質譜技術是什麼原理

㈠ 質譜儀原理

質譜儀原理是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變為帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質量，質量不同的離子在磁場的作用下到達檢測器的時間不同，其結果為質譜圖。

質譜儀以離子源、質量分析器和離子檢測器為核心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離後的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質量的多種碎片離子和中性粒子。它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質量分析器。質量分析器是將同時進入其中的不同質量的離子，按質荷比m/e大小分離的裝置。

分離後的離子依次進入離子檢測器，採集放大離子信號，經計算機處理，繪製成質譜圖。離子源、質量分析器和離子檢測器都各有多種類型。質譜儀按應用范圍分為同位素質譜儀、無機質譜儀和有機質譜儀；按分辨本領分為高分辨、中分辨和低分辨質譜儀；按工作原理分為靜態儀器和動態儀器。

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有機質譜儀主要用於有機化合物的結構鑒定，它能提供化合物的分子量、元素組成以及官能團等結構信息。分為四極桿質譜儀、離子阱質譜儀、飛行時間質譜儀和磁質譜儀等。

有機質譜儀的發展很重要的方面是與各種聯用儀（氣相色譜、液相色譜、熱分析等）的使用。它的基本工作原理是：利用一種具有分離技術的儀器，作為質譜儀的"進樣器"，將有機混合物分離成純組分進入質譜儀，充分發揮質譜儀的分析特長，為每個組分提供分子量和分子結構信息。

可廣泛用於有機化學、生物學、地球化學、核工業、材料科學、環境科學、醫學衛生、食品化學、石油化工等領域以及空間技術和公安工作等特種分析方面。

㈡ 質譜儀原理高中物理是什麼

質譜儀原理高中物理是：

質譜分析法主要是通過對樣品的離子的質荷比的分析而實現對樣品進行定性和定量的一種方法。因此，質譜儀都必須有電離裝置把樣品電離為離子，有質量分析裝置把不同質荷比的離子分開。

經檢測器檢測之後可以得到樣品的質譜圖，由於有機樣品，無機樣品和同位素樣品等具有不同形態、性質和不同的分析要求，所以，所用的電離裝置、質量分析裝置和檢測裝置有所不同。

質譜儀工作原理：

質譜儀以離子源、質量分析器和離子檢測器為核心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離後的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質量的多種碎片離子和中性粒子。

它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質量分析器。質量分析器是將同時進入其中的不同質量的離子，按質荷比m/z大小分離的裝置。

分離後的離子依次進入離子檢測器，採集放大離子信號，經計算機處理，繪製成質譜圖。離子源、質量分析器和離子檢測器都各有多種類型。

㈢ 什麼是質譜，質譜分析原理是什麼

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。

質譜分析原理：將被測物質離子化，按離子的質荷比分離，測量各種離子譜峰的強度而實現分析目的的一種分析方法。

質量是物質的固有特徵之一，不同的物質有不同的質量譜——質譜，利用這一性質，可以進行定性分析（包括分子質量和相關結構信息）；譜峰強度也與它代表的化合物含量有關，可以用於定量分析。

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相關儀器：

質譜儀一般由四部分組成：

進樣系統——按電離方式的需要，將樣品送入離子源的適當部位；

離子源——用來使樣品分子電離生成離子，並使生成的離子會聚成有一定能量和幾何形狀的離子束。

質量分析器——利用電磁場（包括磁場、磁場和電場的組合、高頻電場、和高頻脈沖電場等）的作用將來自離子源的離子束中不同質荷比的離子按空間位置，時間先後或運動軌道穩定與否等形式進行分離；

檢測器——用來接受、檢測和記錄被分離後的離子信號。

一般情況下，進樣系統將待測物在不破壞系統真空的情況下導入離子源（10-6～10-8mmHg），離子化後由質量分析器分離再檢測；計算機系統對儀器進行控制、採集和處理數據，並可將質譜圖與資料庫中的譜圖進行比較。

㈣ 質譜分析法的基本原理

目前，質譜分析法 ( mass spectrometric method) 是測量同位素豐度最有效的方法。質譜儀根據帶電原子和分子在磁場或電場中具有不同的運動，將它們相互分離。由於質譜儀的種類多樣，用途又非常廣泛，因此，就不一一進行介紹下面僅簡單介紹一下質譜分析的基本原理，詳細論述可參考 Brand ( 2002) 。

