气相质谱仪的组成

发布时间:2019/12/11 14:33:00

气质联用GC/MS6800被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定,其具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度,是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。

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  质谱仪的基本部件有:离子源、滤质器、检测器三部分组成,它们被安放在真空总管道内。
 

1、离子源

  离子源的作用是接受样品产生离子,常用的离子化方式有:

  1)电子轰击离子化(electron impact ionization,EI)

  lEI是常用的一种离子源,有机分子被一束电子流(能量一般为70eV)轰击,失去一个外层电子,形成带正电荷的分子离子(M+ ) , M+进一步碎裂成各种碎片离子、中性离子或游离基,在电场作用下,正离子被加速、聚焦、进入质量分析器分析。

  lEI特点:

  电离效率高,能量分散小,结构简单,操作方便。

  图谱具有特征性,化合物分子碎裂大,能提供较多信息,对化合物的鉴别和结构解析十分有利。

  所得分子离子峰不强,有时不能识别。

  本法不适合于高分子量和热不稳定的化合物。

  2)化学离子化(chemical ionization,CI)

  将反应气(甲烷、异丁烷、氨气等)与样品按一定比例混合,然后进行电子轰击,甲烷分子先被电离,形成、二次离子,这些离子再与 样品分子发生反应,形成比样品分子大一个质量数的(M+1) 离子,或称为准分子离子。准分子离子也可能失去一个H2 ,形成(M-1)离子。

  CI 特点

  不会发生象EI中那么强的能量交换,较少发生化学键断裂,谱形简单。

  分子离子峰弱,但(M+1) 峰强,这提供了分子量信息。

  3)场致离子化(field ionization,FI)

  适用于易变分子的离子化,如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、***类等。能产生较强的分子离子峰和准分子离子峰。 场解吸离子化( field desorption ionization, FD)

  用于极性大、难气化、对热不稳定的化合物。 负离子化学离子化(negative ion chemical ionization,NICI)

  是在正离子MS的基础上发展起来的一种离子化方法,其给出特征的负离子峰,具有很高的灵敏度( 10-15 g)。
 

2、质量分析器

  其作用是将电离室中生成的离子按质荷比(m/z)大小分开,进行质谱检测。常见质量分析器有

  1)四极质量分析器(quadrupole analyzer)

  原理:由四根平行圆柱形电极组成,电极分为两组,分别加上直流电压和一定频率的交流电压。样品离子沿电极间轴向进入电场后,在极性相反的电极间振荡,只有质荷比在某个范围的离子才能通过四极杆,到达检测器,其余离子因振幅过大与电极碰撞,放电中和后被抽走。因此,改变电压或频率,可使不同质荷比的离子依次到达检测器,被分离检测。

  2)扇形质量分析器

  · 磁式扇形质量分析器(magnetic-sector mass analyzer)

  被电场加速的离子进入磁场后,运动轨道弯曲了,离子轨道偏转可用公式表示:

  当H,V一定时,只有某一质荷比的离子能通过狭缝到达检测器。

  特点:分辨率低,对质量同、能量不同的离子分辨较困难。

  · 双聚焦质量分析器(double-focusing mass assay)

  由一个静电分析器和一个磁分析器组成,静电分析器允许有某个能量的离子通过,并按不同能量聚焦,先后进入磁分析器,经过两次聚焦,大大提高了分辨率。

  · 离子阱检测器(ion trap detector)

  原理类似于四极分析器,但让离子贮存于井中,改变电极电压,使离子向上、下两端运动,通过底端小孔进入检测器。


3、检测器

  检测器的作用是将离子束转变成电信号,并将信号放大,常用检测器是电子倍增器。当离子撞击到检测器时引起倍增器电极表面喷射出一些电子,被喷射出的电子由于电位差被加速射向第二个倍增器电极,喷射出更多的电子,由此连续作用,每个电子碰撞下一个电极时能喷射出2-3个电子,通常电子倍增器有14级倍增器电极,可大大提高检测灵敏度。