武汉大学分析化学分子质谱法学习教案.pptx

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1、会计学1武汉大学武汉大学(w hn d xu)分析化学分析化学 分子分子质谱法质谱法第一页，共62页。23.1.2.23.1.2.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱与原子质谱比较质谱与原子质谱比较质谱与原子质谱比较质谱与原子质谱比较 分子质谱和原子质谱的原理和仪器总体结构基本相同，但分子质谱和原子质谱的原理和仪器总体结构基本相同，但因研究对象因研究对象(duxing)(duxing)不同，其仪器各部分结构、技术和不同，其仪器各部分结构、技术和应用与原子质谱有很大差别。应用与原子质谱有很大差别。1.1.获得的信息量大获得的信息量大 2.2.进样方式多样化进样方式多样化 3.3.多种离子化技术

2、多种离子化技术 4.4.质量范围不同质量范围不同 5.5.发展历程差异发展历程差异 第1页/共62页第二页，共62页。23.1.3.23.1.3.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱表示法质谱表示法质谱表示法质谱表示法第2页/共62页第三页，共62页。23.2.23.2.质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程(fngchng)(fngchng)质谱不是光谱，是物质的质量谱。质谱中没有波长和透光率，而是离子流或离子束的运动，有类似于光学中的聚焦和色散等离子光学概念。分子电离后形成的离子经电场加速从离子源引出，加速电场中获得(hud)的电离势能z

3、 e U转化成动能Kinetic Energy，KE，SI单位为焦尔(J)1/2 m2，两者相等，即 具有速度的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中，就存在沿着原来射出方向直线运动的离心力(m2/R)和磁场偏转的向心力(Bze)作用，两合力使离子呈弧形运动，二者达到平衡：第3页/共62页第四页，共62页。23.2.23.2.质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程质谱法的基本原理和方程(fngchng)(fngchng)整理后得：离子(lz)在磁场作用下运动轨道半径为：第4页/共62页第五页，共62页。23.3.23.3.质谱仪器质谱仪器质谱仪器质谱仪器 分子质谱仪器仪器

4、由进样系统(xtng)、离子源、质量分析器、检测器、真空系统(xtng)及电子、计算机控制和数据处理系统(xtng)等组成。第5页/共62页第六页，共62页。23.3.2.23.3.2.进样系统进样系统进样系统进样系统(xt(xt ng)ng)进样系统的目的是在不破坏真空环境、具有可靠(kko)重复性的条件下，将样品引入离子源。23.3.2.1.加热进样第6页/共62页第七页，共62页。23.3.2.23.3.2.进样系统进样系统进样系统进样系统(xt(xt ng)ng)23.3.2.2.直接直接(zhji)进样进样第7页/共62页第八页，共62页。23.3.2.23.3.2.进样系统进样系统

5、进样系统进样系统(xt(xt ng)ng)23.3.2.3.色谱进样色谱进样 质谱仪通常会与气相色谱、液相色谱等仪器联用，质谱仪通常会与气相色谱、液相色谱等仪器联用，用于分离和检测复杂化合物的各种组分。将色谱分离后的用于分离和检测复杂化合物的各种组分。将色谱分离后的流出组分通过流出组分通过(tnggu)适当的接口引入质谱系统，称之适当的接口引入质谱系统，称之为色谱进样。为色谱进样。23.3.2.4.标准进样标准进样 有机质谱一般以全氟煤油有机质谱一般以全氟煤油(Perfluorokerosene，PFK)为仪器质量标准样品。为仪器质量标准样品。PFK从从69至至1200分子相对质分子相对质量以

6、上，几乎每隔量以上，几乎每隔12个质量有一个特征峰，主要特征峰的个质量有一个特征峰，主要特征峰的精确质量均已测定。由于精确质量均已测定。由于PFK的记亿效应较强，如用加热的记亿效应较强，如用加热进样或直接进样系统进样，容易造成污染。因此，不少仪进样或直接进样系统进样，容易造成污染。因此，不少仪器装有专用器装有专用PFK标准样进样系统。标准样进样系统。第8页/共62页第九页，共62页。23.3.3.23.3.3.离子源离子源离子源离子源 按照样品的离子化过程，离子源（Ion Sources）主要(zhyo)可分为气相离子源和解析离子源。按照离子源能量的强弱，离子源可分为硬离子源和软离子源。分子质

