质谱分析法的基本原理
质谱（又叫质谱法）是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。
质谱分析原理：将被测物质离子化，按离子的质荷比分离，测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
质量是物质的固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱——质谱，利用这一性质，可以进行定性分析（包括分子质量和相关结构信息）；谱峰强度也与它代表的化合物含量有关，可以用于定量分析。
扩展资料
相关仪器：
质谱仪一般由四部分组成：
进样系统——按电离方式的需要，将样品送入离子源的适当部位；
离子源——用来使样品分子电离生成离子，并使生成的离子会聚成有一定能量和几何形状的离子束。
质量分析器——利用电磁场（包括磁场、磁场和电场的组合、高频电场、和高频脉冲电场等）的作用将来自离子源的离子束中不同质荷比的离子按空间位置，时间先后或运动轨道稳定与否等形式进行分离；
检测器——用来接受、检测和记录被分离后的离子信号。
一般情况下，进样系统将待测物在不破坏系统真空的情况下导入离子源（10-6～10-8mmHg），离子化后由质量分析器分离再检测；计算机系统对仪器进行控制、采集和处理数据，并可将质谱图与数据库中的谱图进行比较。
参考资料来源：百度百科-质谱
参考资料来源：百度百科-质谱法
原理：
使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。
与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
质谱法还可以进行有效的定性分析，但对复杂有机化合物分析就无能为力了，而且在进行有机物定量分析时要经过一系列分离纯化操作，十分麻烦。
而色谱法对有机化合物是一种有效的分离和分析方法，特别适合进行有机化合物的定量分析，但定性分析则比较困难，因此两者的有效结合将提供一个进行复杂化合物高效的定性定量分析的工具。
质谱图的解析大致步骤如下：
确认分子离子峰，并由其求得相对分子质量和分子式；计算不饱和度。
找出主要的离子峰（一般指相对强度较大的离子峰），并记录这些离子峰的质荷比（m/z值）和相对强度。
对质谱中分子离子峰或其他碎片离子峰丢失的中型碎片的分析也有助于图谱的解析。
用MS-MS找出母离子和子离子，或用亚稳扫描技术找出亚稳离子，把这些离子的质荷比读到小数点后一位。
配合元素分析、UV、IR、NMR和样品理化性质提出试样的结构式。最后将所推定的结构式按相应化合物裂解的规律，检查各碎片离子是否符合。若没有矛盾，就可确定可能的结构式。
已知化合物可用标准图谱对照来确定结构是否正确，这步工作可由计算机自动完成。对新化合物的结构，最终结论要用合成此化合物并做波谱分析的方法来确证
拓展资料：质谱法特别是它与色谱仪及计算机联用的方法，已广泛应用在有机化学、生化、药物代谢、临床、毒物学、农药测定、环境保护、石油化学、地球化学、食品化学、植物化学、宇宙化学和国防化学等领域。
用质谱计作多离子检测，可用于定性分析，例如，在药理生物学研究中能以药物及其代谢产物在气相色谱图上的保留时间和相应质量碎片图为基础，确定药物和代谢产物的存在；也可用于定量分析，用被检化合物的稳定性同位素异构物作为内标，以取得更准确的结果。
在无机化学和核化学方面，许多挥发性低的物质可采用高频火花源由质谱法测定。该电离方式需要一根纯样品电极。如果待测样品呈粉末状，可和镍粉混合压成电极。此法对合金、矿物、原子能和半导体等工艺中高纯物质的分析尤其有价值，有可能检测出含量为亿分之一的杂质。
利用存在寿命较长的放射性同位素的衰变来确定物体存在的时间,在考古学和地理学上极有意义。例如,某种放射性矿物中有放射性铀及其衰变产物铅的存在，铀238和铀235的衰变速率是已知的，则由质谱测出铀和由于衰变产生的铅的同位素相对丰度，就可估计该轴矿物生成的年代。
参考资料：质谱法 百度百科
