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质谱基本原理及常见技术

更新时间:2024-11-26      点击次数:222

  一、质谱的基本原理  

质谱是一种通过测量离子的质量-电荷比(m/z,mass-to-charge ratio)来分析样品成分的技术。它的基本过程包括三个主要步骤:离子化、离子分离和离子检测。


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1. 离子化

样品首先需要转化为带电离子,因为质谱技术是基于离子行为进行分析。

常见的离子化方法包括:

- 电子轰击离子化(EI):将样品分子与高能电子碰撞,使分子电离并产生碎片。这是质谱分析中经典的方法,适用于小分子。

- 电喷雾离子化(ESI):通过喷射液体样品并在电场下使其带电,适用于生物分子(如蛋白质、核酸)的分析。

- 化学电离(CI):通过引入气体分子与样品分子反应产生离子。与电子轰击相比,化学电离产生的离子较少碎裂。


2. 离子分离

在离子化后,生成的带电粒子被送入质谱分析器。质谱分析器的作用是根据离子的质量-电荷比(m/z)将不同的离子分开。

常见的质谱分析器有:

- 四极杆质谱:通过四极电场控制离子的稳定性,实现对特定m/z值的选择性过滤。

- 飞行时间质谱:通过测量离子飞行的时间来确定其m/z。较小的离子较快到达检测器,较大的离子较慢。

- 离子阱质谱:通过捕捉离子并逐步释放它们进行分析,能够进行多级质谱分析。


3. 离子检测

分离后的离子会被送到检测器,常见的检测方法是电子倍增器,它通过产生多个电子放大离子的信号。之后,质谱仪将生成质谱图,该图记录了每种离子的强度和其对应的m/z值。


  二、常见的质谱技术  


1. GC-MS(气相色谱-质谱联用)

- 原理:气相色谱(GC)用于将复杂样品分离,分离后的组分进入质谱仪进行分析。适用于分析挥发性和半挥发性的有-机化合物。

- 应用:环境监测、食品安全等领域。


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2. LC-MS(液相色谱-质谱联用)

- 原理:液相色谱(LC)用于分离样品,分离后的组分进入质谱分析。液相色谱不要求样品须是挥发性的,因此能够处理更广泛的化合物。

- 应用:生物分析、代谢组学、蛋白质组学、代谢研究等。


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3. ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)

- 原理:ICP源通过将样品引入高温等离子体,使其电离。然后,生成的离子通过质谱分析器进行分析,适用于痕量元素的分析。

- 应用:环境监测、地质样品分析、食品安全等。


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