7、谱仪器的离子源种类繁多，现将主要(zhyo)的离子源逐一介绍。第9页/共62页第十页，共62页。23.3.3.1.23.3.3.1.电子电子电子电子(dinz(dinz)轰击源轰击源轰击源轰击源 电子轰击源(Electron-Impact Soures，EI)应用(yngyng)最为广泛，主要用于挥发性样品的电离。电子轰击源电离效率高，能量分散小，结构简单，操作方便，工作稳定可靠，产生高的离子流，因此灵敏度高。第10页/共62页第十一页，共62页。23.3.3.2.23.3.3.2.化学化学化学化学(huxu)(huxu)电离源电离源电离源电离源 化学(huxu)电离源(Chemical Io

8、nization Sources,CI)和电子轰击电离源主要差别在于 CI源工作过程中要引进一种反应气体。第11页/共62页第十二页，共62页。23.3.3.3.23.3.3.3.场电离场电离场电离场电离(dinl)(dinl)源源源源 场电离源(Field ionization Sources,FI)是应用(yngyng)强电场诱导样品电离的一种离子化方式。第12页/共62页第十三页，共62页。23.3.3.4.23.3.3.4.场解吸电离场解吸电离场解吸电离场解吸电离(dinl)(dinl)源源源源 场电离源分子需气化后电离，不适用于难挥发、热不稳定的有机化合物。因而发展出场解吸电离源(F

9、ield desorption Ionization Sources,FD)，使用了和场电离源相似的多针尖发射场。样品(yngpn)无需气化再电离，特别适于非挥发性、热不稳定的生物样品(yngpn)或相对分子质量高达 100,000的高分子物质。样品(yngpn)的电离行为较为简单，所获得的质谱信号也大大简化，常常只看到分子离子峰或是质子化的准分子离子峰。第13页/共62页第十四页，共62页。23.3.3.5.23.3.3.5.快原子快原子快原子快原子(yunz(yunz)轰击源轰击源轰击源轰击源 快原子轰击(hngj)源（Fast Atomic bombardment Sources,FAB

10、）主要用于极性强、高分子量的样品分析。第14页/共62页第十五页，共62页。23.3.3.6.23.3.3.6.激光激光激光激光(jgung)(jgung)解吸电离源解吸电离源解吸电离源解吸电离源 激光解吸电离源（Laser Desorption Ionization Sources，LD）是一种结构简单、灵敏度高的新电离源。它利用一定波长的脉冲式激光照射样品使样品电离，被分析的样品置于涂有基质的样品靶上,脉冲激光束经平面镜和透镜系统后照射到样品靶上,基质和样品分子吸收激光能量而气化，激光先将基质分子电离，然后在气相中基质将质子转移到样品分子上使样品分子电离。激光电离源需要有合适的基质才能得到

11、较好的离子产率。因此，这种电离源通常称为基质辅助激光解吸电离(Matrix-Assisted Laser Description/Ionization,简称MALDI)。基质必须满足下列要求：能强烈的吸收激光的辐照，能较好的溶解(rngji)样品并形成溶液。MALDI特别适合于飞行时间质量分析器(TOF),组成MALDI-TOF质谱仪。MALDI属于软电离技术，它比较适用于分析生物大分子，如肽、蛋白质、核酸等,对一些相对分子质量处于几千到几十万之间的极性的生物聚合物，可以得到精确的分子量信息。第15页/共62页第十六页，共62页。23.3.4.23.3.4.质量质量质量质量(zhling)(z

12、hling)分析器分析器分析器分析器 质量分析器(Mass analyzer)的作用是将离子源产生的离子按质荷比（m/z）顺序分离。23.3.4.1.磁分析器1.扇形磁场和扇形电场的离子光学性质(xngzh)扇形磁场的基本性质(xngzh)是：质量色散能力、能量色散能力、方向聚焦能力。2.双聚焦型磁分析器 磁分析器可分为单聚焦分析器（Single-focusing analyzer）和双聚焦分析器（double-focusing analyzer），前者为单一扇形磁场;后者由电场、磁场串联而成。第16页/共62页第十七页，共62页。23.3.4.1.23.3.4.1.磁分析器磁分析器磁分析器磁

13、分析器第17页/共62页第十八页，共62页。23.3.4.2.23.3.4.2.飞行时间飞行时间飞行时间飞行时间(shjin)(shjin)质量分析器质量分析器质量分析器质量分析器 飞行时间质量(zhling)分析器(Time of flight mass analyzer，TOF)的主要部分是一个长1m左右的无场离子漂移管。第18页/共62页第十九页，共62页。23.3.4.3.23.3.4.3.离子离子离子离子(lz(lz)阱质量分析器阱质量分析器阱质量分析器阱质量分析器 离子阱质量分析器（Ion Trap Analyzer）是一种通过电场或磁场(cchng)将气相离子控制并储存一段时间的