質譜儀一般可分為四個重要的組成部分: ① 進樣系統; ② 離子源; ③ 質量分析器; ④ 離子檢測器 ( 圖 1. 8) 。

圖 1. 8 用於穩定同位素測量的氣源質譜儀示意圖

( 1) 進樣系統 ( inlet system) : 這一特殊裝置需要在幾秒鍾內迅速、連續地分析兩個氣體 ( 樣品和標准氣) ，所以安裝較為特殊，包括一個轉換閥( changeover valve) 。這兩種氣體由直徑約 0. 1mm、長約 1m 的毛細管從儲樣室( reservoir) 中引入，其中一種氣體流向離子源 ( ion source) ，另一種氣體流向廢氣泵 ( waste pump) ，從而保持毛細管中的氣流連續不斷。為避免質量損失( mass discrimination) ，氣體物質的同位素豐度測量利用黏性的氣體流。在黏性氣流狀態下，分子的自由路徑長度非常小，因此分子經常發生碰撞，氣體混合均勻，從而不會發生質量分離 ( mass separation) 。在黏性流進樣系統的末端，有一個泄漏口 ( leak) ，使得流線收縮。應用雙路進樣系統 ( al inlet system)可以對非常少量的樣品進行高精度分析，同時，樣品分析受黏性氣流保持狀態的限制。這一過程一般在 15 ～ 20mbar ( 100Pa) 的壓力下進行 ( Brand，2002) 。如要減小樣品量，則必須在毛細管之前將氣體濃縮為很小的體積。

( 2) 離子源 ( ion source) : 是質譜儀中離子形成、加速、聚焦成為狹窄的離子束的部位。在離子源中，氣體流總是呈分子狀態。氣體樣品的離子多由電子轟擊 ( electron bombardment) 產生。電子束，一般由加熱的鎢絲或錸絲發出，在靜電場中進行加速，在進入電離室 ( ionization chamber) 之前的能量達到 50 ～150eV 之間，以便使一次電離效率最大化。電離之後，根據離子獲得的能量，帶電分子被進一步分成若干分子碎片，從而產生特定化合物的質譜。

為了增加電離的幾率，採用同性質的弱磁場使電子保持螺旋軌道 ( spiral path) 。電子在電離室的末端由帶正電的捕集器收集，對電子流進行測量，並由電子發射調節器電路 ( emission regulator circuitry) 將其保持在恆定狀態。

電離的分子在電場的作用下脫離電子束，隨後由高達數千伏的電壓進行加速，其路徑形成離子束，該離子束通過出口狹縫進入分析器。因此，進入磁場的正離子在本質上都是單能的，即它們擁有相同的動能，其表達式如下:

穩定同位素地球化學( 第六版)

電離效率決定了質譜儀的靈敏度，其值約為 1000 ～2000 個分子產生一個離子( Brand，2002) 。

( 3) 質量分析器 ( mass analyzer) : 可根據其 m/e ( 質量/電荷) 比，將離子源發出的離子束分離開來。當離子束通過磁場時，離子發生偏轉，形成圓周軌跡，其圓周半徑與 m/e 的平方根成比例。通過這一過程，離子被分離並形成離子束，每個離子束都具有特定的 m/e 值。

1940 年，Nier 提出了扇形磁分析器 ( sector magnetic analyzer) 。在這種分析器中，離子束發生偏轉的磁場呈楔形。離子束以與磁場邊界呈直角的角度進入和離開磁場，因此其偏轉角度等於楔形角 ( 如可以是 60°) 。扇形磁分析器的優勢在於其離子源和檢測器相對來說，不受分析器磁場質量損失的影響。

( 4) 離子檢測器 ( ion detector) : 離子通過磁場後，被離子檢測器所收集。離子檢測器將輸入的離子轉換為電脈沖 ( electrical impulse) ，電脈沖隨後被輸入放大器。Nier et al. ( 1947) 提出，利用多個檢測器同時聚集離子流。這種同時利用兩個單獨放大器的優勢在於，對於所有 m/e 離子束，作為時間函數的離子流波動都是相同的。每一個檢測器通道都安裝有一個適合於所測離子流天然豐度的高電阻的電阻器。

現代同位素比質譜儀具有至少裝有三個法拉第杯 ( Faraday collector，Faraday cup) ，它們位於質譜儀的焦平面 ( focal plane) 上。這是由於相鄰峰值的間距隨質量變化，並且范圍是非線性的，因此，每組同位素往往都需要有一套單獨的法拉第杯。

連續流: 同位素比值監測質譜儀

20 世紀 50 年代早期，Nier 提出了雙黏性流質譜儀 ( al viscous-flow mass spectrometer) ，20 世紀 80 年代中期對商業質譜儀的硬體做了極小的修改。在過去的幾年裡，人們為減小用於同位素測量的樣品大小而進行了艱苦的嘗試。將傳統的雙路進樣技術改為連續流同位素比值監測質譜儀 ( continuous-flowisotope ratio monitoring mass spectrometer) 。使用這種質譜儀時，被分析的氣體混合於載氣流中的微量的氣體中，從而達到黏性流狀態。現今，市場在售的大多數氣體質譜儀都帶有連續流系統，而非雙路進樣系統。

