质谱仪的工作原理（质谱仪的工作原理及应用）

质谱仪的工作原理

（报告出品方：光大证券）

质谱仪的工作原理（质谱仪的工作原理及应用）

1.1、质谱技术介绍

质谱技术是一种通过测量离子质荷比，质谱仪的工作原理，从而确定其质量与数量的定性定量分析办法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。在仪器检测过程中，不同质荷比阳离子会在不同位置留下短直线影像，类似光谱线。又因为这些影像与它们的质量有关，所以被称为质谱，这种检测仪器就叫质谱仪。

质谱分析具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快、分离和鉴定同时进行等优点，因此，质谱技术目前已经广泛应用于科研、工业、环境、能源、医学、刑侦等领域。按照应用划分，质谱的具体应用领域包括制药、环境监测、食品和饮料检测、生物技术、工业化学等。

质谱仪的工作原理及应用

质谱是著名的英国科学家约瑟夫·约翰·汤姆逊（JosephJohnThomson，1856-1940年）发明的。认识汤姆森的人都叫他J.J.。汤姆逊出生于曼彻斯特，他的父亲开了一家专业书店，并就此结识了许多知识分子。父亲曾带小汤姆逊去见焦耳（JamesPrescottJoule，1818-1889），质谱仪的工作原理，并告诉他有一天他将为曾经见过焦耳而感到荣幸。这样的经历使他从小就对科学深感兴趣。他14岁上了曼彻斯特大学，19岁时拿到奖学金去剑桥大学的三一学院深造。毕业后留校工作。不久即接任卡文迪许实验室（CavendishLaboratory）主任。

卡文迪许实验室创立于1871年，第一任主任是电磁学的创始人麦克斯韦尔（JamesClerkMaxwell，1831-1879）。麦克斯韦尔身体不好，质谱仪的工作原理，只工作了几年就过世了。第二任主任是瑞利勋爵（JohnWilliamStrutt，尊称ThirdBaronRayleigh，1842-1919）。他不但学术精深，而且带头捐资为实验室筹得了大量资金购置设备。但他说好了只任5年。1884年汤姆逊接任实验室主任时年仅28岁（图3）。当时实验室主任遴选委员会的委员包括开尔文勋爵（WilliamThomson,FirstBaronKelvin,1824-1907）,流体力学的创始人乔治·加布里埃尔·斯托克斯（GeorgeGabrielStokes）和达尔文的儿子、英国皇家学会院士乔治·霍华德·达尔文（GeorgeHowardDarwin，1845-1912）。汤姆逊的入选并非碰巧。汤姆逊虽然只是个助理教授，但已经发布了好几篇有影响力的文章。他设计的真空管很有创意和前景。而且他为人诚恳。所以瑞利勋爵力荐他接班。

质谱检测原理

1.紫外分光光谱UV

分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁

谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化

提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息

物质分子吸收一定的波长的紫外光时，分子中的价电子从低能级跃迁到高能级而产生的吸收光谱较紫外光谱。紫光吸收光谱主要用于测定共轭分子、组分及平衡常数。

光线传输

光衍射

探测

数据输出

2.红外吸收光谱法IR

分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁

谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化

提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率

红外光谱测试

红外光谱的特征吸收峰对应分子基团，质谱仪的工作原理，因此可以根据红外光谱推断出分子结构式。