科普小知识——在线质谱分析基本知识

　　质谱分析的特点及质谱仪分类

　　(1)质谱学、质谱分析及质谱仪 质谱学(mass spectroscopy，MS)是研究如何使中性样品形成离子，并使这些具有不同质荷比的离子在特定的电磁场中运动，从而将它们分离的科学。

　　质谱分析是应用质谱学的原理，通过对被测样品含有的离子质荷比的测定分析其组成的种分析方法。质谱分析法首先要将被分析的样品离子化，然后利用不同离子在电场或磁场中运动行为的不同把样品离子按质荷比分开而得到样品的质谱，通过样品的质谱和相关信息可以得到样品组成的定性、定量分析结果。

　　质谱仪（也称质谱计) 是应用质谱学原理及质谱分析的方法制成的分析仪器。质谱仪具有分析速度快、灵敏度高以及质谱图的解析相对简单的特点。质谱仪已经广泛应用于化学、化工、石油、材料、生命、环境、地质、能源、医药等相关领域。

　　(2)质谱分析的特点

　　1.应用范围广。质谱仪种类很多，按分析对象不同可分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪等。样品既可以是无机物，也可以是有机化合物；被分析的样品既可以是气体和液体，也可以是固体。可以做化合物的结构分析，测定相对原子质量与相对分子质量；可以做同位素分析、定性与定量分析，用于生产过程监测、环境及生理监测与临床研究、原子与分子过程研究、表面与固体研究、热力学与反应动力学研究和空间监测与研究等。

　　2.质谱分析是迄今为止唯一可以确定相对分子质量的方法。高分辨率质谱仪不仅能够准确测定相对分子质量，而且可以确定化合物的化学式，并进行结构分析。

　　3.质谱仪的分析灵敏度高，样品用量少。通常只需几微克甚至更少的样品 (0.1ng)便可以得到满意的质谱图，检出限可达 1X10^-14g。

　　4.质谱仪的分析速度极快，可实现多组分同时检测。质谱要求被测化合物转化为气相。因此气相色谱和质谱联用(GC-MS) 已经成为一种用途很广的用于混合物中各化合物定性和定量分析的方法。

　　(3)质谱仪的分类 质谱仪的种类很多，其工作原理和应用范围也有很大的不同。

　　质谱仪按照分析应用的现场环境条件不同主要分为实验室质谱仪和在线质谱仪 (也称在线质谱计、工业质谱仪）。实验室质谱仪是用于实验室研究和分析的质谱仪，从所分析样品的不同可以分为有机质谱仪，无机质谱仪、同位素质谱仪及气体分析质谱仪等几类。其中量最多、用途最广的是有机质谱仪，包括各种色谱-质谱联用仪。

　　质谱仪根据所用的质量分析仪的不同可分为扇形磁场质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、傅里叶变换质谱仪等。扇形磁场质谱仪又有单聚焦式、双聚焦式两种，实验室质谱仪大多采用双聚焦式。

　　在线质谱仪是用于工业生产流程中的一种质谱仪，主要用于工艺过程的在线气体分析一级其他相关的检测。在线质谱仪使用的质量分析仪主要有扇形磁场、四极杆、飞行时间等质量分析仪，因此在线质谱分析常用的是扇形磁场质谱仪、四极杆质谱仪及飞行时间质谱仪。扇形磁场质谱仪的特点是定量分析精度高，稳定性好；四极杆质谱仪因其体积小、综合性能好，是在线分析常用的质谱仪；飞行时间质谱仪的特点是相应速度快（仅几微秒），在测量快速反应气体变化时需要采用这种质谱仪。