質譜

質譜

并列的譜學方法
質譜(又叫質譜法)是一種與光譜并列的譜學方法,通常意義上是指廣泛應用于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。質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息,将分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。在衆多的分析測試方法中,質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普适性方法。質譜儀器一般由樣品導入系統、離子源、質量分析器、檢測器、數據處理系統等部分組成。
    中文名:質譜 外文名: 别名: 英文名:mass spectra;mass spectrum 别稱:質譜法 拼音:zhì pǔ

定義

質譜分析是一種測量離子荷質比(電荷-質量比)的分析方法,其基本原理Joseph John Thomson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正電荷的離子,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,将它們分别聚焦而得到質譜圖,從而确定其質量。第一台質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓于1919年制成的。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。

種類

質譜儀種類非常多,工作原理和應用範圍也有很大的不同。從應用角度,質譜儀可以分為下面幾類:

有機質譜儀:由于應用特點不同又分為:

①氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)

在這類儀器中,由于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(LC-MS)

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。

③其他有機質譜儀,主要有:

基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀(MALDI-TOFMS),傅裡葉變換質譜儀(FT-MS)

無機質譜儀,包括:

①火花源雙聚焦質譜儀。

②感應耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)。

③二次離子質譜儀(SIMS)

但以上的分類并不十分嚴謹。因為有些儀器帶有不同附件,具有不同功能。例如,一台氣相色譜-雙聚焦質譜儀,如果改用快原子轟擊電離源,就不再是氣相色譜-質譜聯用儀,而稱為快原子轟擊質譜儀(FABMS)。另外,有的質譜儀既可以和氣相色譜相連,又可以和液相色譜相連,因此也不好歸于某一類。在以上各類質譜儀中,數量最多,用途最廣的是有機質譜儀。

除上述分類外,還可以從質譜儀所用的質量分析器的不同,把質譜儀分為雙聚焦質譜儀,四極杆質譜儀,飛行時間質譜儀,離子阱質譜儀,傅立葉變換質譜儀等。

發展史

早在19世紀末,E.Goldstein在低壓放電實驗中觀察到正電荷粒子,随後W.Wein發現正電荷粒子束在磁場中發生偏轉,這些觀察結果為質譜的誕生提供了準備。

世界上第一台質譜儀于1912年由英國物理學家Joseph John Thomson(1906年諾貝爾物理學獎獲得者、英國劍橋大學教授)研制成功;到20世紀20年代,質譜逐漸成為一種分析手段,被化學家采用;從40年代開始,質譜廣泛用于有機物質分析;1966年,M.S.B,Munson和F.H. Field報道了化學電離源(Chemical Ionization,CI),質譜第一次可以檢測熱不穩定的生物分子;到了80年代左右,随着快原子轟擊(FAB)、電噴霧(ESI)和基質輔助激光解析(MALDI)等新“軟電離”技術的出現,質譜能用于分析高極性、難揮發和熱不穩定樣品後,生物質譜飛速發展,已成為現代科學前沿的熱點之一。

由于具有迅速、靈敏、準确的優點,并能進行蛋白質序列分析和翻譯後修飾分析,生物質譜已經無可争議地成為蛋白質組學中分析與鑒定肽和蛋白質的最重要的手段。

質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息,将分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。如用質譜法作為氣相色譜(GC)的檢測器已成為一項标準化GC技術被廣泛使用。由于GC-MS不能分離不穩定和不揮發性物質,所以發展了液相色譜(LC)與質譜法的聯用技術。LC-MS可以同時檢測糖肽的位置并且提供結構信息。1987年首次報道了毛細管電泳(CE)與質譜的聯用技術。CE-MS在一次分析中可以同時得到遷移時間、分子量和碎片信息,因此它是LC-MS的補充。

在衆多的分析測試方法中,質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普适性方法。質譜的發展對基礎科學研究、國防、航天以及其它工業、民用等諸多領域均有重要意義。

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