质谱原理与仪器1

质谱是一台称量分子和分子碎片质量的仪器

比如说我们有三个化合物需要通过质谱进行检测。当第一个物质过来的时候，通过质谱检测发现是12个质量单位。

然后在质谱图上显示出来并做一个记录。

当第二个物质过来的时候，它通过检测是14个质量单位，同样的会在质谱图上做上一个记录。 当所有的化合物都通过质谱检测完之后，我们就会在质谱图上看到这些物质的质量数以及相应的数量。

假如先把分子电离成离子，那么不同的离子根据其所带的电荷和质量，在电场或磁场当中将会有很不一样的运动行为，其速度、轨迹等等都受质荷比比的影响。

质谱法是利用电磁学原理，将待测物质离子化MIS 并按质荷比(m/z)大小对生成的离子进行分离、检测和记录，根据所得到的质谱图进行定性、定量及结构分析的方法。

那么从质谱分析当中，我们可以得到哪些基本的信息呢？

以富勒烯碳60为例，当对它进行质量检测的时候，在负离子的模式下面会得到720分子量的风和碳60的分子量符合。但是只根据分子量是不足以判断该分是否是碳60，因为还有可能存在其他的分子量为720的物质。此时我们可以把分放大看一下它的细节。在721和722的位置有明显的同位素峰，这是由于碳元素当中大约存在1%的碳13引起的。

通常待测样品会配置成溶液进行检测 首先要把样品溶液气化成气态的分子，要把气态的分子进行电离，生成一系列的相关的离子，接着把这些离子通过磁场和电场中的运行速度及轨迹的不同，按赫兹比进行排序。最后这些按赫兹里排序后的离子依次的通过检测器得到输出的质谱信号。

进样装置，将样品导入系统当中。其次需要一个离子源，把样品进行气化并离子化生成相应的离子。接着需要一个质量分析器，对不同大小的梨子进行质量的区分。最后我们需要一个检测器，把离子信号转化为电信号并且记录下来，再通过数据处理转变为可分析的数据。

从离子源到检测器，为了保证离子的运动不受气象当中的其他粒子的影响，质谱仪需要处于高真空中，因此还需要一个真空系统来确保仪器的正常运行。再来看一下真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器和检测器均需在真空系统下工作。质谱技术要求离子具有较长的平均自由程，以便离子在通过仪器的途径当中与另外的离子分子或原子碰撞的几率最低。真空度会直接的影响离子传输的效率，质谱的波形及检测器的寿命。

什么是离子的平均自由程呢？离子的平均自由程是指离子与其他微粒碰撞所通过的平均距离，它与空间当中的粒子的密度或者气压有关。我们来看一个离子在空间当中的运动的示意图。在离子的周围有许多的粒子在做无规则的热运动会与离子发生碰撞，进而改变方向，使得离子的运动轨迹曲折复杂。而在质谱当中要求离子无干扰的运动，因此要求有很高的真空度，使得离子几乎不与其他粒子碰撞，保持原有的运动轨迹。

一般的质谱仪都采用机械泵，如油泵预抽真空后，再用高效率的扩散泵或者分子泵连续的运行，以保持真空，形成二级的真空系统。 注意：为什么一定要两种泵抽取真空呢？因为分子泵比较精密，空腔较小也比较脆弱，吸了一大口空气很容易憋坏昂贵的分子泵，所以抽取一定空气后，分子泵才介入工作。

进样系统的目的：高效的重复的将样品引入到离子源当中，并且不能造成真空度的降低。因此尽量系统的关键是从大气压到高真空的过渡，以及定量的引入样品。

质量分析器分离并且加以聚焦的离子数，按照赫兹比的大小依次的通过狭缝到达收集器，经接收放大后被记录下来。质谱仪最常用的检测器，主要有法拉第杯、电子倍增管、殿光离子检测器和镜像电流感应器等。最常用的检测器是光电倍增管。