目前，质谱分析法 ( mass spectrometric method) 是测量同位素丰度最有效的方法。质谱仪根据带电原子和分子在磁场或电场中具有不同的运动，将它们相互分离。由于质谱仪的种类多样，用途又非常广泛，因此，就不一一进行介绍下面仅简单介绍一下质谱分析的基本原理，详细论述可参考 Brand ( 2002) 。
质谱仪一般可分为四个重要的组成部分: ① 进样系统; ② 离子源; ③ 质量分析器; ④ 离子检测器 ( 图 1. 8) 。
图 1. 8 用于稳定同位素测量的气源质谱仪示意图
( 1) 进样系统 ( inlet system) : 这一特殊装置需要在几秒钟内迅速、连续地分析两个气体 ( 样品和标准气) ，所以安装较为特殊，包括一个转换阀( changeover valve) 。这两种气体由直径约 0. 1mm、长约 1m 的毛细管从储样室( reservoir) 中引入，其中一种气体流向离子源 ( ion source) ，另一种气体流向废气泵 ( waste pump) ，从而保持毛细管中的气流连续不断。为避免质量损失( mass discrimination) ，气体物质的同位素丰度测量利用黏性的气体流。在黏性气流状态下，分子的自由路径长度非常小，因此分子经常发生碰撞，气体混合均匀，从而不会发生质量分离 ( mass separation) 。在黏性流进样系统的末端，有一个泄漏口 ( leak) ，使得流线收缩。应用双路进样系统 ( dual inlet system)可以对非常少量的样品进行高精度分析，同时，样品分析受黏性气流保持状态的限制。这一过程一般在 15 ～ 20mbar ( 100Pa) 的压力下进行 ( Brand，2002) 。如要减小样品量，则必须在毛细管之前将气体浓缩为很小的体积。
( 2) 离子源 ( ion source) : 是质谱仪中离子形成、加速、聚焦成为狭窄的离子束的部位。在离子源中，气体流总是呈分子状态。气体样品的离子多由电子轰击 ( electron bombardment) 产生。电子束，一般由加热的钨丝或铼丝发出，在静电场中进行加速，在进入电离室 ( ionization chamber) 之前的能量达到 50 ～150eV 之间，以便使一次电离效率最大化。电离之后，根据离子获得的能量，带电分子被进一步分成若干分子碎片，从而产生特定化合物的质谱。
为了增加电离的几率，采用同性质的弱磁场使电子保持螺旋轨道 ( spiral path) 。电子在电离室的末端由带正电的捕集器收集，对电子流进行测量，并由电子发射调节器电路 ( emission regulator circuitry) 将其保持在恒定状态。
电离的分子在电场的作用下脱离电子束，随后由高达数千伏的电压进行加速，其路径形成离子束，该离子束通过出口狭缝进入分析器。因此，进入磁场的正离子在本质上都是单能的，即它们拥有相同的动能，其表达式如下:
稳定同位素地球化学( 第六版)
电离效率决定了质谱仪的灵敏度，其值约为 1000 ～2000 个分子产生一个离子( Brand，2002) 。
( 3) 质量分析器 ( mass analyzer) : 可根据其 m/e ( 质量/电荷) 比，将离子源发出的离子束分离开来。当离子束通过磁场时，离子发生偏转，形成圆周轨迹，其圆周半径与 m/e 的平方根成比例。通过这一过程，离子被分离并形成离子束，每个离子束都具有特定的 m/e 值。
1940 年，Nier 提出了扇形磁分析器 ( sector magnetic analyzer) 。在这种分析器中，离子束发生偏转的磁场呈楔形。离子束以与磁场边界呈直角的角度进入和离开磁场，因此其偏转角度等于楔形角 ( 如可以是 60°) 。扇形磁分析器的优势在于其离子源和检测器相对来说，不受分析器磁场质量损失的影响。
( 4) 离子检测器 ( ion detector) : 离子通过磁场后，被离子检测器所收集。离子检测器将输入的离子转换为电脉冲 ( electrical impulse) ，电脉冲随后被输入放大器。Nier et al. ( 1947) 提出，利用多个检测器同时聚集离子流。这种同时利用两个单独放大器的优势在于，对于所有 m/e 离子束，作为时间函数的离子流波动都是相同的。每一个检测器通道都安装有一个适合于所测离子流天然丰度的高电阻的电阻器。
