什么是质谱？

青草

一、质谱的定义
质谱分析法（Mass Spectrometry，MS）是将样品离子化后，通过质量分析器测定样品的分子离子及碎片的质量数，最终确定样品的相对分子质量或分子结构的方法。目标化合物的分子被不同电离方式离子化后，如高能电子轰击等，样品分子失去电子或被打碎，变为带正电荷的分子离子和碎片离子，按照质量 m 和电荷 z 的比值大小，即质荷比大小依次排列而被记录下来的谱图，称为质谱图[1]。
采用质谱分析法来获得目标物质量数信息的分析仪器，称为质谱仪。分离不同质荷比的质量分析器不同，质谱仪的工作方式也有些许差别，下文中会对不同质量分析器的工作原理进行详细的介绍。
二、质谱的原理
质谱分析法有如下特点：应用范围广，测定的样品可以是有机物，也可以是无机物，被分析的样品形态可以是气体、液体或是固体[4]；灵敏度高，样品用量少；能够实现多组分同时检测，分析速度快。质谱分析法可用于相对分子量与原子量的测定、有机化合物结构分析、无机元素分析、同位素分析等[1]。
从质谱工作原理我们可以发现，每台质谱仪都需要一个把样品分子电离成离子的电离装置，也需要把不同质荷比的离子排序分离开的质量分析器，符合条件的离子经过检测器的放大信号后，再经计算机数据处理，绘制成质谱图。不同种类的质谱所采用的检测器、电离装置、质量分析器是不同的，但不管哪种类型的质谱仪，基本组成结构是相似的，都包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统[2]。如图 1所示。


图 1 质谱的基本组成结构[1]
三、质谱的种类
质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：
有机质谱仪：由于应用特点不同又分为：
①气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱 -飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
②液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）
同样，有液相色谱-四器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
③　其他有机质谱仪，主要有：
基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS），傅里叶变换质谱仪（FT-MS）
无机质谱仪，包括：
① 火花源双聚焦质谱仪。
② 感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。
③二次离子质谱仪（SIMS）
但以上的分类并不十分严谨。因为有些仪器带有不同附件，具有不同功能。例如，一台气相色谱-双聚焦质谱仪，如果改用快原子轰击电离源，就不再是气相色谱-质谱联用仪，而称为快原子轰击质谱仪（FAB MS）。另外，有的质谱仪既可以和气相色谱相连，又可以和液相色谱相连，因此也不好归于某一类。在以上各类质谱仪中，数量最多，用途最广的是有机质谱仪。
除上述分类外，还可以从质谱仪所用的质量分析器的不同，把质谱仪分为双聚焦质谱仪，四极杆质谱仪，飞行时间质谱仪，离子阱质谱仪，傅立叶变换质谱仪等[3]。
参考文献
[1] 质谱仪的发展研究报告, 姜啸龙, 北京工业大学.
[2] 徐贞林，汪瞧. 质谱仪器，北京：机械工业出版，1995，1-4.
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