14、装置。第19页/共62页第二十页，共62页。23.3.5.23.3.5.检测器、放大器和记录仪检测器、放大器和记录仪检测器、放大器和记录仪检测器、放大器和记录仪 分子质谱仪器采用的检测器等与原子质谱类似，早期质谱离子直接打在插入磁场的感光板上，称质谱仪(Mass Spectrograph);后来接收离子进行电学放大，主要(zhyo)包括Faraday杯、电子倍增器，光电倍增管等，用笔记录器记录，称质谱计(Mass Spectrometer)。现代质谱仪器均采用紫外线示波感光记录器记录质谱峰，计算机采集、处理质谱数据给出归一化捧图和表。1.数据采集和简化 2.质量数转换和峰强度归一化 3.谱图累

15、加、平均 4.用总离子流对峰强度进行修正 5.输出质量色谱 6.给出高分辩率质谱的元素组成。7.谱图检索 23.3.6.23.3.6.真空真空真空真空(zhnkng)(zhnkng)系统系统系统系统23.3.7.23.3.7.计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统第20页/共62页第二十一页，共62页。23.4.23.4.分子质谱离子分子质谱离子分子质谱离子分子质谱离子(lz(lz)类型类型类型类型 分子质谱分析过程中在离子源或无场区等发生下列(xili)4类离子化及其反应：1.分子离子化反应;2.裂解反应;3.重排、裂解反应;4.离子-分子反应。第21页/共62页第二十二页，共62页。23

16、.4.1.23.4.1.分子离子分子离子分子离子分子离子 样品分子失去1-2个电子(多数为1个电子)而得到(d do)的离子称为分子离子(Molecular Ion)。23.4.2.23.4.2.同位素离子同位素离子同位素离子同位素离子(lz)(lz)许多元素都是由具有一定自然丰度的一或多个同位素组成，这些元素形成化合物后,其同位素就以一定的丰度出现在化合物中。因此，当化合物被电离时，由于同位素质量不同，在质谱图中离子峰会成组出现，每组峰会显示出一个强的主峰;亦发现有一些(yxi)峰的m/z大于样品的分子量。23.4.3.23.4.3.碎片离子碎片离子碎片离子碎片离子 分子离子产生后可能具有较

17、高的能量，将会通过进一步裂解或重排而释放能量，裂解后产生的离子称为碎片离子(Fragment Ion)。第22页/共62页第二十三页，共62页。23.4.4.23.4.4.重排离子重排离子重排离子重排离子(lz(lz)在两个或两个以上键的断裂过程中，某些原子或基团从一个位置转移到另一个位置所生成(shn chn)的离子即重排离子(Rearrangement Ion)。23.4.5.23.4.5.亚稳离子亚稳离子亚稳离子亚稳离子 若质量为m1的离子在离开离子源受电场加速后，在进入质量分析器之前，由于碰撞等原因很容易(rngy)进一步分裂失去中性碎片而形成质量 m2的离子。第23页/共62页第二十

18、四页，共62页。23.5.23.5.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱基本操作技术质谱基本操作技术质谱基本操作技术质谱基本操作技术23.5.1.磁扫描技术磁扫描技术 由于应用由于应用(yngyng)目的不同，扫描方式可分为指数扫描、线性扫描、单次和循环扫描。目的不同，扫描方式可分为指数扫描、线性扫描、单次和循环扫描。23.5.2.加速电压选择加速电压选择 离子离子m/z与加速电压与加速电压U呈反比，呈反比，U越高，测定离子质量范围越小，而降低越高，测定离子质量范围越小，而降低 U可扩大质量范围。但实际操作中，并不以无限制降低加速电压，以期获得更高质量范围，而是以尽可能选择高可扩大质量范围。

19、但实际操作中，并不以无限制降低加速电压，以期获得更高质量范围，而是以尽可能选择高U，以求获得尽可能高的分辨率和灵敏度。只有在分子量较大时，才适当降低，以求获得尽可能高的分辨率和灵敏度。只有在分子量较大时，才适当降低 U，以稍扩大质量范围。，以稍扩大质量范围。第24页/共62页第二十五页，共62页。23.5.23.5.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱基本操作技术质谱基本操作技术质谱基本操作技术质谱基本操作技术23.5.3.影响分辨率和灵敏度操作条件影响分辨率和灵敏度操作条件 1.分析器入口主缝分析器入口主缝(S1)和分析器出口接收缝和分析器出口接收缝(S2)的大小；的大小；2.离子源推斥、

