什么是质谱?

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所属分类:蛋白质谱技术

一、质谱的定义

质谱分析法(Mass Spectrometry,MS)是将样品离子化后,通过质量分析器测定样品的分子离子及碎片的质量数,最终确定样品的相对分子质量或分子结构的方法。目标化合物的分子被不同电离方式离子化后,如高能电子轰击等,样品分子失去电子或被打碎,变为带正电荷的分子离子和碎片离子,按照质量 m 和电荷 z 的比值大小,即质荷比大小依次排列而被记录下来的谱图,称为质谱图[1]。

采用质谱分析法来获得目标物质量数信息的分析仪器,称为质谱仪。分离不同质荷比的质量分析器不同,质谱仪的工作方式也有些许差别,下文中会对不同质量分析器的工作原理进行详细的介绍。

二、质谱的原理

质谱分析法有如下特点:应用范围广,测定的样品可以是有机物,也可以是无机物,被分析的样品形态可以是气体、液体或是固体[4];灵敏度高,样品用量少;能够实现多组分同时检测,分析速度快。质谱分析法可用于相对分子量与原子量的测定、有机化合物结构分析、无机元素分析、同位素分析等[1]。

从质谱工作原理我们可以发现,每台质谱仪都需要一个把样品分子电离成离子的电离装置,也需要把不同质荷比的离子排序分离开的质量分析器,符合条件的离子经过检测器的放大信号后,再经计算机数据处理,绘制成质谱图。不同种类的质谱所采用的检测器、电离装置、质量分析器是不同的,但不管哪种类型的质谱仪,基本组成结构是相似的,都包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统[2]。如图 1所示。

图 1 质谱的基本组成结构[1]

三、质谱的种类

质谱仪种类非常多,工作原理和应用范围也有很大的不同。从应用角度,质谱仪可以分为下面几类:

有机质谱仪:由于应用特点不同又分为:

①气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)

在这类仪器中,由于质谱仪工作原理不同,又有气相色谱-四极质谱仪,气相色谱 -飞行时间质谱仪,气相色谱-离子阱质谱仪等。

②液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)

同样,有液相色谱-四器极质谱仪,液相色谱-离子阱质谱仪,液相色谱-飞行时间质谱仪,以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。

③ 其他有机质谱仪,主要有:

基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS),傅里叶变换质谱仪(FT-MS)

无机质谱仪,包括:

① 火花源双聚焦质谱仪。

② 感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)。

③二次离子质谱仪(SIMS)

但以上的分类并不十分严谨。因为有些仪器带有不同附件,具有不同功能。例如,一台气相色谱-双聚焦质谱仪,如果改用快原子轰击电离源,就不再是气相色谱-质谱联用仪,而称为快原子轰击质谱仪(FAB MS)。另外,有的质谱仪既可以和气相色谱相连,又可以和液相色谱相连,因此也不好归于某一类。在以上各类质谱仪中,数量最多,用途最广的是有机质谱仪。

除上述分类外,还可以从质谱仪所用的质量分析器的不同,把质谱仪分为双聚焦质谱仪,四极杆质谱仪,飞行时间质谱仪,离子阱质谱仪,傅立叶变换质谱仪等[3]。

参考文献

[1] 质谱仪的发展研究报告, 姜啸龙, 北京工业大学.

[2] 徐贞林,汪瞧. 质谱仪器,北京:机械工业出版,1995,1-4.

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