18.3-质量分离器类型与原理解析

18:05:27第十八章质谱分析18.3.1基本原理18.3.2单聚焦分析器18.3.3双聚焦分析器18.3.4四极杆分析器18.3.5飞行时间18.3.6离子阱分析器18.3.7傅立叶变换离子回旋共振质量分析器第三节质量分析器的类型与原理Massspectrometry，MSTypeandprincipleofmassanalyzer18:05:2718.3.1质量分析器原理在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；离心力=向心力；m2/R=B0zV曲率半径：R=（m）/zB0质谱方程式：m/z=(B02R2)/2V离子在磁场中的轨道半径R取决于：m/z、B0、V改变加速电压V，可以使不同m/z的离子进入检测器。加速后离子的动能：(1/2)m2=zV=[(2V)/(m/z)]1/218:05:2718.3.2单聚焦磁场分析器方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚；分辨率不高缺少能量聚焦。18:05:2718.3.3双聚焦分析器方向聚焦：相同质荷比，入射方向不同的离子会聚；能量聚焦：相同质荷比，速度(能量)不同的离子会聚；质量相同，能量不同的离子通过电场和磁场时，均产生能量色散；两种作用大小相等，方向相反时互补实现双聚焦。18:05:27双聚焦分析器18:05:2718.3.4四极杆质量分析器离子在场的作用下产生振动，如果质量为m，电荷为z的离子进入四极场，运动方程是：保持Vdc/Vrf不变(直流电压/射频电压振幅)，改变Vrf值。对应于一个Vrf值，四极场只允许一种质荷比的离子通过。特点：分辨率较高；分析速度极快（适合联用仪器）；缺点：准确度和精密度低于双聚焦型。0dd0)cos(2dd0)cos(2dd22dc222dc222tzytVVmzrtyxtVVmzrtxrfrf18:05:27四极杆质量分析器18:05:27四极杆质量分析器18:05:2718.3.5飞行时间质量分析器离子以速度v进入自由空间（漂移区），假定离子在漂移区飞行的时间为t，漂移区长度为L，则：2)(2LtzVzmiii特点：质量范围宽，扫描速度快，不需电场和磁场。分辨率低：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。能量相同，质量越大，达到接收器的时间越长。t=L(m/2zV)1/218:05:2718.3.6离子阱质量分析器环电极和上下两端盖电极，均为绕Z轴旋转的双曲面，并满足：r20=2Z20r0为环形电极的最小半径，Z0为两个端盖电极间的最短距离。直流电压U和射频电压Vrf加在环电极和端盖电极之间。在稳定区内的离子，轨道振幅一定，可以长时间留在阱内。一定质量的离子，在一定的U和Vrf下，可以处在稳定区。如果在引出电极上加负电压，可以将离子从阱内引出，U和射频电压Vrf加在环电极和端盖电极之间。18:05:27离子阱质量分析器18:05:2718.3.7傅立叶变换离子回旋共振质量分析器（Fouriertransformioncyclotronresonanceanalyzer,FTICR）三对相互垂直的平行板电极组成，置于高真空和由超导磁体产生的强磁场中。第一对电极：捕集极，与磁场方向垂直，加有适当正电压，其目的是延长离子在室内滞留时间；第二对电极：发射极，用于发射射频脉冲；第三对电极：接收极，用来接收离子产生的信号。18:05:27傅立叶变换离子回旋共振质量分析器离子(m/z)进入磁感应强度为B的磁场中，作圆周运动，离心力和磁场力相平衡，即：VzBRVm2mzBRVmzBc或离子的回旋频率c与离子的m/z成线性关系。B固定后，测得c，可获得离子的质量。得：外加一射频辐射，当频率等于离子共振频率，离子吸收能量而改变圆周运动的轨道，沿阿基米德螺线加速。射频辐射消失，出现图（C）运动，在上下极板之间产生感应电流信号(复合信号)，需傅立叶转换。18:05:27傅立叶变换离子回旋共振质量分析器特点FT-MS的优点：（1）仪器的分辨率极高，可超过1×106；（2）而且在高分辨率下不影响灵敏度（双聚焦分析器为提高分辨率必须降低灵敏度）；（3）FT-MS的测量精度非常好，能达到百万分之几；（4）具有多级质谱功能，可以和任何离子源相联，扩宽了仪器功能。扫描速度快，性能稳定可靠，质量范围宽等优点。需要很高的超导磁场，需要液氦，售价和运行费用较高。18:05:27质量分析器特点对比18:05:27内容选择：结束18.1基本原理与质谱仪结构18.2离子源类型与离子形成过程18.3质量分析器的类型与原理18.4质谱联用技术18.5质谱中的各种离子18.6有机化合物质谱图18.7EI质谱图解析