20、引出离子源推斥、引出(yn ch)、聚焦等电极电位及与静电场电压匹配性；、聚焦等电极电位及与静电场电压匹配性；3.噪声信号；噪声信号；4.分析系统真空度；分析系统真空度；5.要尽量防止离子源、分析器污染；要尽量防止离子源、分析器污染；6.扫描速度适当；扫描速度适当；7.分辨率选择。分辨率选择。23.5.4.进样技术进样技术 比较纯的样品或熔点相差较大多组分混合物，采用程序升温直接进样，不同熔点化合物会先后气化。不同时间扫描可获得不同组分质谱。复杂混合物根椐沸点、热稳定性需气相或液相色谱进样。比较纯的样品或熔点相差较大多组分混合物，采用程序升温直接进样，不同熔点化合物会先后气化。不同时间扫描可获

21、得不同组分质谱。复杂混合物根椐沸点、热稳定性需气相或液相色谱进样。不论采用何种进样，在获得预期分析目标前提下，尽量降低进样量。过量样品会导至灵敏度降低、有损电子倍增器寿命、甚至超出计算机数据系统峰强范围而无法归一化。不论采用何种进样，在获得预期分析目标前提下，尽量降低进样量。过量样品会导至灵敏度降低、有损电子倍增器寿命、甚至超出计算机数据系统峰强范围而无法归一化。第25页/共62页第二十六页，共62页。23.6.23.6.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱法的应用质谱法的应用质谱法的应用质谱法的应用23.6.1.化合物的定性分析化合物的定性分析23.6.1.1.标准谱图检索定性标准谱图检索

22、定性 将在一定质谱分析条件下获得的质谱图与相同条件下标准谱图对照是对已知纯化合最简便定性方法。将在一定质谱分析条件下获得的质谱图与相同条件下标准谱图对照是对已知纯化合最简便定性方法。23.6.1.2.相对分子质量测定相对分子质量测定 分子离子峰的分子离子峰的m/z可提供准确可提供准确(zhnqu)分子相对质量，是分子鉴定的重要依据。获得分子离子、准确分子相对质量，是分子鉴定的重要依据。获得分子离子、准确(zhnqu)地确认分子离子峰是质谱定性分析的主要方法之一。地确认分子离子峰是质谱定性分析的主要方法之一。在质谱图中，可根据如下特点确认分子离子峰在质谱图中，可根据如下特点确认分子离子峰:1.原

23、则上除同位素峰外，分子离子或准分子离子是谱图中最高质量峰，两者均可推导出分子量。原则上除同位素峰外，分子离子或准分子离子是谱图中最高质量峰，两者均可推导出分子量。2.它要符合氮律。它要符合氮律。3.判断最高质量峰与失去中性碎片形成碎片离子峰是否合理。判断最高质量峰与失去中性碎片形成碎片离子峰是否合理。4.当化合物含有氯和溴元素，有时可帮助识别分子离子峰。当化合物含有氯和溴元素，有时可帮助识别分子离子峰。第26页/共62页第二十七页，共62页。23.6.2.23.6.2.新化合物的结构新化合物的结构新化合物的结构新化合物的结构(jigu)(jigu)鉴定鉴定鉴定鉴定23.6.2.1.分子式确定分

24、子式确定 1.由同位素相对丰度法推导由同位素相对丰度法推导(tudo)分子式分子式 2.用高分辨质谱仪器确定分子式用高分辨质谱仪器确定分子式 高分辨质谱仪器测定分子离子或碎片离子质荷比的误差可小于高分辨质谱仪器测定分子离子或碎片离子质荷比的误差可小于10-5，可求出分子离子峰的精密质量。因此，用高分辨质谱仪器测定精确相对分子质量与，可求出分子离子峰的精密质量。因此，用高分辨质谱仪器测定精确相对分子质量与Beynon表的数据对照，配合其他信息即可确定合理的分子式。表的数据对照，配合其他信息即可确定合理的分子式。第27页/共62页第二十八页，共62页。23.6.3.23.6.3.分子分子分子分子(

25、fnz(fnz)质谱定量分析质谱定量分析质谱定量分析质谱定量分析23.6.3.1.质谱直接定量分析质谱直接定量分析质谱直接定量分析有几个基本假设或条件质谱直接定量分析有几个基本假设或条件:1.组分特征峰及强度不受样品中其他组分或本底干扰。组分特征峰及强度不受样品中其他组分或本底干扰。2.样品中任何组分的离子流强度与其在进样装置中的分压呈正比。样品中任何组分的离子流强度与其在进样装置中的分压呈正比。3.样品中存在具有相同特征谱峰的组分，发生质谱峰叠加时，叠加峰的强度是各被叠加峰强度的线性累加。样品中存在具有相同特征谱峰的组分，发生质谱峰叠加时，叠加峰的强度是各被叠加峰强度的线性累加。单一组分定量

26、：单一组分定量：可在质谱上确定合适的可在质谱上确定合适的m/z值，其峰高与组分浓度呈正比，这个技术称为选择离子检测。值，其峰高与组分浓度呈正比，这个技术称为选择离子检测。混合的样品多组分定量：混合的样品多组分定量：各组分特征峰无叠加，可以代表各个组分具有特定各组分特征峰无叠加，可以代表各个组分具有特定m/z值的质谱特征峰强度作为值的质谱特征峰强度作为(zuwi)定量依据。若组分特征峰发生叠加，则需通过叠加特征峰强度的线性累加方程计算各组分含量。定量依据。若组分特征峰发生叠加，则需通过叠加特征峰强度的线性累加方程计算各组分含量。第28页/共62页第二十九页，共62页。23.6.3.23.6.3.

