气质联用系列GCMS02丨质谱的基本结构和原理 – 色谱学堂 |
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上一期我们介绍了气质的基本原理, 并且提到质谱在气质中 只是作为气相的检测器来进行使用。 那么这一期 我们就以最常用的四极杆质谱为例 来介绍一下质谱的基本构造。 但是同学们, 无论你们在工作中遇到多么高大上的质谱 都不要太紧张, 因为质谱大体构造是基本相同的。 不过气质联用和质谱单独使用的不同点在于, 气质联用的使用前提是 气相色谱能够提供已分离 并且被气化的化合物分子,从而被质谱识别和检测。
首先我们来了解一下质谱的构造, 质谱主要分成以下几个部分: 真空系统,离子源,质量分析器和检测器。 ![]()
首先,我们来谈谈质谱为什么需要真空系统。 假设没有真空, 离子碎片从离子源运行到检测器的过程中, 就有可能会碰到氧气、氮气等气体分子, 它的运行轨道就会发生变化, 所以,我们需要保证质谱的真空状态, 来为离子提供一个足够长的无碰撞运行轨道。 现在回到质谱中, 既然质谱需要真空系统, 就会有一套支持真空环境的装置, 也就是真空泵。 在目前常用的气质中 我们使用的真空泵由机械泵和高真空泵两部分组成。 当质谱开机时,首先由机械泵工作 将质谱内部抽到一个相对低的真空度, 接下来高真空泵才会运行。 最终我们常用的质谱会在10-5torr托的真空度下工作。 ———-离子源———-
接下来就是离子源, 离子源部分的主要作用是 将气化的化合物分子电离成带电荷的离子, 因为只有带电荷的离子才可以在质谱仪的场中运动。 目前市场上比较常用的离子源是 电子电离源也就是我们简称的EI, 和化学电离源也就是我们简称的CI。 ![]()
然后是质量分析器, 它的主要作用是对带电荷的离子进行分析, 那么它的结构如何, 又是如何工作的呢? 以最常用的四级杆质量分析器来讲, 它是由四个导电杆组成, 从四极杆的截面上看, 四个杆分别位于正方形的四个角。 质谱仪会给四级杆加上电压, 通过电压的变化, 四级杆形成的电场可以让不同质荷比的离子通过。 那么通过当前给出的电压值, 就可以计算出当前通过的是什么质荷比的离子了。 而且由于电压变化很快, 所以可以让四级杆的电场变化非常快, 于是我们可以在很短的时间内 完成一次从低质荷比到高质荷比如850的扫描, 这样的一次扫描我们称为全扫描, 得到的是一张质谱图, 也就是俗称的棒状图。 质谱图在做定性分析的时候 可以提供非常多的离子碎片 来确定化合物的种类。 另外,因为它能够对几乎所有的化合物离子进行分析, 所以,我们会说质谱是一个通用型检测器。 ———-检测器———-
接下来就是检测器部分。 检测器负责对从质量分析器中通过的离子进行响应, 它主要由两个部分组成: 高能打拿极和电子倍增器。 其中,高能打拿极的作用是将带电荷的离子置换成电子, 而电子倍增器会对轰击出的电子进行放大, 变成软件能够识别的电信号。 于是就出现了我们看见的总离子流图 和质谱图的纵坐标也就是丰度。 好了,到这里主要的质谱硬件和原理就给大家介绍完了, 在后面的课程中, 我们还会陆续推出关于离子源、质量分析器、 检测器等等质谱各部件的详细介绍, 也希望大家可以将自己感兴趣的内容留言给我们。 版权声明:本文版权属于色谱学堂(chromclass.com)所有,未经允许,禁止转载和摘编。如有需要,请联系[email protected] 。 |
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