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質(zhì)譜基本原理及常見技術(shù)

時(shí)間:2024-11-26 閱讀:832
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  一、質(zhì)譜的基本原理  

質(zhì)譜是一種通過測(cè)量離子的質(zhì)量-電荷比(m/z,mass-to-charge ratio)來分析樣品成分的技術(shù)。它的基本過程包括三個(gè)主要步驟:離子化、離子分離和離子檢測(cè)。


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1. 離子化

樣品首先需要轉(zhuǎn)化為帶電離子,因?yàn)橘|(zhì)譜技術(shù)是基于離子行為進(jìn)行分析。

常見的離子化方法包括:

- 電子轟擊離子化(EI):將樣品分子與高能電子碰撞,使分子電離并產(chǎn)生碎片。這是質(zhì)譜分析中經(jīng)典的方法,適用于小分子。

- 電噴霧離子化(ESI):通過噴射液體樣品并在電場(chǎng)下使其帶電,適用于生物分子(如蛋白質(zhì)、核酸)的分析。

- 化學(xué)電離(CI):通過引入氣體分子與樣品分子反應(yīng)產(chǎn)生離子。與電子轟擊相比,化學(xué)電離產(chǎn)生的離子較少碎裂。


2. 離子分離

在離子化后,生成的帶電粒子被送入質(zhì)譜分析器。質(zhì)譜分析器的作用是根據(jù)離子的質(zhì)量-電荷比(m/z)將不同的離子分開。

常見的質(zhì)譜分析器有:

- 四極桿質(zhì)譜:通過四極電場(chǎng)控制離子的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)對(duì)特定m/z值的選擇性過濾。

- 飛行時(shí)間質(zhì)譜:通過測(cè)量離子飛行的時(shí)間來確定其m/z。較小的離子較快到達(dá)檢測(cè)器,較大的離子較慢。

- 離子阱質(zhì)譜:通過捕捉離子并逐步釋放它們進(jìn)行分析,能夠進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析。


3. 離子檢測(cè)

分離后的離子會(huì)被送到檢測(cè)器,常見的檢測(cè)方法是電子倍增器,它通過產(chǎn)生多個(gè)電子放大離子的信號(hào)。之后,質(zhì)譜儀將生成質(zhì)譜圖,該圖記錄了每種離子的強(qiáng)度和其對(duì)應(yīng)的m/z值。


  二、常見的質(zhì)譜技術(shù)  


1. GC-MS(氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用)

- 原理:氣相色譜(GC)用于將復(fù)雜樣品分離,分離后的組分進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。適用于分析揮發(fā)性和半揮發(fā)性的有-機(jī)化合物。

- 應(yīng)用:環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域。


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2. LC-MS(液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用)

- 原理:液相色譜(LC)用于分離樣品,分離后的組分進(jìn)入質(zhì)譜分析。液相色譜不要求樣品須是揮發(fā)性的,因此能夠處理更廣泛的化合物。

- 應(yīng)用:生物分析、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝研究等。


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3. ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜)

- 原理:ICP源通過將樣品引入高溫等離子體,使其電離。然后,生成的離子通過質(zhì)譜分析器進(jìn)行分析,適用于痕量元素的分析。

- 應(yīng)用:環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)樣品分析、食品安全等。


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