27、分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱定量分析质谱定量分析质谱定量分析质谱定量分析23.6.3.1.质谱直接定量分析质谱直接定量分析 无论单一组分或多组分定量均可采用无论单一组分或多组分定量均可采用(ciyng)内标法，选择待测物与内标物特征或碎片离子作为定量依据，待测物相对内标的峰信号强度之比是被分析物浓度的函数。加入内标是为了减少样品制备和引入过程中的误差。一种方便的内标就是用同位素标记被分析物的相似物。内标法，选择待测物与内标物特征或碎片离子作为定量依据，待测物相对内标的峰信号强度之比是被分析物浓度的函数。加入内标是为了减少样品制备和引入过程中的误差。一种方便的内标就是用同位素标记被分析

28、物的相似物。另一种内标是分析物的同系物，它可以得到和被分析物碎片相似碎片峰，并且具有相当的强度，可以被检测到。另一种内标是分析物的同系物，它可以得到和被分析物碎片相似碎片峰，并且具有相当的强度，可以被检测到。23.6.3.2.复杂混合物定量复杂混合物定量 对于含对于含10个以上，数十乃至数百个组分的复杂混合物，求解联立方程过于复杂，难以质谱直接定量，通常采用个以上，数十乃至数百个组分的复杂混合物，求解联立方程过于复杂，难以质谱直接定量，通常采用(ciyng)色谱色谱-质谱联用分析，让样品先通过各种色谱柱分离，再将流出物引入质谱检测。质谱联用分析，让样品先通过各种色谱柱分离，再将流出物引入质谱检

29、测。第29页/共62页第三十页，共62页。23.6.4.23.6.4.分子分子分子分子(fnz(fnz)质谱分析的应用质谱分析的应用质谱分析的应用质谱分析的应用单克隆抗体基质辅助激光解吸(jix)电离质谱图 人血清蛋白的基质辅助激光解吸(jix)电离质谱图 第30页/共62页第三十一页，共62页。23.7.23.7.气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱-质谱联用质谱联用质谱联用质谱联用 质谱直接分析样品要求是纯或比较纯的，如为简单混合物，则各组分应具有基本互不干扰的特征质谱峰。对于成分复杂混合物，由于杂质峰、碎片峰等重叠、干扰，谱图过于复杂，难以进行多组分的分析、鉴定。色谱是目前分离复杂混合物最有

30、效的方法，然而由于色谱自身不具备定性能力或定性可靠性欠佳。将色谱分离能力与质谱定性、结构鉴定能力结合起来，可实现复杂混合物的分析。目前，质谱与其他技术的联用已经非常广泛，如气相色谱质谱联用（GC-MS）、液相色谱质谱联用（LC-MS）、质谱质谱联用（又称串连质谱,MS-MS）、傅立叶变换(binhun)红外质谱联用（FTIR-MS）、毛细管电泳质谱联用(CE-MS)等。第31页/共62页第三十二页，共62页。23.7.1.23.7.1.气相色谱质谱联用仪器气相色谱质谱联用仪器气相色谱质谱联用仪器气相色谱质谱联用仪器(yq)(yq)第32页/共62页第三十三页，共62页。23.7.2.GC-MS

31、23.7.2.GC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.7.2.1.GC-MS接口接口 理想理想(lxing)的接口应当能够除去全部载气，然而却不损失待测样品组分。的接口应当能够除去全部载气，然而却不损失待测样品组分。1.直接导入型接口直接导入型接口第33页/共62页第三十四页，共62页。23.7.2.GC-MS23.7.2.GC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.7.2.1.GC-MS接口接口2.开口开口(ki ku)分流型接口（分流型接口（Open-Split Coupli

32、ng）1.限流毛细管，2.外套(wito)管，3.中隔板，4.内套管第34页/共62页第三十五页，共62页。23.7.2.GC-MS23.7.2.GC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.7.2.1.GC-MS接口接口(ji ku)3.喷射式分子分离器接口喷射式分子分离器接口(ji ku)第35页/共62页第三十六页，共62页。23.7.3.23.7.3.对对对对GCGC的要求的要求的要求的要求(yoqi)(yoqi)色谱分离柱的选择，必须采用充分老化或限制使用温度的方法，尽量避免色谱柱的固定液流失以降低质谱仪器检测噪声。必须根据接口部

