样手动进样应注意的问题如何提高柱效•使用内径更小的柱子。GC/MS要用0.25mm以下的柱子。•减小固定相百分组成或固定相液膜厚度。•减小进样量。•选用更长的柱子。•使用程序升温改善后流出组分峰形。好的进样技术可以保障高柱效。进样应该紧凑快速，以免峰展宽影响扫描时间的因素:•平均每0.1amu增加数据点的数目(samplingrate)•扫描质量范围•离子检测的真实数目(scanthreshold)设置SIM采集•选择:离子/组数目每个离子驻留时间以便获得良好的数据采集所需的循环/峰数目•目标:每个峰通过15-25次循环•每个离子驻留时间相同•运用时间规划(SIMGroups)使采集/循环离子数目最少选择SIM离子•可以监视30离子/组,50组/采集•使用最小数目的离子/组以获得最大灵敏度和精度•选择最有特征的离子（高质量丰度化合物特有的）•可以选择化合物的特征离子以达到分类目的