质谱仪又称质谱计。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理,按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪;按工作原理分为静态仪器和动态仪器。
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
TOF,飞行时间质谱,一种很常用的质谱仪。这种质谱仪的质量分析器是一个离子漂移管(ion drift tube)。由离子源产生的离子首先被收集。在收集器中所有离子速度变为0。使用一个脉冲电场加速后进入无场漂移管,并以恒定速度飞向离子接收器,记录各离子的到达时间和丰度。
在环境监测中的应用主要包括以下几个方面:
颗粒分类:可以分别根据颗粒物质谱特征进行化学组成表征、颗粒物的窄气动力学直径对颗粒物进行分类;也可以同时对颗粒的大小与颗粒化学成分组合进行分类;建立主要化学成分和颗粒粒径之间的对应关系。
数浓度变化:分析颗粒物数浓度随时间的变化;可以分别分析在检测范围内,不同颗粒直径范围的数浓度随时间变化。
化学成分分析及随时间变化:分析某种化学成分随时间的变化,根据其变化趋势可以准确反映出某一时间内发生的特殊变化;特别重要的是可实现颗粒物巾重金属的实时在线分析,是当前不可替代的方法。
源解析:根据颗粒物的分类及时间变化,判断其可能的来源。
颗粒物的演变过程及机理研究:根据不同颗粒物随时间的演变趋势,以推断可能的形成机理。
lcms质谱仪又称质谱计。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理,按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪。按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪;按工作原理分为静态仪器和动态仪器。
质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法,大约2/3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当量关系,由此可得到有关核结构与核结合能的知识。对于可通过矿石中提取的放射性衰变产物元素的分析测量,可确定矿石的地质年代。质谱方法还可用于有机化学分析,特别是微量杂质分析,测量分子的分子量,为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。由于化合物有着像指纹一样的独特质谱,质谱仪在工业生产中也得到广泛应用。
固体火花源质谱:对高纯材料进行杂质分析。可应用于半导体材料有色金属、建材部门;气体同位素质谱:对稳定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar测定,可应用于地质石油、医学、环保、农业等部门。
实验方法原理 高效液相色谱-串联质谱法,即以高效液相色谱为分离手段,以质谱为鉴定和测定手段,通过适当接口将两者连接成完整仪器。 试样通过液相色谱系统进样,由色谱柱分离,而后进入接口。在接口中,试样由液相中的离子或分子转变成气相离子,然后被聚焦于质量分析器中,根据质荷比而分离。最后离子信号被转变为电信号,由电子倍增器检测,检测信号被放大后传输至计算机数据处理系统。
电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer,简称ICP-MS)利用电磁场在气体(一般是氩气)中激发等离子体并将样品离子化,再利用质谱仪进行质量分析和定量分析。
具体原理如下:
1. 电磁激发等离子体:ICP-MS中的等离子体是在高频电场下,由氩气激发而产生的。这个过程称为电感耦合(Inductively Coupled)。高频电磁场产生的交变磁场在电磁体内形成固定极性的交变磁通,使环形电感线圈内的氩气电离,产生等离子体。
2. 样品离子化:在ICP-MS中,样品必须以离子形态存在才能用于质谱分析。样品经过预处理后,被送入ICP-MS中的等离子体。这样,样品中的大多数元素都会被离子化为单电荷阳离子。
3. 质谱分析:经过离子化的离子被送到质谱仪中进行分析。在质谱仪中,先将离子加速到高速度,然后进入同轴磁场管。在同轴磁场下,离子受到洛仑兹力的作用偏转,并形成一个离子束。不同的离子在磁场中受到的偏转角度不同,因此它们可根据其荷质比离散地沿着磁场管向前飞行。在质谱仪的终点处,有一种叫作离子计的探测器,用来测量不同荷质比的离子数量。
4. 数据分析:质谱仪测量出的数据需要经过分析处理才能得出样品中元素的含量。通常采用内标法和外标法。其中内标法是将标准品加入到样品中一起处理,并将其荷质比与所需元素的荷质比相近的内标元素比较,来纠正潜在的分析误差。而外标法则是将样品与标准品分别处理,然后用标准曲线法来计算样品中元素的含量。
三重四级杆质谱原理:
在U的值为500-2000 V,V为0-3000 V 。这样的电场环境下,离子会根据电场进行震荡。然而,只有特定荷质比的离子可以稳定的通过电场。
当极杆上的电压被指定时,质量过小的离子会受到很大的电压影响,从而进行非常激烈的震荡,导致碰触极杆失去电荷而被真空系统抽走;质量过大的离子因为不能受到足够的电场牵引,最终导致碰触极杆或者飞出电场而无法通过质量选择器。
原理是通过激光发生器产生高能量激光作用于地质样品表面,使地质样品分解成微细粒颗粒物,然后用载气(如氦气)将剥蚀颗粒物以气溶胶形式运移至电感耦合等离子质谱仪,通过高温等离子体将气溶胶电离成离子后利用质谱进行元素-同位素的定量分析。激光剥蚀系统作为该分析方法的取样部分,对样品的剥蚀方式及效率直接影响分析结果。
质谱分析就是用强电流电子束轰击目标物,电离、解离目标物,得到带电的粒子、分子片段,在磁场中检测其器特定运动偏移量来区分该粒子或者该片段的质量的手段。
实际上可能比我说的要复杂很多,也能表征更多的物质结构信息。质谱仪是一种分析各种同位素并测量其质量及含量百分比的仪器。当一束带电的原子核通过质谱仪中的电场和磁场时,凡其荷质比不相等的,便被分开。
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