33、件的特点选择不同类型的色谱柱。对载气亦有一定的要求(yoqi)，载气必须纯度高、化学稳定性好、易于和待测组分分离、易于被真空泵排出。通常在GC-MS中选用的载气为氦气，纯度在 99.995%以上。23.7.4.23.7.4.对对对对MSMS的要求的要求的要求的要求(yoqi)(yoqi)质谱仪器的真空系统必须具备很高的效率、大的排空容量，以利于将载气最大限度的抽出质谱仪器，避免载气对待测样品的电离、分析等干扰。另外，质谱仪必须具备高的扫描频率：气相色谱分离高效、快速，色谱峰都非常窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色谱峰通常需要6个以上的数据采集点，质谱仪必须具备较高的扫描速度，才可能在很短的时间

34、内完成多次全质量范围的扫描。第36页/共62页第三十七页，共62页。23.7.5.GC-MS23.7.5.GC-MS分析方法分析方法分析方法分析方法 为了使每个组分都实现良好的分离与鉴定，必须设定合适的色谱和质谱分析条件。色谱条件包括色谱柱的类型（填充柱或毛细管柱）、固定液种类、载气种类、载气流量、样品汽化温度、分流比、程序升温方式等。设置的一般原则是：优先选用毛细管气相柱、极性样品使用极性柱、非极性样品采用非极性柱、未知样品可先尝试中等极性的色谱柱，尔后根据实际情况做适当调整。质谱工作条件包括电离(dinl)电压、扫描速度、扫描质量范围、扫描模式等等，这些均要根据实际样品情况、实际测试需求进

35、行设定。第37页/共62页第三十八页，共62页。23.7.6.GC-MS23.7.6.GC-MS数据数据数据数据(shj)(shj)的采集的采集的采集的采集 GC-MS数据的采集与质谱仪器对数据的采集相同，如分离分析含 50个组分的样品，则每个样品需采集 105以上质谱数据，采集和处理数据量比一般(ybn)分析单一成分纯样品大得多。1.总离子流色谱图第38页/共62页第三十九页，共62页。23.7.6.GC-MS23.7.6.GC-MS数据数据数据数据(shj)(shj)的采集的采集的采集的采集2.质谱图 由总离子流色谱图可以(ky)得到任何一组分的质谱图，离子流进入质量分析器，只要设定好分析

36、器扫描的质量范围和扫描时间，计算机就可以(ky)采集到每个组分洗出过程中连续的质谱信号。如果色谱分离良好，根据扫描速度，每个色谱峰可采集到多组分全扫描质谱图，且同一组分不同色谱峰位置的质谱图应基本一致，但强度不同。3.质量色谱图 总离子流色谱图是将单位时间内所有离子加合得到(d do)的。也可以通过选择不同质量的离子做质量色谱图(MC)，使色谱不能分开的两个峰实现分离，以便进行定性、定量分析。4.库检索第39页/共62页第四十页，共62页。23.7.7.GC-MS23.7.7.GC-MS灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度 GC-MS灵敏度是指在一定的样品(yngpn)、一定的分辨率下，产生特定信噪比的分

37、子离子峰所需的样品(yngpn)量。23.7.8.GC-MS23.7.8.GC-MS的应用的应用的应用的应用(yngyng)(yngyng)1、GC-MS检测检测(jin c)猪肉中的克伦特罗猪肉中的克伦特罗经BSTFA衍生的克伦特罗质谱图 第40页/共62页第四十一页，共62页。23.7.8.GC-MS23.7.8.GC-MS的应用的应用的应用的应用(yngyng)(yngyng)1、GC-MS检测检测(jin c)猪肉中的克伦特罗猪肉中的克伦特罗添加20g/kg克伦特罗猪肉样品(yngpn)的选择离子（m/z86）色谱图 第41页/共62页第四十二页，共62页。23.7.8.GC-MS23

38、.7.8.GC-MS的应用的应用的应用的应用(yngyng)(yngyng)2、GC-MS检测检测(jin c)唾液中的四氢大麻酚唾液中的四氢大麻酚四氢大麻(dm)酚的质谱图 唾液样品GC-MS测定四氢大麻酚的选择离子色谱图（m/z 299,271,231,243）第42页/共62页第四十三页，共62页。23.8.23.8.高效高效高效高效(o xio)(o xio)液相色谱液相色谱液相色谱液相色谱-质谱联用质谱联用质谱联用质谱联用 HPLC的应用范围已经远远超过气相色谱。与GC-MS相比，LC-MS连接更为复杂，对接口的要求更为苛刻(kk)。LC-MS是在研究出热喷雾电离（TSI）、大气压化

