一、質譜法分析技術的基本原理質譜分析法(Mass Spectrometry,MS),顧名思義是物質分子的質量譜,實際上是分離和測定分子的質量、強度信息的一種物理方法,並由此表示物質的成分與結構。通過質譜分析可以得到化合物的相對分子質量、分子式以及元素組成等信息。質譜分析具有樣品用量少,對樣品純度要求不高,且有很大的化合物譜庫信息,是一種十分常用的物質結構分析方法。
質譜分析法的基本原理是:首先將樣品中的分子電離,不同質量離子在電場或磁場中,將按其質量和所帶的電荷比(質荷比,m/z)進行的分離和排序,根據質荷比的大小和相對強度形成有規則的質譜,從而對物質進行結構鑒定和定量分析。
二、質譜分析的種類
(一)磁質譜(Magnetic Field Mass Spectrometer, MF-MS)
磁質譜是利用扇形電場和磁場分析器,將不同質量的離子進行相互分離。
磁質譜的特點是:可實現很高的分辨率,對許多中、小分子質量的化合物,可給出準確的分子質量、離子質量及其元素組成,但儀器體積較大,結構複雜,價格昂貴,且使用和維護也較為麻煩。
(二)四級杆質譜(Quadropole Mass Spectrometer,QUAD-MS)
由四根棒狀電極組成質量分析器,在兩對電極中間加交變射頻場,在一定的射頻電壓和射頻頻率下,隻能允許一定質量的離子通過四級分析器,而達到接收係統。
四級杆質譜的特點是:儀器結構簡單,體積小,價格低廉,操作、維護容易,掃描響應速度快,尤其適合與氣相色譜聯用。但其分辨率較低,分析的相對分子質量範圍一般為1000以內。
(三)離子阱質譜(Quadropole Ion Storage Trap Mass Spectrometer,QIST-MS)
將樣品的離子引入並儲存在圓形電極和一組射頻電極組成的離子盒中,通過改變射頻逐個拉出所有的離子。
離子阱質譜的特點:通過改變射頻場的電壓,即可實現多級質譜聯動掃描,即由母離子可以找到與之相關的子離子;儀器結構緊湊,可聯氣相色譜或液相色譜檢測器而方便地成為聯用儀。
(四)飛行時間質譜(Time-Of Flight Mass Spectrometer, TOF-MS)
將離子加速並通過一個真空且無場區,不同質量的離子由於具有不同的能量,在無場區的飛行時間長短不同,因而可依次被收集和檢測出來。
飛行時間質譜的特點:由於飛行距離可任意改變,且離子延遲引出技術等手段的使用,目前此方法的質量分辨率為數千至上萬。這種方法還有靈敏度高、掃描速度快等優點,是目前應用較為廣泛的一種質譜方法。
三、質譜分析過程和步驟
質譜分析中所提供的相對分子質量、元素組成和分子式的信息,對判定物質結構是很重要的。對結構較為簡單的分子,由質譜給出豐富的碎片信息以及相對分子質量、分子式等參數,分析各碎片間的相互關係,組合出可能的結構單元,就可進行結構的初步推測。進行質譜分析時,以下三個問題是需要特別注意的:①注意判斷質譜提供的數據是否可靠;②注意判斷質譜提供的信息是否合理;③注意分析基峰和較大強度的峰,識別質譜分析中的記憶峰和儀器的本底峰等。隻有在確認了質譜圖給出的信息完全可靠的前提下,進行質譜結構的推測才具有實際意義。