知识

质谱法基本原理

  质谱法(MassSpectrometry,简称MS)是首先将待测样品进行离子化,然后测定其质荷比对样品进行分析的一种谱学方法。其详细的分析过程如下:

  (1)目标物通过不同的电离方式(如电子轰击等手段)电离为带电荷的分子离子或者离子碎片:

  (2)将目标物的分子离子或者碎片离子按照一定的传输路径导入质量分析器;

  (3)从质量分析器流出后,探测器按照一定的质荷比的大d,llI顷序进行采集和记录下来,从而获得质谱图[1-3]。

  


  质谱法本质是属于化学分析方法的一种,它是和波谱以及光谱技术并列的一种谱学分析方法。通过对不同位置的质谱峰进行分析可得到不同物质的分子量大小,或者对其碎片峰进行分析可以得到不同物质的化学结构,进一步的对其质谱峰进行积分处理还可以进行定量分析。所以,质谱技术可以用于物质相对分子质量的测定、物质化学结构的鉴定、同位素的分析以及同分异构体的鉴定等诸多方面。

  时至今日,随着计算机、机械自动化、物理等诸多学科的蓬勃发展,质谱技术也迈向了新的篇章,正朝着高通量、高灵敏、高分辨和小型化便携式方向迈进。质谱技术现在俨然成为了能够分析复杂样品,无论是对于无机样品还是有机样品都能够进行分析的化学分析手段。质谱技术由于其分析样品灵敏度高、特异性强、分辨率高、样品用量少、分析速度快等特点,越来越受到更多科研工作者的关注,并在很多领域得到应用,例如:环境保护【41、食品安全【51、材料检钡ljl6]、生命科学【71、临床医学【8】以及航空航天【9】等,质谱技术为这些领域提供帮助的同时,这些领域的发展也促进了质谱技术的不断更新和进步。

  质谱技术的起源最早可以追溯到十九世纪末期,E.Goldstein和W.Wein两位科学家分别在低压放电试验中观察到正极带电粒子以及带正电荷粒子可以在磁场中发生偏转,正是这些研究结果的发现为质谱仪器的诞生进行了铺垫。世界上**台质谱仪是由英国科学家JosephJohnThomson于1919年研制成功,早期的质谱仪主要应用在无机领域,如进行同位素、非放射性元素、核素等的测定。20世纪前中期,随着质谱技术的进一步发展,其开始逐渐成为一种重要的化学分析手段,并被许多化学家使用和采纳。20世纪40年代以后,随着第二次世界大战的发生和进行,质谱技术开始广泛应用于石油、化工等战时重要领域,至此,质谱技术才逐渐应用于有机物分析领域。1966年,M.S.B、F.H.Field和Munson三位科学家用化学电离(ChemicalIonization,简称CI)方式【lo】,**次实现了生物大分子的检测。而后,随着电喷雾电离(Electrosprayionization,简称ESI)方式【11】和基质辅助激光解析电离(Matrixassistedlaserionization,简称MALDI)方式【12】等“软电离”技术的问世,质谱技术开始广泛地应用于生命科学、临床医学等前沿科学。从质谱技术问世到现在100多年的时间,随着质谱技术的发展,其在诸多领域的重要性不言而喻。据不完全统计,质谱技术及相关方法发展到现在已经在物理和化学等多个领域获得了数个诺贝尔奖,表1.1对使用质谱技术及其相关方法获得的诺贝尔奖情况进行了主要列举。