39、学电离（APCI）后才获得迅速的发展。当前在LC-MS中，许多接口技术已基本融入质谱的离子源系统中。第43页/共62页第四十四页，共62页。23.8.1.LC-MS23.8.1.LC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.8.1.1.接口的要求和发展接口的要求和发展 接口装置是接口装置是LC-MS联用的技术关键之一，其主要作用是去除溶剂并使样品离子化。联用的技术关键之一，其主要作用是去除溶剂并使样品离子化。1980s年年代代(nindi)，大大气气压压电电离离源源用用作作LC和和MS联联用用的的接接口口和和电电离离装装置置之之后后，使使得

40、得LC-MS联联用用技技术术提提高高了了一一大大步步。目目前前，几几乎乎所所有有的的LC-MS联联用用仪仪都都使使用用大大气气压压电电离源作为接口装置和离子源。离源作为接口装置和离子源。23.8.1.2.直接液体导入接口直接液体导入接口 直直接接液液体体导导入入接接口口（DLI）实实际际上上是是将将LC的的柱柱后后流流出出物物经经分分流流后后，很很少少一一部部分分在在质质谱谱仪仪真真空空泵泵抽抽引引产产生生的的负负压压驱驱动动下下，通通过过金金属属毛毛细细管管或或多多孔孔薄薄膜膜喷喷射射形形成成细细小小的的液液滴，进入接口，在加热条件下脱去溶剂，然后样品再进入离子源实现离子化。滴，进入接口，在

41、加热条件下脱去溶剂，然后样品再进入离子源实现离子化。23.8.1.3.移动带接口移动带接口 移移动动带带接接口口（Moving belt,MB）是是最最早早研研究究的的LC-MS接接口口之之一一。其其接接口口原原理理是是在在LC柱后增加一个移动速度可调整的传送带，传送带置于红外线加热场中。柱后增加一个移动速度可调整的传送带，传送带置于红外线加热场中。第44页/共62页第四十五页，共62页。23.8.1.LC-MS23.8.1.LC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.8.1.4.热喷雾接口热喷雾接口 热喷雾接口（热喷雾接口（thermo

42、spray,TS）出现于）出现于1980s 年代中期，是第一个被广泛使用的年代中期，是第一个被广泛使用的LC-MS商用接口，它将接口和电离技术有机的融为一体。热喷雾接口的核心部件是能够加热的不锈钢毛细管。商用接口，它将接口和电离技术有机的融为一体。热喷雾接口的核心部件是能够加热的不锈钢毛细管。当当LC的流出物以的流出物以12ml/min的流速进入的流速进入TS中心的不锈钢毛细管（约中心的不锈钢毛细管（约0.1 mm内径、内径、1.6mm外径），在毛细管出口前受到剧烈加热，溶剂快速蒸发，体积膨胀，以超声音速喷出毛细管，形成由微小液滴、粒子和蒸气组成的雾状混合体。外径），在毛细管出口前受到剧烈加热

43、，溶剂快速蒸发，体积膨胀，以超声音速喷出毛细管，形成由微小液滴、粒子和蒸气组成的雾状混合体。当混合体向下游移动时，部分在热喷射过程中已带电荷的小液滴溶剂继续蒸发，表面积迅速缩小，当电荷与液滴表面积之比达到一个临界值时，溶质以离子或离子聚合体的形式从液滴蒸发出来，进入气态，实现质谱分析所需的样品电离，这就是当混合体向下游移动时，部分在热喷射过程中已带电荷的小液滴溶剂继续蒸发，表面积迅速缩小，当电荷与液滴表面积之比达到一个临界值时，溶质以离子或离子聚合体的形式从液滴蒸发出来，进入气态，实现质谱分析所需的样品电离，这就是(jish)“离子蒸发理论离子蒸发理论”。第45页/共62页第四十六页，共62页

44、。23.8.1.LC-MS23.8.1.LC-MS联用中的技术联用中的技术联用中的技术联用中的技术(jsh)(jsh)问题问题问题问题23.8.1.5.粒子束接口粒子束接口 粒子束接口（粒子束接口（Particle beam,PB）又称为动量分离器，接口是利用流体力学原理，将溶质转变成中性粒子，利用动量差与溶剂分开后，送入质谱的电离系统。）又称为动量分离器，接口是利用流体力学原理，将溶质转变成中性粒子，利用动量差与溶剂分开后，送入质谱的电离系统。23.8.1.6.大气压电离接口大气压电离接口 大气压电离（大气压电离（atmospheric pressure ionization,API）接口的