傳統的離線樣品制備程序非常耗時，並且分析精度也取決於研究者的技能。而利用在線樣品制備技術，可將元素分析器和質譜儀直接結合，從而解決和最大程度地減少很多離線樣品制備導致的問題。這兩種技術的區別參看錶 1. 5。

表 1. 5 離線和在線測量技術之間的對比

這種新型的質譜儀往往結合有色譜技術 ( chromatographic technique) 。同位素測量所需的樣品量大小已經急劇減小到十億分之一摩爾甚至萬億分之一摩爾范圍 ( Merritt ＆ Hayes，1994) 。氣相色譜-同位素比質譜儀技術 ( GC －IRMS) 的重要特性如下 ( Brand，2002) :

( 1) 按照分子在氣相色譜柱 ( GS column) 上流出的順序對離子流進行測量，但其相對於參比氣體的強度將不會發生明顯改變。色譜不但能夠分離不同的化學物質種類，還可分離不同的同位素種類。也就是說，從色譜柱流出後，隨色譜峰上位置的不同，該化合物的同位素組成發生變化。因此，必須對每個色譜峰的整體寬度進行積分，才能獲得該化合物真實的同位素比值。

(2)同位素信號的測量時間受色譜峰寬度的限制。對於陡峭的尖峰來說，這一時間可能不超過5s。

(3)在線分析儀器的絕對靈敏度與雙路進樣系統的儀器相比更為重要。由於色譜法所需的樣品量非常小，因此採用大量的樣品組以獲得有效的統計資料庫往往非常重要。

通過採用加入內標樣方法，可以實現樣品分析標准化。內標樣的同位素組成利用傳統技術確定。

質譜分析技術有幾個獨立的發展途徑，這些途徑均具有兩個發展方向:元素分析儀→同位素比質譜儀，毛細管氣相色譜→同位素比質譜儀。在元素分析儀中，樣品燃燒生成CO₂、N₂、SO₂和H₂O，這些氣體以化學法捕集，或者在氣相色譜柱上被分離。這些技術的優勢有:①自動化制備樣品;②每個樣品的成本較低;③能夠進行大量的樣品分析。

㈤ 質譜儀的工作原理是什麼

質譜儀以離子源、質量分析器和離子檢測器為核心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離後的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質量的多種碎片離子和中性粒子。它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質量分析器。質量分析器是將同時進入其中的不同質量的離子，按質荷比m/z大小分離的裝置。

分離後的離子依次進入離子檢測器，採集放大離子信號，經計算機處理，繪製成質譜圖。離子源、質量分析器和離子檢測器都各有多種類型。

質譜儀按應用范圍分為同位素質譜儀、無機質譜儀和有機質譜儀；按分辨本領分為高分辨、中分辨和低分辨質譜儀；按工作原理分為靜態儀器和動態儀器。

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質譜儀的分類

1、有機質譜儀

有機質譜儀基本工作原理：以電子轟擊或其他的方式使被測物質離子化，形成各種質荷比（m/e）的離子，然後利用電磁學原理使離子按不同的質荷比分離並測量各種離子的強度，從而確定被測物質的分子量和結構。

2、無機質譜儀

無機質譜儀與有機質譜儀工作原理不同的是物質離子化的方式不一樣，無機質譜儀是以電感耦合高頻放電 (ICP)或其他的方式使被測物質離子化。

3、同位素質譜儀

同位素質譜分析法的特點是測試速度快，結果精確，樣品用量少（微克量級）。能精確測定元素的同位素比值。廣泛用於核科學，地質年代測定，同位素稀釋質譜分析，同位素示蹤分析。

㈥ 質譜原理

其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。

第一台質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓於1919年製成的。阿斯頓用這台裝置發現了多種元素同位素，研究了53個非放射性元素，發現了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學獎。

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質譜儀的種類：

①氣相色譜-質譜聯用儀

在這類儀器中，由於質譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質譜儀，氣相色譜 -飛行時間質譜儀，氣相色譜-離子阱質譜儀等。

②液相色譜-質譜聯用儀同樣，有液相色譜-四器極質譜儀，液相色譜-離子阱質譜儀，液相色譜-飛行時間質譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質譜-質譜聯用儀。

質譜法特別是它與色譜儀及計算機聯用的方法，已廣泛應用在有機化學、生化、葯物代謝、臨床、毒物學、農葯測定、環境保護、石油化學、地球化學、食品化學、植物化學、宇宙化學和國防化學等領域。