现代同位素比质谱仪具有至少装有三个法拉第杯 ( Faraday collector，Faraday cup) ，它们位于质谱仪的焦平面 ( focal plane) 上。这是由于相邻峰值的间距随质量变化，并且范围是非线性的，因此，每组同位素往往都需要有一套单独的法拉第杯。
连续流: 同位素比值监测质谱仪
20 世纪 50 年代早期，Nier 提出了双黏性流质谱仪 ( dual viscous-flow mass spectrometer) ，20 世纪 80 年代中期对商业质谱仪的硬件做了极小的修改。在过去的几年里，人们为减小用于同位素测量的样品大小而进行了艰苦的尝试。将传统的双路进样技术改为连续流同位素比值监测质谱仪 ( continuous-flowisotope ratio monitoring mass spectrometer) 。使用这种质谱仪时，被分析的气体混合于载气流中的微量的气体中，从而达到黏性流状态。现今，市场在售的大多数气体质谱仪都带有连续流系统，而非双路进样系统。
传统的离线样品制备程序非常耗时，并且分析精度也取决于研究者的技能。而利用在线样品制备技术，可将元素分析器和质谱仪直接结合，从而解决和最大程度地减少很多离线样品制备导致的问题。这两种技术的区别参看表 1. 5。
表 1. 5 离线和在线测量技术之间的对比
这种新型的质谱仪往往结合有色谱技术 ( chromatographic technique) 。同位素测量所需的样品量大小已经急剧减小到十亿分之一摩尔甚至万亿分之一摩尔范围 ( Merritt ＆ Hayes，1994) 。气相色谱-同位素比质谱仪技术 ( GC －IRMS) 的重要特性如下 ( Brand，2002) :
( 1) 按照分子在气相色谱柱 ( GS column) 上流出的顺序对离子流进行测量，但其相对于参比气体的强度将不会发生明显改变。色谱不但能够分离不同的化学物质种类，还可分离不同的同位素种类。也就是说，从色谱柱流出后，随色谱峰上位置的不同，该化合物的同位素组成发生变化。因此，必须对每个色谱峰的整体宽度进行积分，才能获得该化合物真实的同位素比值。
(2)同位素信号的测量时间受色谱峰宽度的限制。对于陡峭的尖峰来说，这一时间可能不超过5s。
(3)在线分析仪器的绝对灵敏度与双路进样系统的仪器相比更为重要。由于色谱法所需的样品量非常小，因此采用大量的样品组以获得有效的统计数据库往往非常重要。
通过采用加入内标样方法，可以实现样品分析标准化。内标样的同位素组成利用传统技术确定。
质谱分析技术有几个独立的发展途径，这些途径均具有两个发展方向:元素分析仪→同位素比质谱仪，毛细管气相色谱→同位素比质谱仪。在元素分析仪中，样品燃烧生成CO2、N2、SO2和H2O，这些气体以化学法捕集，或者在气相色谱柱上被分离。这些技术的优势有:①自动化制备样品;②每个样品的成本较低;③能够进行大量的样品分析。
质谱分析方法是利用质谱仪测定各种元素的同位素质量和相对丰度的方法。质谱仪由离子源、分析器和收集器三部分组成。样品先在气体放电管内被加热形成离子，之后样品离子通过几道狭缝进行速度筛选。通过最后一道狭缝的离子均具有恒定的速度。具有恒定速度的离子进入分析器后受到外加磁场的作用，它们将作圆周运动。
由于各种同位素离子的质量不同，它们将循着不同的路径到达收集器。用照相底板拍摄下这些轨迹，分析底板上各种同位素离子的位置和强度，可求得它们的质量和相对丰度。质谱仪方法现已是一种得到广泛应用的化学分析方法，它可用于痕量元素分析。它也可进行同位素分离以制备纯的同位素样品。
江苏天瑞仪器股份有限公司GC-MS 6800是天瑞仪器精心打造的一款高性价比气相色谱质谱联用仪，具有完全的自主知识产权，拥有多项技术，可广泛应用于高分子材料、环境保护、电子电器、医药、石油化工、食品安全、纺织皮革等多行业中有害物质的检测。
质谱分析法名词解释
答：质谱仪方法现已是一种得到广泛应用的化学分析方法，它可用于痕量元素分析。它也可进行同位素分离以制备纯的同位素样品。质谱分析是一种测量离子质荷比（质量-电荷比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子。经加速电场的作用，形成离子束，进入质量...