45、设计跳出传统思维：利用待测样品与溶剂电离能力的不同，将分析物首先在大气压或略低于大气压条件下电离，尔后利用电场导引，将带电样品）接口的设计跳出传统思维：利用待测样品与溶剂电离能力的不同，将分析物首先在大气压或略低于大气压条件下电离，尔后利用电场导引，将带电样品“萃取萃取(cuq)”进入质谱高真空系统。进入质谱高真空系统。与传统的方法相比，大气压电离接口模式利用待测样品和溶剂间带电能力的差异，更利于将二者分开。同时，大气压电离接口更容易和与传统的方法相比，大气压电离接口模式利用待测样品和溶剂间带电能力的差异，更利于将二者分开。同时，大气压电离接口更容易和LC相匹配。相匹配。第46页/共62页第四

46、十七页，共62页。23.8.1.6.23.8.1.6.大气压电离大气压电离大气压电离大气压电离(dinl)(dinl)接口接口接口接口1.电喷雾电离电喷雾电离(Electron spray Ionization，ESI)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。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。包括三个基本过程：电喷雾、离子包括三个基本过程：电喷雾、离子(lz)的形成、离子的形成、离子(lz)的输送。的输送。电喷雾电离源是一种软电离方式。电喷雾电离源是一种软电离方式。第47页/共62页第四十八页，共62页。23.8.1.6.23.8.1.6.大气压电离大气压

47、电离大气压电离大气压电离(dinl)(dinl)接口接口接口接口2.大气压化学电离源大气压化学电离源(Atmospheric pressure chemical Ionization,APCI)主要用来主要用来(yn li)分析中等极性或非极性的化合物。有些样品由于结构和极性方面的原因，用电喷雾电离方式无法产生足够强的离子信号时，可以采用分析中等极性或非极性的化合物。有些样品由于结构和极性方面的原因，用电喷雾电离方式无法产生足够强的离子信号时，可以采用APCI方式增加离子产率。方式增加离子产率。1、辅助气；2、样品入口；3、喷雾气；4，5、加热器；6，7，8、气帘；9，10、低温外壳；11、锐

48、孔;12.针状放电(fng din)电极。第48页/共62页第四十九页，共62页。23.8.2.23.8.2.对对对对LCLC的要求的要求的要求的要求(yoqi)(yoqi)在LC-MS的联用中，LC必须与MS相匹配，首先就是色谱流动相液流的匹配，包括液流的流速、稳定性等。另外，LC必须提供高精度的输液泵，以保证(bozhng)在低流速下输液的稳定性。对于分析柱，则最好选用细内径的分离柱，与低流量LC相匹配，从根本上减轻LC-MS接口去除溶剂的负担。23.8.3.23.8.3.对对对对MSMS的要求的要求的要求的要求(yoqi)(yoqi)在LC-MS联用中，质谱仪器的真空系统必须具备很高的效

49、率、大的排空容量，以利于将溶剂气最大限度的抽出质谱仪，避免引入质量分析系统，对待测样品的分析造成干扰。质谱仪器应当具有较宽的质量测定范围，利于大分子、蛋白质等生物样品的分析。质谱仪器应当匹配多种接口，利于互换以适应不同的待测样品分析需求。第49页/共62页第五十页，共62页。23.8.4.LC-MS23.8.4.LC-MS分析方法分析方法分析方法分析方法23.8.4.1.LC分析条件的选择分析条件的选择 LC分析条件的选择要考虑分析条件的选择要考虑(kol)两个因素：使分析样品获得最佳分离并有利于其电离。如果二者发生矛盾，则需折中考虑两个因素：使分析样品获得最佳分离并有利于其电离。如果二者发生

50、矛盾，则需折中考虑(kol)。23.8.4.2.质谱条件的选择质谱条件的选择 质谱条件的选择主要是为了改善雾化和电离状况，提高检测的灵敏度。调节雾化气流量和干燥气流量可以达到最佳雾化条件，改变喷咀电离电压和聚焦透镜电压等可以得到最佳灵敏度。对于多级质谱仪器，还要调节碰撞气流量和碰撞电压及多级质谱的扫描条件。质谱条件的选择主要是为了改善雾化和电离状况，提高检测的灵敏度。调节雾化气流量和干燥气流量可以达到最佳雾化条件，改变喷咀电离电压和聚焦透镜电压等可以得到最佳灵敏度。对于多级质谱仪器，还要调节碰撞气流量和碰撞电压及多级质谱的扫描条件。对于不同的样品应当根据样品的荷电能力的不同、荷电性质的差异，选