常用離子源詳解
電子轟擊電離(Electron Impact Ionization, EI) 質譜中最常用的離子源,一般為70 eV的電子束,遠大于大多數有機化合物的電離電位(7~15 eV),會使相當多的分子離子進一步裂解,產生廣義的碎片離子。 優點:1)結構簡單,穩定,電離效率高,易于實現;2)質譜圖再現性好,便于計算機檢索及比較;3)離子碎片多,可提供較多的分子結構信息。 缺點:當樣品分子穩定性不高時,分子離子峰的強度低,甚至不存在分子離子峰。 化學電離(Chemical Ionization, CI) 化學電離是通過離子-分子反應來完成的。反應氣體一般是甲烷、異丁烷、氨等。 優點:1)準分子離子峰強度高,便于推算分子量;2)用于色質聯用儀器上,載氣不必除去,可作為反應氣體;3)反映異構體的差別較EI譜要好些。 缺點: a.只適用于易揮發、受熱不分解的樣品; b.碎片離子峰少,強度低。 Field Ionization and Field Desorption(場電離和場解吸) 場電離:是一種軟電離技術。當樣品蒸汽鄰近或接觸到帶高正電位的金屬針時,由于高曲率的針端產生很強的電位梯度,樣品分子可被電離。 優點:電離快速,適合于和氣相色譜聯機; 缺點:要求樣品汽化,靈敏度低。 場解吸:原理與FI相同,但樣品是被沉積在電極上。 FD適用于難汽化的、熱不穩定樣品。FD的準分子離子峰比FI的強,質譜圖比FI的還要簡單。 Fast Atom Bombardment and SecondaryIonMS(快原子轟擊和二次離子質譜) FAB:是一種廣泛應用的軟電離技術。快原子轟擊利用的重原子一般為Xe或Ar。 Ar+(高動能的) + Ar(熱運動的) Ar(高動能的) + Ar+(熱運動的) FAB可完成連FD都有困難的、高極性、難汽化的化合物的電離。樣品多調勻于基質(一般為甘油等)中。基質應具有流動性、低蒸氣壓、化學惰性、電解質性和好的溶解性。 SIMS:原理類似于FAB,但用重離子取代原子進行轟擊,可用于固體表面分析和溶液樣品的分析。 Matrix-assisted Laser DesportionIonization(基質輔助激光解吸電離) 在一個微小的區域內,在極短的時間間隔,激光可對靶物提供高的能量,對它們進行極快的加熱,可以避免熱敏感的化合物加熱分解。 MALDI的方法:將被分析化合物的溶液和某種基質溶液相混合。蒸發掉溶劑,被分析物質與基質形成晶體或半晶體。用一定波長的脈沖式激光進行照射。基質分子能有效地吸收激光的能量,并間接地傳給樣品分子,從而得到電離。 優點: 1)使一些難于電離的樣品電離,且無明顯的碎裂,從而得到完整的被分析化合物分子的電離產物; 2)特別適用于與飛行時間質譜相配(MALDI-TOFMS)。 大氣壓電離(Atmospheric Pressure Ionization, API)主要應用于高效液相色譜HPLC與質譜儀的聯用。 電噴霧電離(electrosprayionization,ESI)從霧化器套管的毛細管端噴出的帶電液滴,隨著溶劑的不斷快速蒸發,液滴迅速變小,表面電荷密度不斷增大。由于電荷間的排斥作用,就會排出溶劑分子,得到樣品的準分子離子。通常小分子得到帶單電荷的準分子離子,而大分子則得到多種多電荷離子。檢測質量可提高幾十倍。ESI是很軟的電離方法,通常無碎片離子峰,只有整體分子的峰,十分有利于生物大分子的質譜測定。
大氣壓化學電離(atmosphericpressure chemical ionization, APCI)
a.是由ESI源派生出來的,常壓下電暈放電。 b.噴出的液滴先汽化,隨后溶劑分子被電離,發生化學電離的過程。 c.要樣品汽化,適用于弱極性的小分子化合物(M<1000)。 大氣壓光致電離(atmosphericpressure photo-ionization, APPI)光子電離樣品分子,應用于電離能更高的樣品分子,對于低極性化合物,有非常高的靈敏度
ESI適用于極性、半極性的化合物,能產生多電荷。例如:蛋白質、多肽 APCI適用于熱穩定,非極性或半極性的小分子化合物,不產生多電荷。例如:甾體類化合物、氨基甲酸酯類 APPI適用于非極性的化合物,例如:多芳烴類Minoxidil米諾地爾, 降壓定mometasone莫米松。
磁質量分析器(Magnetic Sector Analyzer) 分為單聚焦(Single-focusing)和雙聚焦(Double-focusing)質量分析器 單聚焦質量分析器使用扇型磁場,結構簡單,操作方便,但是分辨率低。 雙聚焦質量分析器使用扇型電場及扇型磁場,分辨率高,其缺點是價格貴,操作和調整比較困難。 飛行時間質譜計(Time of Flight, TOF )用一個脈沖將離子源中的離子瞬間引出,經加速電壓加速,它們具有相同的動能進入漂移管,質荷比小的離子具有最快的速度因而首先到達檢測器,質荷比大的離子則最后到達檢測器。 四極質量分析器(QuadrupoleMass Analyzer) 由四跟平行的棒狀電極組成而得名。與扇型磁場的質量分析器的原理完全不同。 優點: 1)結構簡單、容易操作、價格便宜; 2)僅用電場而不用磁場,無磁滯現象,掃描速度快,適合與色譜聯機; 3)操作時的真空度相對較低,特別適合與液相色譜聯機。 缺點: 1)分辨率不高(R=103-104); 2)對較高質量的離子有質量歧視效應。 離子阱(Ion Trap) 離子阱與四極質量分析器的原理類似,因此也稱為四極離子阱(quadrupoleion trap);或因其儲存離子的性質而稱為四極離子儲存器(quadrupoleion storage, QUISTOR)。 優點:1)單一的離子阱可實現多極“時間上”的串聯質譜;2)結構簡單、價格便宜,性能價格比高;3)靈敏度高,較四極質量分析器高達10-10000倍;4)質量范圍大,可達6000。 缺點:質譜與標準譜有差別。 傅立葉變換離子回旋共振質譜計(Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance, FT-ICR)通過同時激發分析時內的所有質荷比的離子,通過對檢測信號進行傅立葉變換得到質譜圖。 優點: 1)分辨率極高,可達1?106,但不導致靈敏度下降; 2)可實現多極“時間上”的串聯質譜; 3)靈敏度高、質量范圍寬,速度快、性能可靠。