串联质谱法的原理是什么?
答：即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
液质定量的质谱检测模式其基本原理是什么?
答：液质定量的质谱检测模式的基本原理是基于质谱仪的工作原理。质谱仪是一种能够将化合物分子转化为带电离子，并通过电磁场将不同质量的离子分离开来的仪器。通过质谱仪，可以获得化合物的质量信息，进而分析样品的成分。在液质定量的质谱检测模式中，首先需要将待测样品溶解在合适的溶剂中，然后通过进样系统将...
质谱法概述
答：质谱法是利用带电粒子在磁场或电场中的运动规律，按其质荷比m/z实现分离分析，测定离子质量及其强度分布。质谱法主要特点是：能同时提供有机样品的精确相对分子质量、元素组成、经验式及分子结构（碳骨架及官能团结构）信息；具有定性专属性强又能进行定量分析；灵敏度高（样品取样μg级）；检测速度快；能...
质谱仪器的质量分析器主要有哪几种,简述各自的原理
答：质谱的基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，天生不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进进质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。质量分析器将带电离子根据其质荷比加以分离，用于纪录各种离子...
细菌质谱检测原理
答：2、蛋白质提取：提取细菌细胞中的蛋白质。这通常通过将细菌细胞进行裂解，并使用适当的化学溶液来提取蛋白质。3、电离：将提取的蛋白质样品通过电离技术转化为带电的离子。常见的电离技术包括激光解吸电离（MALDI）和电喷雾电离（ESI）。4、质谱分析：将带电的蛋白质离子引入质谱仪进行分析。质谱仪根据离子...
微生物质谱仪检测原理
答：MALDI-TOF MS能直接对微生物的蛋白质混合物进行分析，具有适应范围广、准确、灵敏、特异、鉴定快速、高通量。质谱分析本是一种物理方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和...
gc– ms的原理是什么?
答：色谱柱的出口连接到质谱仪的进样口，化合物依次进入质谱仪。二、MS (质谱) 部分:1.离子化:分离出的化合物首先被离子化。在GC-MS中，常用的离子源包括电子撞击（EI）和化学电离（CI）。2.质量分析:生成的离子被加速并进入质量分析器。通过测量离子的质荷比（m/z），获得化合物的质谱信息。3.检测...
质谱仪原理
答：按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理坦改分为静态仪器和动态仪器。质谱仪能用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变为带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场的作用下到达余拿检测器的时间不同。结果为质谱图。质谱分析是先将物质...
质谱的原理是什么?怎么看质谱图?
答：解析未知样的质谱图 解析分子离子区 (1)标出各峰的质荷比数，尤其注意高质荷比区的峰。(2)识别分子离子峰。首先在高质荷比区假定分子离子峰，判断该假定分子离子峰与相邻碎片离子峰关系是否合理，然后判断其是否符合氮律。若二者均相符，可认为是分子离子峰。(3)分析同位素峰簇的相对强度比及峰与峰...