用質譜計作多離子檢測，可用於定性分析，例如，在葯理生物學研究中能以葯物及其代謝產物在氣相色譜圖上的保留時間和相應質量碎片圖為基礎，確定葯物和代謝產物的存在；也可用於定量分析，用被檢化合物的穩定性同位素異構物作為內標，以取得更准確的結果。

㈦ 什麼是質譜，質譜分析原理是什麼

質譜法是將樣品離子化，變為氣態離子混合物，並按質荷比（m/z）分離的分析技術;
質譜儀是實現上述分離分析技術,從而測定物質的質量與含量及其結構的儀器。質譜分析法是一種快速,有效的分析方法,利用質譜儀可進行同位素分析,化合物分析,氣體成分分析以及金屬和非金屬固體樣品的超純痕量分析。
質譜分析的基本原理：使待測的樣品分子汽化，用具有一定能量的電子束轟擊氣態分子，使其失去一個電子而成為帶正電的分子離子，分子離子還可能斷裂成各種碎片離子，所有的正離子在電場和磁場的綜合作用下按質荷比（
m/z）大小依次排列而得到譜圖。

㈧ 質譜分析原理是什麼

質譜分析原理是使試樣中的成分在離子化器中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。

在質量分析器中，再利用電場或磁場使不同荷質比的離子在空間上或時間上分離，或是通過過濾的方式，將它們分別聚焦到偵測器而得到質譜圖，從而獲得質量與濃度（或分壓）相關的圖譜。

(8)質譜技術是什麼原理擴展閱讀：

在典型的質譜法中，可以是固體，液體或氣體的樣品被電離，例如用電子轟擊它。這可能導致一些樣品的分子破碎成帶電的碎片。然後，這些離子根據其質荷比被分離，通常通過加速它們並使其經受電場或磁場：相同質荷比的離子將經歷相同數量的偏轉。

離子通過能夠探測帶電粒子的機制被探測到，例如一個電子倍增管。結果被顯示為作為質荷比的函數的已經探測離子的相對豐度的頻譜。樣品中的原子或分子可以通過將已知質量與鑒定的質量相關聯或通過特徵分解模式來鑒定。

㈨ 質譜儀原理是什麼

1、有機質譜儀基本工作原理：以電子轟擊或其他的方式使被測物質離子化，形成各種質荷比（m/e）的離子，然後利用電磁學原理使離子按不同的質荷比分離並測量各種離子的強度，從而確定被測物質的分子量和結構。

2、無機質譜儀與有機質譜儀工作原理不同的是物質離子化的方式不一樣，無機質譜儀是以電感耦合高頻放電 (ICP)或其他的方式使被測物質離子化。

質譜分析法的特點是測試速度快，結果精確。廣泛用於地質學、礦物學、地球化學、核工業、材料科學、環境科學、醫學衛生、食品化學、石油化工等領域以及空間技術和公安工作等特種分析方面。

(9)質譜技術是什麼原理擴展閱讀：

質譜儀的應用

質譜儀最重要的應用是分離同位素並測定它們的原子質量及相對豐度。測定原子質量的精度超過化學測量方法，大約2/3以上的原子的精確質量是用質譜方法測定的。由於質量和能量的當量關系，由此可得到有關核結構與核結合能的知識。

對於可通過礦石中提取的放射性衰變產物元素的分析測量，可確定礦石的地質年代。質譜方法還可用於有機化學分析，特別是微量雜質分析，測量分子的分子量。

為確定化合物的分子式和分子結構提供可靠的依據。由於化合物有著像指紋一樣的獨特質譜，質譜儀在工業生產中也得到廣泛應用。

㈩ 質譜的原理是什麼

質譜的原理如下：

質譜是將化合物電離並測定生成的帶電粒子質量（質荷比）的儀器，也可簡單的說質譜混合物中的單個化合物進行分析的儀器。在硬體上，質譜儀器主要由3部分組成，其中離子源部分將化合物轉化成帶電離子，質量分析器篩選出目標離子，檢測器採集信號並記錄交由軟體處理成質譜圖。

質譜的作用

質譜儀是為校驗各種壓力變送器﹑壓力感測器﹑壓力開關﹑而設計的一款質譜儀器，在測量壓力的同時，也可測量電流，所測壓力與設定的壓力百分數及測量電流同屏顯示，電流及電流百分數可通過顯示菜單選擇。

質譜儀不僅解決了標准壓力的校驗，而且更好的滿足了現場綜合的測試需要。現在有有許多廠家為了方便客戶，已經將整個儀器微型化智能化，從而使質譜儀具備了多量程和記錄等功能。

以上內容參考：網路-質譜