在色谱学堂气质系列第一期中
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。
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那么这一期
我们就以最常用的四极杆质谱
来介绍一下质谱的基本构造。
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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。
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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
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真空系统
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,
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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。
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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。
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在目前常用的气质中
我们使用的真空泵由机械泵高真空泵
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,
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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。
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目前市场上比较常用的离子源是
电子电离源
和化学电离源
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质量分析器
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,
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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。
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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,
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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。
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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:
高能打拿极电子倍增器
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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。
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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。
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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。
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